Evolution Lernzettel Biologie Zusammenfassung

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Unterschiede werden ermittelt / gemessen? → Zahl der Positionen, an denen sich unterschiedli Che Basen befinden Ourführung des Verfahrens: → die Nukleinsäuren der zu untersuchen den organismen / Proben werden. zunächst einzeln sequenziert und dann die Reihenfolge der Basen ver- glichen Erklärung der Unterschiede: → je mehr Basen sich voneinander unterscheiden, desto mehr versch. Mutationen liegen in den Genen vor; umso weiter liegt der Zeitpunkt des Auseinanderentwickelns zurück. Themen: Evolutionsmechanismen homozygote /heterozygote Allel frequenzen geografische Evolution Evolutions faktoren (biotisch labiotisch) ↳ Diagramme / Material auswerten Genotypen (verhältnisse berechnen können) - natürliche Selektion ↳ökologische Niesche (veränderungen) adaptive Radiation konkurrenz ausschluss / konkurrenz vermeidung Stammesgeschichtliche Entwicklung bibeogie kerusup genetische Analyse → welche Methoden gibt es? Analogie / Homologie Divergenz / Konvergenz evolution Analogie und Homologie Analogie: Analoge Merkmale haben sich aufgrund ähnlicher Lebensumstände, aber nicht aus einem gemeinsamen Ursprung entwickelt. Sie haben die gleichen Funktionen und sehen sich sehr ähnlich. Homologie Homologe Strukturen /Organe haben sich aus einem Ursprung entwickelt. Sie können unterschiedliche Funktionen haben und müssen sich nicht ähnlich sehen. Homologie Kriterien: 1. Lage: → keine Mutationen → keine Migration →keine Selektion → Strukturen/Organe sind homolog, wenn sie eine gleichartige Lage bzw. Anordnung im Bau- plan des Organismus einnehmen. 2. Stetigkeit Hardy-Weinberg - Gesetz Ideal population: → sehr große Population. → Individuen können sich beliebig paaren Häufigkeit emes Allels: p= Anzahl von p Anzahl der Allele → Strukturen/Organe sind (bei ungleicher Lage) homolog, wenn Sie über verschiedene Zwischen Stufen verknüpft werden können. 3. spezifische Qualität 9= V → Strukturen /Organe sind (bei wenig Ähnlichkeit) homolog, wenn sie in wesentlichen Details des Bauplans übereinstimmen. L Anzahl von 오 Anzahl der Allele V Wahrscheinlichkeit für Allelhäufigkeiten: A: Pn6= 0₁81 + 0118 = 0,9 = 90% 018 a: ano = 2 +0,01 = 0₁1 = 10% => Gesetz: In eine Ideal population bleiben Allelhäufigkeit und die Genotypenhäufigkeit eines Genpools Konstant. Wahrscheinlichkeit der kombination in der nächsten kombination: AA: Allelhäufigkeit x Allelhäufigreit (0,81) Aa/aA: Allelhäufigkeit x Allelhäufigreit x 2 (0, 18) aa: Allelhäufigkeit x Allelhäufigreit (0,01) Gesamtheit aller Phänotypen: p² + 2xpg+q² AA Aalaa aa 3 Manche Individuen passen sich an den Selektionsdruck an und stellen sich auf andere Nahrung ein 4 Sie besetzen eine ökologische Nische und passen sich an die neuen Umweltfaktoren an 5. diese Teil population entwickelt sich in eine eigene Richtung 6. Sie spezialisiert sich so stark, dass sie mit der Ursprungs population keine Nachkommen zeugen kann (reproduktive Isolation) 7. eine neue Art ist entstanden Selektion natürliche Selektion ↳ vorteilige Allele überleben im Genpool Selektions Faktoren biotische (belebte): Nahrung, Konkurrenz Linnerartlich / zwischen artlich), Parasiten, Symbioten abiotische (unbeleble): Licht Feuchtigkeit, Boden und Temperatur Darwin: 11 Survival of the fittest" 4 durch Selektion: Auslese von Individuen aus einer Population → beurteilt nach der Fitness eines Individuums → Beitrag zum Geen pool der nächsten Population Selektionsdruck → dadurch entsteht niemals eine Population "perfekcter "Individuuen AM Stabilisierende transformierende aufspaltende Selektion Selektion Selektion با Kúnstliche Selektion ↳ Menschen züchten nach Idealen Isolation sympatrische Isolation → ökologische: verschiedene ökologische Nieschen → ethologische: → mechanische: Formveränderung der Geschlechtsorgane → zeitliche. Blüten- Paarungszeit verschieden allopatische Isolation Stabilisierende Selektion stärkt die mittleren Ausprägungen (z. B die Individuen mit mittel- großen Flügeln über Leben) transformierende Selektion: Umgebung (Umwelt) wandelt sich -> vorherige "Ausnahmen" über- leben, die unter vorherigen Bedingungen im Nachteil waren. aufspaltende Selektion: zwei Extreme überleben L> 2.B sehr große bzw sehr kleine individuen, es Kann zu einer Aufspaltung in 2 Generation kommen reproduktive Isolation geografische Isolation - des wegen wird der Geenfluss unterbrochen → es bilden sich unterschiedliche Genpools ↳ Bildung von Unterarten → dann getrennte Arten genetische aufgrund von Mutation keine Fortpflanzung notwendig gametische: es kann zur Paarung kommen, jedoch nicht zur Befrichtung Stammbäume ↳auch: Phylogenese (Forschung: Phylogenetik → Stammbäume. phylogenetische Bäume; Den dogramm → Kladogramm (systematische Darstellung) "zeltachse haben immer eine 4keine Zeit achse ↳stellen dichlochome verzweigungen dar ↳ jede Gabelung entstehung einer neuen Art durch mind. eine Mutation neves Merkmal - es entstehen monophyletische Gruppen (Klade) ↳ geschlossene Abstammungsgemeinschaft - man kann Homologien / Analogien erkennen ↳ Homologie: einen gemeinsamen Ursprung. ↳ Analogie: Kein gemeinsamer Ursprung ; parallele Entwicklung aus zwei Ursprüngen Tachbegriffe. Deletion: das Wegfallen von Basen Insertion: das Hinzukom men von Basen Aligment: Deletion / Insertion werden nicht berücksichtigt: zum direkten Vergleich Konvergenz 4 beschreibt die evolutionäre Annäherung von stammesgeschichtlich unabhängigen Arten die evolutionare Annäherung durch Konvergenz geschieht durch die Ausprägung analoger Merkmale bei Arten, gemeinsamen Ursprung haben die ↳ Grund: auf die betroffenen Arten wirken ähnliche Selektionsfaktoren ↳beider interspezifischen Konkurrenz wirken zwei Prinzipien Konkurrenz verminderung B Vi Divergenz ↳beschreibt die evolutionare Auseinanderentwicklung zweier Arten oder Populationen einer Art es entstehen homologe Merkmale und Verhalten ↳ Grund: Starke inner- und außerartliche Konkurrenz => führt zu. adaptiven Radiation; entstenen neve Arten Konkurrenzvermeidung / konkurrenzausschluss → die Arten nutzen die Ressourcen des ókosystems in verschiedenen weisen ↳biotische + abiotische Umweltfaktoren Beispiel: Lebensraum (Ort der Nahrung, Brutplätze, Wasserstellen...) Art der Nahrung (große / kleine Insekten) Zeit der Hauptaktivität (Tag-/Nachtaktiv) - A → die Ausprägung der Umwelt faktoren und des Ressourcen angebots ist festgelegt 4 durch Lebensweise, Körperbau, verhalten oder physiologische Eigenschaften konkurrenz ausschluss → wenn zwei Arten um eine ökologische Nische Konkurrieren, wird schließlich eine Art dadurch verdrängt und aus dem Le- bensraum ausgeschlossen Es gibt immer nur eine ökologische Nische pro Art 4 weil die konkurrenz ansonsten eine Art verdrängt → ökologische Nischen können sich zwar schneiden, aber nie vollständig überlappen Praadoption → ist die Fähigkeit und Bereitschaft sein Verhalten zu änder ↳ 2.8. genetische Vorraussetzungen ermöglichen Verhaltens veränderungen Evolutionsfaktoren → Evolutionsfaktoren sind ökologische oder genetische Prozesse, welche den Genpool bzw. die Allelhäufigkeit einer Population beeinflussen. →Biodiversität ↳durch Polymorphismus →genetische variabilität Anatomie → phänotypische Variation - Physiologie Verhalten Rekombination ↳bezeichnet eine Neuverteilung von DNA während der Meiose und unterliegen der Selektion Bedeutung: durch die Gen kombinationen wird die phảnotypische variabilität stark erhöht der Geenpool bleibt unverändert, da nur vorhandenes um strukturiert wird 4 wichtiger Evolutions faktor findet nur bei Individuen mit mehrfachen Chromosomensatz statt Ablauf: Interchromosomale Rekombination → Rekombination zwischen mehreren kompletten Chromosomen in der Meiose sind mehrere Chromosomen in der Aquatonalebene angeordnet ↳ Zufall entscheidet welche Chromosomen in welcher Keimzelle landen =>zufällige Neukombinationen Intrachromosomale Rekombination → Rekombination bei Teilen von Chromosomen kommt in der Prophase I der Meiose zum Crossing Over, wo es zu einer überlappung der Chromatide homologer Chromosomen → dabei werden überlappende Stücke ausgetauscht Befruchtung → diese verläuft rein zufällig Genvariabilität der Spermien / Eizellen ist enorm noch viele