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eine dauerhafte Veränderung der genetischen Ausstattung eines Lebewesens, die zufällig passieren Neue Allele gelangen in den Genpool Kann ein Vorteil oder Nachteils sein (Unverträglichkeiten oder verbesserte Aufnahme von Nährstoffen z.B. Kaktus) Vorteile werden im Regelfall innerhalb der Population weitergeben, da erhöhte Fitness dazu führt, dass die Gene häufiger in die nächste Generation weitergegeben. Nachteile können im schlimmsten Fall zum Tod führen. Rekombination: Die Verteilung und Neuanordnung des genetischen Erbmaterials in einer Zelle bzw. den Austausch von Allelen wird als Rekombination bezeichnet. - Während der sexuellen Fortpflanzung, genauer während der Meiose Andersverteilung der genetischen Informationen Interchromosomale Rekombination: Während der Metaphase der Meiose In der folgenden Anaphase werden die Homologen Chromosomen an den Rand der Zelle gezogen Chromosomenpaare werden neu kombiniert aufgrund der Aufspaltung Väterliche und Mütterliche Chromosomen Intrachromosmale Rekombination: Während der Prophase der Meiose Chromatide legen sich übereinander (Crossing-over) Es kann zu einem Bruch von Teilabschnitten kommen und wird mit Teilen des anderen Chromatids wieder geschlossen Partieller Austausch von väterlichen und mütterlichen Chromosomen Phänotypische Variabilität: Unterschiedliche Merkmalsausprägungen zwischen Individuen derselben Art, trotz gemeinsamen Genotyps nehmen die Individuen aufgrund von Umwelteinflüssen unterschiedliche Phänotypen an. Da sie nicht erblich sind, nennt man diese, Modifikation. Phänotypische Merkmale sind Merkmale, die sich während der Entwicklung eines Menschen, insbesondere während des Wachstums, zufällig herausbilden. Beispiel hierfür ist die Rissbildung der Regenbogenhaut oder die Bildung von Papillarlinien bei Fingerabdrücken. Die Ausprägungen von phänotypischen Merkmalen werden von Umwelteinflüssen bestimmt und sind Zufallsvariationen. Genetische Variabilität: Alle Arten einer Population variieren in ihrer genetischen Ausstattung, beschreibt die Bandbreite der phänotypischen Ausprägungen eines Gens bei Lebewesen. Sie ist die Basis für die Anpassung einer Art an Veränderung der Umweltbedingungen. Genotypische Variabilität: Genotypisch bezieht sich auf eine genetische Zusammensetzung oder auf eine genetische Gruppe, die das Merkmal aufweist. Genotypische Merkmale sind vererbte Merkmale. Personen, die genetisch identisch sind, haben alle die gleichen genotypischen Merkmale wie Blutgruppe, Rasse und DNA-Sequenz. Genotypische Merkmale sind genetisch festgelegte Merkmale. Sie eignen sich nur bedingt zur Identifikation, da das Identifikationsschema genetisch determiniert ist. Gendrift: wenn durch zufällige äußere Einflüsse (Naturkatastrophe, Krankheit) ein Teil der Population wegbricht und mit ihr verschiedene Erbfaktoren. Aus den restlichen Faktoren bildet sich eine neue Population mit einem Genpool, der sich von der Stammpopulation deutlich unterscheiden kann. Es Verändert die Allelfrequenz. Es kann in Extremfällen zum Aussterben führen -> z.B. nur Gene, die einen Nachteil mit sich bringen erhalten werden & die Vorteile wegfallen. Naturkatastrophen begünstigen einen Gendrift. - Zufälliger Teil von der Population wird vom Rest getrennt Der Genpool dieser Gründerpopulation ist nicht optimal an die Umweltbedingung angepasst Teil sogar negative Einflüsse Dieser Genpool wird neu an