Evolution Lernzettel

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Eigenschaften (Modifikationen) werden vererbt oder Nichtgebrauch von organe werden diese Evolutionstheorie Lamarck Gebrauch stärkere Ausbildung, z.B. Giraffen- hals Inkonstanz der Arten > Veränderung im Lauf des Lebens > Anpassung an Umweltbedingungen Antrieb zur Vervollkommnung Inkonstanz der Arten ! > passiver Prozess Vererbung Nichtgebrauch Rückbildung Augen Darwin = Individuen einer Population sind untereinander. & unterscheiden sich somit im Lebewesen, die besser an ihre Chancen → höhere zu überleben → häufiger Fortpflanzen (selektion) im Laufe der zeit kann Schrittweise Lebewesen einer Population zu einem → selektionstheorie Evolutionstheorie Charles Darwin Anpassung an Umweltbedingungen Selektion Selektionstheorie sichtbare ויויוויויו veränderungen nich gleich Aussehen (variabilität) Umwelt angepasst sind. • "Survival of the Fittest" = Überleben der am besten angepassten Individuen • "Struggle for life" = Wettbewerb um lebenswichtige Ressourcen (z.B. Wasser) eine bessere Angepasstheit der Artwandel fünten Lamarcks Evolutionstheorie im Vergleich zu derjenigen Darwins Welche Rolle spielt die Natur? Lamarcks Theorie: Erworbene Eigenschaften werden vererbt. Die Natur hat eine Selektionsrolle, fungiert aber auch als Triebfeder Kurzhal sige Vorfahren. Darwins Theorie: Intrinsische Eigenschaften werden verertit. Die Natur hat nur eine Selektionsrolle. Kurzhalsige Vorfahren mit natürlicher Variation. Es gibt kurze und etwas Tangere Hälse. Strecken die Hälse, um hoch hängende Blätter zu erreichen. QUELLE: 18.09 Erworbene Eigenschaft (Janger Hals) wird vererbt. Giraffen mit langen Hälsen überleben und pflanzen sich fort. Häise werden immer langer, aber eine gewisse Variation bleibt bestehen. NZZ-INFOGRAFIK/ Gendrift= zufällige veränderung der Allelfrequenzen im Genpool einer Population GENDRIFT Flaschenhals effekt = durch katastrophen wird der Großteil einer Population vernichtet und wenige überlebende bilden die Basis einer neuen Population. 38² Gründereffekt: gleich bzw. ähnlich, aber die ursprungspopulation wird nicht vernichtet. Ein Kleiner nicht repränsiver Tell einer Population gründet eine neup Population 2. B. wegen besiedeln never Lebensraume (teilpopulation wird Isoliert 2.3 vulkanausbruch, Lavawand). 38² SELEKTION natürliche selektion: außere Faktoren (umwelteinflusse) wirken als faktoren und erhöhen / reduzieren den Fortpflanzungserfolg. bestimmter individuen einer Population (-) reproduktive Fitness). "Survival of the struggle for fittest" überleben des life /existence" = selektion kann oder indirekt sich auf jedes Merkmal auswirken, das direkt den Reproduktionserfolg beeinflusst IN IN gerichtete / transformierende s. selektionsdruck wirkt einseitig. veranderung von Merk- malen weichen vom Mittel ab. Wald best Angepasstem konkurrerenz um lebenswichtige Ressourcen Stabilisierende Selektion SD von beiden Seiten durchschnittliche Merk- male aufrechterhalten, geringe variabilität Natürliche Selektion Beispiel Feld selektions- Hochgebirge Va disruptive/ aufgespaltete S. weichen in beide Richtungen vom Mittel ab extreme varianten haben vortelle künstliche selektion: Selektion durch den Menschen (2.B. zucht). sexuelle selektion: manche Merkmale treten gehäuft auf, obwohl sie überlebensnachteil mit sich bringen. Erklärung: Erhöhen die wahrscheinlichkeit auf eine erfolgreiche Paarung ↳ Brund für sexualdimarphismus! intrasexuelle s. : innerhalb eines Geschlechts ( kommentkämpfe, Spermien- konkurrent) einen intersexuelle s. : zwischen den Geschlechtern (Partnerwani) ARTBEGRIFF " arthildung morphologischer Artbegriff: Eine Art ist eine Lebensform, die Lebewesen unterscheidet." oft Fenischlüsse ISOLATION Präzygotische Barrieren → vor Bildung der Zygote biologischer Artbegriff: (1942) "Arten sind Gruppen natürlicher Populationen deren Individuen sich tatsächlich oder potenziell untereinander kreuzen können und die von anderen solchen Gruppen reproduktiv isoliert sind." sich äußerlich von