Definieren Sie „eine Art“ nach dem biologischen Artbegriff nach Ernst Mayr. welche limitierung hat dieses konzept?
Arten sind Gruppen sich miteinander kreuzender natürlicher Populationen, die hinsichtlich ihrer Fortpflanzung von anderen derartigen Gruppen getrennt sind
Limitierung:
Arten die sich ungeschlechtlich fortpflanzen werden nicht erfaßt (Pflanzen, Pilze, Bakterien, einige Echsenarten, einige Fischarten…) > „Agamospecies“
Hybride treten bei Pflanzen sehr häufig auf, aber auch bei Tieren sind Hybridzonen nicht selten
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)
oder:
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Wie sind Arten nach dem folgenden Artkonzepten definiert?
a) biologisches Artkonzept
b) phylogenetisches Artkonzept
a) 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.
b) 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.
Definieren sie Bates´sche Mimikry und Müller´sche Mimikry. Unter Beschreiben sie welche Voraussetzungen jeweils für deren Evolution gegeben sein müssen.
Bates´sche:
harmlose Individuen ahmen wehrhafte nach-> Räuber abgeschreckt
bsp. Hainschwebefliege und Wespe
Bedingung: Wehrhaftes Modell muss im Ökosystem vorhanden sein
Müller´sche:
wehrhafte Individuen haben ähnliche Körperfarbe wie andere wehrhafte
Räuber lernen schneller was schlecht für sie ist
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
Schildern Sie ein Experiment, in dem man neutrale Evolution mit lebenden Organismen im Labor nachweisen kann.
Lenski
E.Coli Bakterien in Medium
alle 10 Tage Medium fraktionieren und in neues Medium überführen
nach x Generationen können Unterschiede in Bezug auf bsp. Antibiotikaresistenz beobachtet werden
Zwei Arten haben sich auseinander entwickelt, weil sie geografisch voneinander getrennt wurden. Diese Trennung wurde wieder aufgehoben, bevor die reproduktive Isolation abgeschlossen war. Nehmen sie an, dass sich die beiden Arten wahllos miteinander kreuzen. Was passiert, wenn die entstehenden Hybriden
a) einen geringen Fortpflanzungserfolg
b) den gleichen Fortpflanzungserfolg
wie die Kreuzungen innerhalb ihrer Ursprungsaten haben.
a) Individuen kreuzen sich weiter miteinander bis Hybridsterilität /-sterblichkeit eintritt
-> neue Art gebildet
-> reproduktive Isolation abgeschlossen
b) keine Artbildung
-> durch Kreuzung der Individuen werden Arten wieder zu einer
-> reproduktive Isolation noch nicht abgeschlossen
Beschreiben Sie den Unterschied zwischen intersexueller und intrasexueller Selektion.
intersexuell: zwischen M & W
intrasexuell: zwischen gleichen Geschlecht (meist MM)
a) Definieren Sie den Begriff “Adaption” im evolutionsbiologischen Sinn.
b) Bewerten und begründen Sie entsprechend dieder Definition, ob eine Mutation, die Resistenz gegen ein Insektizid vermittelt eine Adaption ist:
wenn es sich um das erste Allel in einer Population handelt, da es nur in einem Individuum durch Mutation aufgetreten ist.
wenn alle Individuen einer population diese Allel tragen
a) = Merkmal trägt (relativ) zu Fitness(-erhöhung) bei
b) wenn es sich um das erste Allel in einer Population handelt, da es nur in einem Individuum durch Mutation aufgetreten ist
-> dadurch gesteigerte Fitness dieses Individuums im Verhältnis zu den anderen
-> dadurch hätten alle eine verbesserte Anpassung jedoch keine gesteigerte Fitness im Verhältnis zueinander
Beschreiben Sie Isolationsmechanismen, die zur Aufrechterhaltung einer „biologischen Art“ beitragen. Welche Isolationsmechanismen gibt es? Geben Sie jeweils ein Beispiel an. (3P)
prägame Isolation —> Verhaltensisolation
postgame & präzygotische Isolation —> Inkompatibilität Spermium & Ei
postzygotische Isolation —> Hybridenisolation
Geben Sie jeweils ein Beispiel für Merkmale, die durch inter- bzw. intrasexuelle Selektion evolviert sind. Begründen sie weshalb das von ihnen genannte Merkmale evolvieren sollte.