die Umweltbedingung angepasst, kann aber durch natürliche Selektion zum Aussterben der Population führen Je nach Ausgangsmaterial (Flaschenhalseffekt) Gendrift: Zufallsbedingt und unabhängig, ob sie vorteilhaft sind oder nachteilig Natürliche Selektion: phänotypische Merkmale, genetische Fitness relevant Flaschenhals-Effekt Ausgangspopulation Fascherbalewigs Beschreibt die starke Reduzierung der genetischen Variabilität in Verbindung mit der zufälligen Änderung der Allelhäufigkeiten. iterlebende Population Naturkatastrophe, geografische Isolation, Verwehung von Individuen auf eine unbewohnte Insel die Umweltfaktoren. In allen Fällen ist die zufällige Auswahl der Individuen für den Flaschenhalseffekt entscheidend, unabhängig von ihrer Anpassung an Gründerart stirbt aus Gründer-Effekt ursprüngliche Population Isolation O Gründerart bleibt erhalten. Gründer- population Neue Population wird durch einige wenige Individuen von der Ausgangspopulation gegründet Innerhalb dieser neuen isolierten Population unterscheidet sich die Allelfrequenz von der der Ausgangspopulation geringe Genvariabilität, weil manche Allele aus der Ausgangspopulation in der isolierten neuen Population nicht vorhanden sind Daher ist der Genpool von der neuen Population bestehend aus ganz anderen Allelen anders als der der Ausgangspopulation Bedingungen für Gründereffekt ist immer eine Isolation von der Ausgangspopulation, zum Beispiel durch geografische Isolation Selektion: Natürliche Auslese von weniger tauglichen Individuen einer Gruppe bei der sie verringert werden. ➜ Die Individuen mit günstiger Anpassung überleben und können sich fortpflanzen, während die anderen, zugrunde gehen. Sie verschiebt die Häufigkeit bestimmter Gene in einer Population, indem sie die Nachkommenschaft des selektionsgünstigen Genotyps gegenüber anderen erhöht. →➜ Dadurch entsteht ein Selektionsdruck. Mutationen wirken über die Gene und somit den Genotyp, die Selektion hingegen über den Phänotyp also über die ausgebildeten Merkmale. Gerichtete Selektion Stabilisierende Selektion Lang andauernde Umweltbedingungen führen zur Optimalen Angepasstheit Verbreitung von Individuen mit dem durchschnittmerkmal Bei starken Selektionsdruck verringert sich die Selektionsbreite - Gegen Individuen mit stark vom Durchschnitt abweichenden Material Individuen mit einem Selektionsvorteil (aufgrund von veränderten Umweltbedingungen) können sich von stärker Fortpflanzen, wodurch der Teil der Population mit der Zeit zunimmt. Genpool verschiebt sich in Richtung der besseren Anpassung Disruptive Selektion: - Gegen Individuen mit dem durchschnittlichen Merkmal Dadurch bekommen die extremen Varianten einen Selektionsvorteil Beispiel Finke: entweder großer oder kleiner Schnabel nicht mittelgroß (unfähig) Faktoren bei der Selektion: Biotische Faktoren (Fressfeinde, Konkurrenz, Paarungspartner, Lebensraum) Abiotische Faktoren (Klima, Salzgehalt, Nähstoffboden) Selektion ist immer gezwungenen Maßen Isolation: Isolation ist die teilweise oder vollständige Unterbindung der Paarung und damit des Genaustausches bei der geschlechtlichen Fortpflanzung zwischen Individuen einer Art oder zwischen verschiedenen Populationen einer Art. Die reproduktive Isolation ist die Abgrenzung der Arten durch Fortpflanzungshürden, sodass sich die Gesamtheit aller Genvariationen (Allele) einer Population nicht vermischen können, selbst wenn sich ihre Verbreitungsgebiete überdecken. Sobald