anderen postzygotische Barrieren: → nach Bildung der Zygote Habitatsisolation leben im selben Biotop, andere Habitate. (nutzen unterschiedliche Ressourcen) verhaltens isolation 2.B andere sexuallockstoffe / Balzgesänge zeitliche Isolation paaren sich zu anderen Jahreszeiten mechanische Isolation Paarung nicht möglich, weil Begattungs- organe anatomisch nicht zsm: passen gametische Isolation molekulare Erkennungsmuster artfremder keimzellen passen nicht zusammen Hybridsterblichkeit zygote nicht weiterentwickelt, Embryo stirbt ab oder kurz nach der Geburt tot Hybrid Sterilität Individuen von zwei verschiedenen Arten [STOP] Habitatisolation Präzygotische Barrieren [STOP] Verhaltensisolation STOP zeitliche Isolation Paarung (STOP) mechanische Isolation STOP gametische Isolation Befruchtung Postzygotische Barrieren STOP Hybridsterblichkeit [STOP Hybridsterilität STOP Hybridzusammenbruch lebensfähige, fruchtbare Nachkommen Mischlinge sind unfruchtbar Hybrid zusammenbruch durchschnittlich weniger Nachkommen, 2.B. verhalten's- mischung aus. den Eltern 12 Fortpflanzungsbarrieren Es gibt viele Möglichkeiten, wie die Entstehung von lebensfähigen und fruchtbaren Nachkommen von zwei Individuen verhindert werden kann. Stellen Sie die verschiedenen Fortpflanzungsbarrieren dar, indem Sie das folgende Schema ergänzen. Habitat - isolation Zwei Arten leben zwar im selben Gebiet, be- setzen darin aber unterschiedliche Habi- tate. verhaltens- isolation Durch Balzrituale lo- cken paarungsbereite Individuen nur ihre Art- genossen an. O prazygotische zeitliche Isolation Arten, die sich zu ande- ren Tages- oder Jah- reszeiten fortpflanzen, können ihren Genpool nicht austauschen. O gametische Isolation Es kommt nicht zur Befruchtung, da z. B. die Spermien nicht zur oder in die Eizelle ge- langen. O mechanische Isolation Mechanische Gründe, z. B. Form und Größe von Körperteilen, ver- hindern die Paarung. Fortpflanzungsbarrieren Befruchtung Hybrid- sterilität Lebensfähige Nach- kommen von Hybriden sind meist steril und können somit ihr Erbgut nicht weitergeben. Hybrid- Sterblichkeit postzygotische Die Gene unterschiedli- cher Elternarten können miteinander unverträg- lich sein. Die Nach- kommen sterben meist im Embryonalstadium. Nachkommen. Fortpflanzungsbarrieren Hybride: Nachkommen mit dem genetischen Material zweier Arten. Lebensfähige, fruchtbare Nachkommen Hybrid- гибат теnbruch Lebens- und fortpflan- zungsfähige Hybriden haben evtl. selbst steri- le oder schwache Allopatrische Artbildung: vorraussetzung: Aufspaltung der Ausgangspopulation durch Seperation in separierten Populationen finden unabhängig voneinander Mutationen & Rekombinationen statt. → Gendrift & natürliche selektion → unterart entsteht Austausch von neu entstandenen Teilpopulationen von durch seperation nicht möglich Ursprungs- population Sa → bei der allopratischen Artbildung werden Lebewesen einer Ursprungsart voneinander getrennt, wodurch unterarten entsteht 11 2011 bi Allopatrische Artbildung Geographische Isolation 1111 201711 u مسلم Mutation & Selektion 11 Allelen Reproduktive Isolation sympratische Artbildung: neue Arten entstehen innerhalb eines verbreitungsgebietes ohne vorherige Aufspaltung Teilpopulationen Fortpflanzungsbarrieren entstehen innerhalb der Population in Austausch von Allelen 4 verhindern Polyploidisierung: → vervielfältigung des chromsomensatzes (bei Pflanzen) Mutation bei der Meiose diploide Pflanze → diploide keimzellen entstehen. anschließende selbst befruchtung diese von diploiden Pflanzen isoliert ↳ Nachkommen wären triploid (3n) Partnerwan!: → weibchen wählen Partner nach äußeren Merkmalen aus andern sie die Präferenzen entsteht eine neue teil population Polyploidisierung Art entsteht durch unmittelbare reproduktive Isolation → bei der sympratischen Artbildung werden die Populationen ohne räumliche Trennung aufgespalten. Die Fortpflanzungsbarrieren entstenen innerhalb der Art. nicht fortpflanzungsfähig keine neuen Tierarten durch Polypoidisierung Weiterverbreitung möglich führt zu