intrasexuell: Evolvierung von Waffen wie z.B. Geweih bei Hirschen
intersexuell: Grille mit nahrhafter Spermatophore als Brautgeschenk
Erklären Sie wie durch intersexuelle Selektion Merkmale evolvieren, und zwar durch folgende Mechanismen:
a) Sensory bias (2 Punkte)
b) Fisher´s runaway selection (2 Punkte)
a) sensorische Präferenz ♀ von M ausgenutzt —> ♀ hat keinen Vorteil
—> bsp. Zebrafische mit künstlicher Feder (♀♀wählen bestimmte Merkmale auf Grund einer vorhandenen Präferenz z.B. gut ausgeprägte Sinneswahrnehmung)
b) Antagonostisches Interesse von den beiden Geschlechtern. ♂♂nutzen sensory bias aus
→ ♀♀verpaaren sich suboptimal → Reduktion der ♀Sensibilität für Merkmal →Anpassung des ♂Merkmals
→ Koevolution sensibilität und Merkmalsausbildung
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)
Hamilton-Regel:
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
Was ist eine alternative Paarungsstrategie? Geben Sie ein Beispiel und erklären Sie die unterschiedlichen
Strategien. Welche Bedingung muss gegeben sein, damit alternative Paarungsstrategien evolvieren können?
(4P)
Ist die Art und Weise, wie der Kampf um Partner bei der intrasexuellen Selektion erfolgen kann. Sie ist genetisch bedingt. Z.B. Seitenfleckleguan: einige Männchen tarnen sich als Weibchen, wodurch sie Terretorium der Männchen unbemerkt betreten können.
Wichtig beide “Morphe” müssen diesselbe Fitness besitzen, um evolvieren zu können.
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
Erklären Sie Altruismus anhand des Helfer-Phänomens bei Vögeln.
indirekte Vorteile
größere Gruppe (Feindabwehr)
Erfahrung in Brutpflege
direkte Vorteile
später auch Pflege der Nachkommen von zuvor gepflegten individuen
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“
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
Welche Vorausetzung müssen gegeben sein, damit natürliche Selektion wirken kann?
Variabilität von Merkmalen
Erblichkeit der Merkmale
Reproduktion
Unterschiedlicher Fortpflanzungserfolg von Phänotypen der auf alternativen Allelen basiert
Weshalb ist sexuelle Forpflanzung a prori nicht zu erwarten? Begrüden Sie anhand der Red-Queen-Hypothese weshalb sexuelle Fortpflanzung dennoch vorteilhaft sein könnte.
Hypothese geht davon aus, dass sich konkurrierende Systeme ein Wettrennen liefern, bei dem sie immer auf der Stelle bleiben, aber laufen müssen, um diesen Gleichstand zu halten.
Bei sexueller Fortpflanzung entstehen kosten (zwei Individuen müssen sich paaren, damit das Weibchen den Nachwuchs austragen kann). Bei asexuellen Lebewesen wie z.B. viele Parasiten (z.B. Bakterien), kann sich jedes Individuum fortpflanzen und so viel mehr Nachkommen produzieren.
Ein wichtiger Vorteil von der sexuellen Fortpflanzung ist jedoch die Rekombination, wodurch neue Genkombinationen erzeugt werden können und es so Parasiten erschwert sie anzugreifen, da es immer wieder neue Umstände sind.
In welcher Weise wird die Häufigkeitsverteilung der Phänotypen durch die Selektion verschoben? (die ursprüngliche Häufigkeitsverteilung ist als ormalverteilung dargestellt) Zeichen Sie dies im unteren Teil der Grafik ein.
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Seneszenz könnte bedingt sein durch Mutation, die sich spät im Leben eines Organismus schädlich auswirken. Erklären Sie weshalb sich solche schädlichen Mutationen trotzdem in einer Population ausbreiten können.
Weil Mutationen, die sich erst spät im Leben auswirken, nr schwacher Selektion unterliegen. Da die Mutation erst später Auswirkungen zeigen wird, kann man sich vorher dennoch vermehren und so bleibt die Mutaion in der Population.
Dagegen unterliegen Mutation, die zum Tod vor reproduktiven Alter führen einer starken Evolution.
Erklären SIe was man unter “neutraler Evolution” versteht und wie diese abläuft.
= Variabilität von Merkmal, was sonst keinen Einfluss auf Fitness hat, kann hier vorteilhaft sein (kann an neuem Ort vllt. Fitness erhöhen)
Erläutern Sie den Begriff Inzuchtdepression und erklären sie wie diese zustande kommt. Nennen und erklären Sie ein Beispiel.
beschreibt die Fixierung von (schädlichen) Allelen in einer Population durch Inzucht
-> homozygotiegrad steigt und zuvor rezessive (schadhafte) Allele werden stärker fixiert
-> häufung eines homozygoten Geno- & Phänotyps
Bsp. englisches Königshaus —> Bluterkrankheit
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)
Zuletzt geändertvor 2 Monaten