solcherlei Hindernisse wirksam werden, nennt man diese präzygotische Barrieren Arten der Isolation: ➜ Individuen zwei verschiedener Arten Habitatisolation: Selbst, wenn zwei Arten in demselben Gebiet leben, so können sie unterschiedliche Habitate bewohnen; eine Art lebt z.B. vorwiegend im Wasser, die andere überwiegend an Land, oder Parasiten bevorzugen unterschiedliche Wirte und haben so keine Gelegenheit, sich zu paaren. Verhaltenisolation: Artspezifische Paarungszeichen wie Sexuallockstoffe werden fortgesendet jedoch besteht keine Anziehung (nicht aufeinander abgestimmtes Verhalten Zeitliche Isolation: Paaren sich Arten zu unterschiedlichen Tages- oder Jahreszeiten oder in unterschiedlichen Jahren, so ist keine Vermischung möglich ➜ Paarung Mechanische Isolation: Nichtpassen von Zeugungsorganen führt zu keiner Paarung Gametische Isolation: artspezifische molekulare Erkennungsmechanismen, die nur eine Befruchtung innerhalb der Art zulassen. Befruchtung Hybridsterblichkeit: Zygote entwickelt sich nicht weiter und stirbt ab Hybridsterilität: Nachkommen sind unfruchtbar Hybridzusammenbruch: Mischlinge können weniger nachkommen zeugen und gehen an Selektion Artbegriff: zugrunde Morphologischer Artbegriff: Identifizierung und Beschreibung neuer Arten sind auf der Basis von Äußerlichen Merkmalen ➜ Schnelle Fehlschlüsse (gleiche Art - durch Generation anderes Aussehen) Biologische Artbegriff: Gruppen von Populationen die sich potenziell oder tatsächlich untereinander kreuzen können und von anderen Gruppen. Prozesse der Artbildung: - → Teilpopulationen verändern sich soweit, dass mit der Zeit eine reproduktive Isolation entsteht. Sympatrische Artbildung: Neue Arten entstehen innerhalb eines Verbreitungsgebietes ohne Aufspaltung der Art. Durch Mutationen u.a. während der Meiose) Dabei entsteht eine Fortpflanzungsbarriere, die einen Austausch verhindert, wobei eine reproduktive Isolation entsteht - Allopatrische Artbildung: Ausgangspopulation wird durch eine geografische Barriere aufgespalten, wobei unabhängig voneinander nach der Spaltung Mutationen Gendrift etc. entstehen. Adaptive Radiation: Aufspaltung einer Art in zahlreiche neue Arten unter Anpassung an verschiedene ökologische Bedingungen. (geringer spezialisiert Art in mehrere stärker spezialisierten Arten durch Aktive Anpassung) Durch kaum Konkurrenz können sich Arten schnell vermehren was dazu führt, dass sie ihre Ökologische Nische erweitern müssen auf freie Nischen Durch Mutation, Rekombination und Selektion entwickeln sich Angepasstheiten Geografische Separation sorgt für die Entwicklung Die Teilpopulationen werden dem Selektionsdruck ausgesetzt und die Anpassung an die Umweltverhältnisse wird notwendig Koexistent da sie durch die Artbildung sie keine Konkurrenten sind durch u.a. Futter was zu einer Verhaltensisolation führt. Nischendifferenzierung wodurch sie koexistent Morphologischer Beweis: Homologie: Merkmale, die Arten von einem Vorfahren geerbt haben, gleicher Grundbauplan (Abstammung einer Art jedoch belegt Veränderung) Analogie: Merkmale die nicht auf nahe Verwandtschaft, sondern über viele Jahre der Anpassung entstanden sind, durch ähnliche Lebensbedingungen. Unterschiedliche Strukturen aber vergleichbar. Gleiche Funktion (belegt, dass verschiedene Lebensformen gleichen Lebensräumen ähnliche Organe ausbilden) Rudiment: Merkmale die im Laufe der Evolution zurückgebildet wurden (unvollständig oder keine Funktion)