tetraploiden (4n) 1 ursprüngliche Art Polyploidisierung Mutation Genaustausch nicht mehr möglich Theoretisch möglicher Genaustausch Gründe für Verhaltensänderung Änderung der Lebensbedingungen >z.B. mehr Regen, kältere Umgebung >Selektionsdruck: Zwang zur Anpassung Sympatrische Artbildung - Zusammenfassung neue Art gleicher Lebensraum Spezialisierung >Entziehen der Konkurrenz Änderung der Lebens- und Verhaltensweisen Isolierung neue Art ethologische Isolation z.B. anderes Paarungsverhalten >Abgrenzung adaptive Bsp. mit Darwin finken viele verwandt Schnabelformen. Insekten aber unterschiedliche 4 2.B.. Früchte / Samen Jede der verschiedenen Finkenarten. realisiert auf den Galapagos ihre eigene ökologische Nische. gibt 1 radiation keine konkurrenten oder Feinde → schnell vermehren innerartlicher konkurrenzdruck entsteht um Nahrung Angepasstheit an Rekombination → neue Arten auf Nachbarinsel mit unterschiedlichen ökologischen Gendrift bestimmte Nahrungsquellen durch Mutation, & selektion Bedingungen → Einnischung & Entwicklung der reproduktiven Isolation können nun Koexistieren ↳ Nahrung & Balzgesänge unterschiedlich erfolgt besonders, wenn klimatische oder geologische veränderungen neue Lebensräume mit freien Nischen schaffen. bei dem → Die adaptive Radiation beschreibt den Prozess einer Art mehrere Tell populationen entstehen. Dabei Spezialisieren sich die Lebewesen stärker aug inve wodurch sie sich so weit morphologisch und genetisch zu einer eigenen Art werden. unterscheiden i das sie Separation und Reproduktive Isolation Koexistenz Stammpopulation der Finken Reproduktive Isolation Keine oder unfruchtbare Nachkommen XIXT ökologischen aus umwelt, → Hardy-Weinberg-Gesetz Beziehung zwischen der Häufigkeit eines Allels und Häufigkeit der Genotypen in einer idealen Population. → zum Berechnen der genetischen Struktur → p² + 2pq+q² 1 nur bei idealer Population (ohne Evolution) 1) keine Mutationen 2) weder zufalls- noch selektionsbedingte unterschiede im Fortpflantung serfolg (für Umwelt gleich geeignet) 3) Panmixie: Individuen der Population paaren sich gleich häufig Population ist sehr groß → Zufallsschwankungen spielen keine Rolle (5) kein Genfluss: keine zu- & Abwanderung → nicht in realen Populationen Hardy-Weinberg-Gesetz Berechnung - Genotypfrequenz Genotyp G (p) g (q) g (p. q) gg (q²) G (p) (p²) g (q) gG (q. p) homozygot dominant p² = (0,60)² = 0,36 heterozygot 2pq = 2 (0,60 0,40) = 0, 48 homozygot rezessiv q² = (0,40)² = 0,16 p² + 2pq+q² = (0,60)² + 2 (0,60 · 0,40) + (0,40)² = der Interchromosomale Rek verteilung der chromosomen auf haploide keimzellen (→ Meiose) Anzani der Chromosomen paare 8.388. 608 2n Bsp.: Mensch 223 + interchromosomal Meiose >Durchmischung verschmelzung der keimzellen zur diploiden zygote (Befruchtung) (2x) 223 x 223= 70 Billionen REKOMBINATION Sexuelle Rekombination KK = Кк кк Кк кк = diploider Chromosomensatz Metaphase 1 der Meiose Intrachromosomale Rek. zwei Chromosomenpaare > 2² = 4 Möglichkeiten > menschliche Zelle: 23 homologe Chromosomen >223 8 Mio. Möglichkeiten paarweise Anordnung haploider Chromosomensatz • In Prophase I können sich Chiasmata bilden (überkreuzung zweier homologer Chr.) Austausch einzelner Abschnitte der Chromatiden → weitere Erhöhung der variabilität Sexuelle Rekombination interchromosomal crossing over n Überkreuzen der Chromosomenarme XX-XX-XX Sexuelle Rekombination haploide Eizelle intrachromosomal > Austausch von Erbmaterial innerhalb eines Chromosomenpaars n Genkopplung (Gene auf einem chromosom werden gemeinsam vererbt) Kopplungs versuch durch crossing over haploides Spermium Befruchtung 2n 11 diploide Zygote MUTATIONEN Dauerhafte veränderung der genetischen information einer Zelle (→ DNA). Mutationen in Körperzellen (→ somatische Mutation) wirken sich nur auf den organismus selber aus. Keimbahnmutationen können über Keimzellen vererbt werden. Genom mutation: Änderung der Anzahl der Chromosomen eines organismus bzw. einer zeile ↳nummerische chromosomaberration Aneuplodie → einzelne Chromosome zu viel / wenig