Beschreiben Sie Isolationsmechanismen, die zur Aufrechterhaltung einer „biologischen Art" beitragen. Welche Isolationsmechanismen gibt es? Geben Sie jeweils ein Beispiel. (3P)
prägame Isolation —> Verhaltensisolation
postgame & präzygotische Isolation —> Inkompatibilität Spermium & Ei
postzygotische Isolation —> Hybridenisolation
Weshalb ist sexuelle Fortpflanzung a priori nicht zu erwarten? Begründen Sie anhand der Red-Queen-Hypothese weshalb sexuelle Fortpflanzung dennoch vorteilhaft sein könnte. (3P)
sexuelle Fortpflanzung mit hohen Kosten verbunden (Partnersuche, Austragen & Pflege des Nachwuchs)
asexuelle Fortpflanzung schneller & mehr Nachkommen (z.B. bei Bakterien & Parasiten)
—> jedes Individuum kann sich fortpflanzen —> mehr Nachkommen
—> kürzere Lebensspanne und schnellere Anpassung an Wirt
aber: sexuelle Fortpflanzung hat entscheidenden Vorteil
—> Rekombination der Gene ==> entsch. Vorteil im Wettrüsten
—> erschwert Parasien das Angreifen, da ständig neue Umstände ==> Wettrüsten
laut Red-Queen-Hypothese stehen 2 konkurrierende Arten im ständigen Wettbewerb
Nehmen Sie aufgrund der Basis der Erkenntnisse der modernen Evolutionsbiologie Stellung zu folgenden Aussagen. Bewerten Sie die Aussagen (stimmt sie oder nicht) und begründen Sie ihre Antwort. Es werden nur begründete Antworten gewertet! (3P)
a) Komplexe Merkmale wie das Linsenauge können nicht durch zufällige Änderungen entstehen.
b) Evolution kann nicht beobachtet werden.
c) Evolution führt immer zur bestmöglichen Anpassung eines Merkmals.
a) falsch —> Evolution findet in kleinen Schritten statt. Auch kleine zufällige Veränderungen können zu komplexen Merkmalen führen.
b) falsch —> Experiment von Lenski mit E. coli lässt Veränderungen wie bspw. Antibiotikaresistenz schon nach einigen Generationen nachweisen.
c) falsch —> Evolution sorgt nur für bestmögliche Anpassung eines Individuums zu einem bestimmten Zeitpunkt, bspw. durch Umwelteinflüsse
Wie lautet Hamilton's Regel? Geben Sie die Formel an und erklären sie sie. Erklären Sie den Zusammenhang zwischen Verwandtenselektion und dem Auftreten steriler Arbeiterinnen bei sozialen Insekten. (3P)
rb - c > 0
r = Verwandtenkoeffizient
b = Nutzen
c = Kosten
Arbeiterinnen bei Bienen sind steril. Sie bekommen keine eigenen Nachkommen & ziehen dafür den Nachwuchs der Königin auf.
Durch Haplodiploidität sind die Arbeiterinnen unterinander & mit Königin zu 75% verwandt; zu ihren eigenen Kindern wären sie nur zu 50% verwandt
ihr Verhalten führt zu Verminderung der direkten Fitness (eigene Reproduktion)
wird durch Erhöhung der Gesamtfitness (direkte + indirekte) kompensiert
In einer Population von 100 Individuen untersuchen Sie ein Gen, von dem zwei Allele A1 und A2 vorliegen. A1 erzeugt eine blaue Körperfarbe und verhält sich gegenüber A2 dominant. Die Frequenz von A1 liegt bei p = 0,3. Sie finden 53 weiße Individuen. Ist diese Population in Hardy-Weinberg-Gleichgewicht? (Erwartete und gefundene Genotypen und erwarteten und gefundenen Heterozygotiegrad berechnen, Rechenweg und Uberlegungen darstellen!) (4P)
Definieren Sie die Begriffe “Adaptation” und “Fitness” im evolutionsbiologischen Sinne. (2P)
Adaption = Merkmal trägt (relativ) zu Fitness(-erhöhung) bei
Fitness = Fähigkeit eines Organismus, in seiner Umwelt zu überleben und sich erfolgreich fortzupflanzen
Durch eine Mutation entsteht ein neues Allel, welches die Fitness eines Organismus negativ beeinflusst. (3P)
Was passiert mit der Frequenz des Alles über die Zeit wenn es
a) dominant ist.
b) rezessiv ist.
