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
In einem Experiment konnte die Lebensspanne von Drosophila-Fliegen selektiert und damit verlängert werden. Welche Gründe könnte es geben, dass die Fliegen unter natürlichen Bedingungen trotzdem eine kürzere Lebensspanne haben. Nennen Sie mindestens zwei Gründe und argumentieren Sie! (4P)
unter natürlichen Bedingungen hat Drosophila Feinde (unvollständig?)
durch die verlängerte Lebensspanne können die Fliegen entscheiden, ob sie sich relativ früh reproduzieren wollen oder erst spät
—> spätere Reproduktion kann die Qualität & Quantität der Nachkommen steigern (Wann?)
==> wenn der Partner eine verkürzte Lebensspanne hat, kann es jedoch nicht zur Reproduktion kommen
(2/4P)
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
Erläutern sie den Begriff “Inzuchtdepression” und erklären sie wie diese zustande kommt.
Inzuchtdepression: Reduktion der Fitness (z. B. Krankheitsresistenz, Fruchtbarkeit etc.) von ingezüchteten Populationen
Ohne Inzucht werden leicht schädliche, rezessive Mutationen nur langsam ausselektiert -> Phänotyp bleibt unbeeinflusst
Bei Inzucht Schädliche Allele können leichter homozygot vorliegen -> kommen in Phänotyp zu Ausprägung
In einer Schmetterlingspopulation ist braune Körperfarbe (Allel B) dominant gegenüber weißer Körperfarbe (Allel b). Sie finden 40% weiße Schmetterlinge. Berechnen Sie nachvollziehbar
a) den prozentualen Anteil heterozygoter Individuen
b) die Allelfrequenz für “B” und “b“
a) Erklären Sie was man unter “neutraler Evolution” versteht und wie diese abläuft.
b) Schildern sie ein Experiment, in dem man neutrale Evolution mit lebenden Organismen im Labor nachweisen kann.
a) Variabilität von Merkmal, was sonst keinen Einfluss auf Fitness hat, kann hier vorteilhaft sein (kann an neuem Ort vllt. Fitness erhöhen)
b) Aus einem E. coli strain wurden (1988) zwölf gleiche Kulturen in Glucose-limitiertem Medium angesetzt.
Jeden Tag werden die Kulturen geteilt und mit frischem Medium versehen.
Alle 75 Tage (ca. 500 Generationen) wird aus jeder der 12 Kulturen eine Probe entnommen und eingefroren.
—> Nach 2000 Generation: 35% höhere Fitness - schnellere Wachstumsrate und größere Zellen in allen 12 Kulturen.
Transfer aller 12 Kulturen in neue Umwelt: unterschiedliche Mangelmedien mit Maltose und Lactose statt Glucose.
—> Bis zu 100-fache Fitness-Unterschiede können zwischen den strains beobachtet werden!
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
Warum kann die Abspaltung weniger Individuen von einer Hauptpopulation (z.B. Besiedlung 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)
Die Tabelle gibt Genotypfrequenzen für 5 Populationen an. Geben sie für jede Population die Allelfrequenz an. Welche dieser Populationen sind im Hardy-Weinberg-Gleichgewicht? Geben Sie für jede Populationen, die nicht in Hardy-Weinberg-Gleichgewicht sind, jeweils eine Erklärung an, was bei der Population zu dieser Abweichung geführt haben könnte.
oder:
Aus K23:
——————————————-
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
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
In welcher Weise wird die Häufigkeitsverteilung der Phänotypen durch die Selektion verschoben? Zeichen sie dies im unteren Teil der Graphik ein. (Die ursprüngliche Häufigkeitsverteilung ist als Normalverteilt dargestellt.)
/
Stellen sie sich vor die Menschheit ist von einer globalen Coronavirus-Pandemie betroffen. Es wird in kurzer Zeit ein wirksamer Impfstoff gegen das Coronavirus entwickelt.
a) Erklären sie warum es für die Bekämpfung der Pandemie wichtig ist, dass sich möglichst viele Menschen möglichst schnell impfen lassen.
b) Erklären sie welche Folgen es potentiell haben könnte, wenn ein Land trotz hoher Inzidenzzahlen sämtliche Maßnahmen gegen die Ausbreitung des Virus aufhebt (Abstandsregeln, Hygienevorschriften, Tragen von Masken). Gehen sie davon aus, dass eine Impfung zwar den schweren Verlauf einer Krankheit verhindert und die Wahrscheinlichkeit einer Infektion reduziert.
a) Herdenimmunität möglichst schnell erreichen
b) Es werden sich sehr viele Menschen anstecken, die mit einem schwachen Immunsystem sterben, natürliche Selektion, allerdings werden durch die Impfung mehr Menschen überleben
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)
Zuletzt geändertvor 2 Monaten