Polyploidisierung alle chromosome sind mehrfach vorhanden Chromosommutation Sichtbarer Bau eines Chromosomes ist verändert (struktur) Duplikation / Delektion / Inversion / Translokation / Ring chromosomen bildung Translokation: unbalancierte → quantitative veranderung im zellkern Genmutation Deletion CDCHIMB Entstent durch eine Änderung der Nukleotid sequenz der Gene Duplikation balancierte → · Gesamtmenge an Erbgut bleibt gleich Translokationschromosom 46.xx + 21, +(14,21) das überzählige Chromosom nettet sich an andere, nicht nomologe Cs. Inversion ●▬▬IILID Phänotypisch unauffällig Keimzellen führen teils zu unbalancierter Translokation Translokation DOID == DOL D Ringchromosom Bildung Chromosomenmutation 1. Deletionen: Mit diesem Begriff beschreibt man chromosomenstückverluste, die terminal am Ende eines chromosomes (Endstückverlust) oder interkalar (inmitten des chromosomes) erfolgen können. 2. Ringchromosombildung: Bei der Ring chromosom- Bildung bildet das Chromosom eine schlaufe und bricht an der überlagerungsstelle auseinander. Dabei gehen die rechts und links der. Schlaufe liegenden Teile des Chromosoms verloren (zwei terminale Deletionen) und das Rest chromosom verwachst zu einem Ring. Inversion: Hierbei handelt es sich um die umkent eines chromosomen teilstücks innerhalb des Chromosoms um 180°. Auch hier ist die Schlaufenbildung die ursache. Translokation: Lagern sich nicht -homologe Chromosome über Kreuz an, brechen auseinander und wachsen- unter Austausch eines Chromosomenteilstücks- wieder zusammen, spricht man von einer Translokation. 5. Duplikation ² von Duplikationen spricht man, wenn Chromosomen regionen verdoppelt werden. Dabei lagern sich homologe Chromosomen übereinander, zerbrechen und wachsen so wieder zusammen, dass an der überlappungsstelle ein Teil des einen Chromosoms auf das andere chromosom übergent. Als Ergebnis dieses vorgangs entstent bei dem zweiten Chromosom dann eine Deletion. Genmutation Genmutationen sind veränderungen des Erbguts (DNA) innerhalb eines Gens Genmutationen in Körperzellen heißen. Somatische Mutationen" und werden nicht vererbt. Keimbahnmutationen hingegen können vererbt werden.. Tausch einer Base => Substitution (Basenpaar substitution) =) Punktmutation menrere Basen werden getauscht =) Substitution (aber keine Punktmutation) Folge: 1. stumme Mutation (Austausch einer Base in einem nicht-translartierten-Bereich (Introns) / oder eine Base wird getauscht, die AS bleibt gleich ↳ Degenerierter bzw. redundanter code 2. Nonsense Mutation Stopp- Codon entsteht => Translationsabbruch =) funktionsloses Polypeptid cje "früher " innerhalb der AS-Sequenz das Stopp codon entstent, desto gravierender die Auswirkungen) 3. Missense-Mutation Einbau einer anderen AS (Position 3 im Triplett führt häufig zu stummer Mutation) =) Ähnliche AS (2.B beide geladen =) weniger gravierend als bei Tausch vs geladen =>ort innerhalb eines Proteins ist ebenfalls entscheidend (=) Mutation z.B. im aktiven zentrum vs. Mutation im. Randbereich" des Proteins) (auf der DNA) Das Entfernen (Deletion) oder hinzufügen (insertion) von Nucleotiden hat zur Folge, dass bei 1,2,4,5,... eingefügten/ entfernten Basen, das Leseraster verschoben wird =) Rasterschubmutation (out-of-frame) oder dass bei 3.6.9.... eingefügten / entfernten Basen, das Leseraster erhalten bleibt => Feniende / überzählige AS. Ausschlaggebend für die schwere" der Folgen, ist häufig der Ort der Insertion / Deletion innerhalb der Basensequenz. DNA-Reperatur: Mutationen entstehen spontan z. B. bei der Replikation. Es gibt äußere Einwirkungen, die Genmutationen begünstigen → Mutagene. ↓ Mutagene: physikalische M. Ionisierte stranlung (2.B. UV-Strahlung, hone Temperaturen, etc.) chemikalische M.: Basenanaloga, Toxine, einige viren, Nitrosamine.... ONA-Reperatur: DNA- Polymerase prüft und liest korrektur =) einzelne Basen werden getausch+ (Missmatch - Reperatur) Ausschnittsreperatur (Exzisionsrep.) =) betroffenes Stück (Einzelstrang) wird ausgetauscht. Mutationen sind immer ungerichtet.