Begründen Sie ihre Antwort!
a) Allel verschwindet durch starken Selektionsdruck
Anfangs stark ausgeprägt —> neg. Einfluss auf Fitness —> Individuen pflanzen sich nicht fort ==> nicht weiter vererbt
b) Allel bleibt, da es nur schwachem Selektionsdruck unterliegt —> kaum vererbt —> kaum Einfluss auf Fitness
(2/3P)
Begründung: Sexuelle FP zwar mit Kosten verbunden, die Rekombination macht das aber wieder gut
Die Tabelle gibt Genotypfrequenzen für 5 Populationen an:
Geben Sie für jede Population die Allelfrequenzen an.
Welche dieser Populationen sind im Hardy-Weinberg-Gleichgewicht? Geben Sie für die Populationen, die nicht in Hardy-Weinberg-Gleichgewicht sind, eine Erklärung an, was zu dieser Abweichung geführt haben könnte. (5P)
[AA = p^2 ; Aa = 2pq ; aa = q^2]
Warum kann die Abspaltung weniger Individuen von einer Hauptpopulation (z.B. Besiedelung einer Insel von einer Festlandpopulation) relativ rasch zur Artbildung führen, ohne dass dabei natürliche Selektion eine große Rolle spielt? Nennen Sie 2 wichtige Faktoren und erklären Sie wie diese jeweils wirken. (3P)
Gendrift: Allelhäufigkeit unterschiedlich zu Gründerpopulation
—> seltenere Allele können kombiniert werden
—> kommt zu Verarmung der Genvielfalt
neutrale Evolution: Variabilität von Merkmal, was sonst keinen Einfluss auf Fitness hat, kann hier vorteilhaft sein (kann an neuem Ort vllt. Fitness erhöhen)
Auffällige Merkmale wie lange Schwanzfedern des Pfaus stehen scheinbar im Widerspruch zur natürlichen Selektion. Wie kann man die Evolution solcher dennoch Merkmale erklären?
Nennen und erklären Sie 3 Mechanismen, wie solche Merkmale evolvieren können. (6P)
(4/6P)
Fisher’s runaway selection
—> Weibchen präferieren attraktive Männer (Präferenz genetisch bedingt)
—> Söhne sind auch attraktiv ==> mehr Nachkommen / höhere Fitness
Sensory bias
—> Männchen nutzen sensorische Präferenz der Weibchen aus
Eine Mutation führt bei einer annuellen Pflanzenart dazu, dass mehr in chemische Abwehr investiert wird. Diese Mutation führt aber auch dazu, dass weniger in Blüten und Samen investiert wird (Allokations-trade-off). Was müsste man in einer Feldstudie messen, um vorhersagen zu können ob sich die Mutation ausbreiten wird oder nicht? (2P)
—> Pflanze in Feld beobachten
—> Art, die mehr fortpflanzungsfähige Nachkommen hat, breitet sich aus
==> wenn Mutation mit Fitness korreliert wird sie sich ausbreiten (2P)
Warum sollte man erwarten, dass Kooperation nicht evolviert, bzw. nicht stabil in einer Population vorkommt? Nennen und erklären Sie 3 Mechanismen, die trotzdem die Evolution von
Kooperation ermöglichen. (4P)
“Betrüger” breiten sich in Population immer besser aus als kooperierende Individuen —> höhere Fitness
Mechanismen:
direkte Reziprozität —> 2 Individuen bewachen gleiches Territorium ==> mehr Nahrung
indirekte Reziprozität —> bspw. Putzerfische: werden durch Bestrafung zu kooperativem Verhalten gezwungen
Verwandtenselektion —> Hilfe für Verwandte bei bspw. Brutpflege
Beschreiben Sie wie nach dem Biologischen, dem Phylogenetischen und dem Morphologischen (bzw. Typologischen) Artkonzept jeweils eine Art definiert ist.
Geben Sie für jedes der drei Artkonzepte an, wo es Probleme gibt bzw. unter welchen Bedingungen Taxa nur schwer einer Art zugeordnet werden können. (9P)
Biologisches Artkonzept:
Eine Art ist eine Gruppe von Individuen, die sich tatsächlich oder potenziell unter natürlichen Bedingungen kreuzen & fruchtbare Nachkommen erzeugen können. Arten sind also durch reproduktive Isolation voneinander getrennt.
Phylogenetisches Artkonzept:
Eine Art ist die kleinste monophyletische Gruppe von Individuen, die einen gemeinsamen Vorfahren teilen und sich durch bestimmte genetische, morphologische oder molekulare Merkmale unterscheiden lassen.
Morphologisches Artkonzept:
Eine Art ist definiert auf Basis von gemeinsamen physischen Merkmalen & der Ähnlichkeit im Erscheinungsbild der Individuen.
Zuletzt geändertvor 2 Monaten