Möglichkeiten zur Nevkombination Mutation ↳ zufällige Veränderungen der DNA => Funktionsveränderungen der Zelle ↳ wenn in keimzelle: dann wirds vererbt Gendrift ↳ zufällige Veränderung der Alellhäufigkeit in einer Population Flaschen halseffekt → durch äußere Einflüsse stark reduzierte Population → Kleinerer Genpool -> Alellhäufigkeit stark verschoben Gründereffekt → von einer Stamm population wanderen einige Individuen ab → Gründerpopulation L> Alellhäufigkeit wieder stark verschoben Adaptive Radiation Adaptive Radiation beschreibt die Entstehung mehrerer spezialisierter Arten aus einer unspezialisierten Art Übersicht: → eine adaptive Radiation ist quasi eine Auffächerung einer Ursprungsart in verschiedene spezialisierte Unter arten. das erlaubt ihnen die Besetzung verschiedener ökologischer Nieschen. Radiationen finden häufig in evoulutiven Schuben statt. Ablauf: 1 Eine Population besetzt einen Lebensraum in einer ökologischen Niesche 2. Es herrscht starke konkurrenz z.B um Nahrung Ökologische Niesche ↳die ökologische Nische ist die Planstelle oder der "Beruf" einer Art im Ökosy stem → alle artspezifischen Beziehungen (abiotisch /biotisch) zwischen der Art und ihrer Umwelt Fundamental- und reale okologische Nische Vitalität Optimum Minimum Reale Niesche Fundamentale Niesche Toleranzbereich Maximum Umweltfaktor Fundamentalistische ↳ potenziell nutzbare Faktoren ↳statisch durch Merkmale der Art gegeben Reale okologische Niesche ↳real nutzbare Faktoren + biolische Interaktionen mit anderen Arten ↳ist dynamisch - Schwankungen von Umweltfaktoren veränderte Artzusammensetzung Mehrdimensionale Nieschen → je nachdem, wieviele Umweltfaktoren genutzt werden, ergeben sich mehrere Dimensionen der ökologischen Niesche einer Art → nennt man auch n-dimensionales volumen mit n-Faktoren molekularbiologische Untersuchungen der Verwandtschaftsbeziehungen Präzipitin-Test Art A ------- O Mensch Schimpanse Gorilla Orang Utan 100% ↳ unsicher (4) Tyr 85% Cys Ausfällung (= Präzipitation) 100 °C „Schmelzen" ↳ unsicher (3) 60 °C Hybridisierung Ile S-S Person 2 MAT 64% Cys Asp sicher (2) Gln -Anti-Human-Serum 42% Gibbon sehr sicher (1) 37% TIIIIIT hybridisieter Doppelstrang 0% Pro Leu Gly Welche Unterschiede werden ermittelt / gemessen 2 → Verkupplungsgrad der Test-Seren durch die Antikörper Ourführung des Verfahrens: → einem Tier (Kanninchen) wird das vergleichsserum gespritzt, damit es Antikörper dagegen bildet. Zum kanninchen serum mit Antikörpern wird das zu testende Serum zugefügt. Art B Ourführung des Verfahrens: → die zu untersuchenden DNAS werden durch Temperaturerhöhung denaturiert und ge- mischt. Sie bilden dann beim Abkühlen eine Hybrid-ONAS; diese werden wieder langsam er hitzt. Erklärung der Unterschiede: → je weniger Serumproteine von den Antikörpern erkannt" werden, desto mehr weichen sie im Bau voneinder ab, d. h. desto unáhnlicher sind sich die Testorganismen (Wirbeltiere). DNA-Hybridisierung Welche Unterschiede werden ermittelt / t/gemessen² → Schmelztemperaturen der Hybrid- DNA'S Erklärung der Unterschiede: je niedriger die Schmelztemparatur, desto weniger komplementäre Basen liegen vor, desto unähnlicher sind sich die ONAS. Vergleich der Aminosäure sequenzen Welche Unterschiede werden ermittelt / gemessen 2 → Zahl der Positionen, an denen sich unterschiedliche Aminosäuren befinden Ourführung des Verfahrens: → die Eiweiße der zu untersuchenden Organismen/Proben werden zunächst einzeln sequenziert und dann die Reihenfolge der Aminosäuren verglichen Oxytocin Erklärung der Unterschiede: Person 1 5 CCAACGGATCCATGCCCCAATTGAATTCCCATTCGAATTCGAGACA 3 GGTTGCCTAGGTACGGGGTTAACTTAAGGGTAAGCTTAAGCTCTGT → je mehr Aminosäuren sich voneinander unterscheiden, desto un ähnlicher ist die zugrunde liegende, genetische Information. Also ist der Verwandtschaftsgrad geringer. 31 5 5 CCAACGGATCCATGCCCCAATTGAAATCCCATTCGAATTCGAGACA 3¹ 3 GGTTGCCTAGGTACGGGGTTAACTTTAGGGTAAGCTTAAGCTCTGT 5 www.bioclips.de Vergleich der ONA-Sequenzen Welche Unterschiede werden ermittelt / gemessen? → Zahl der Positionen, an denen sich unterschiedli Che Basen befinden Ourführung des Verfahrens: → die Nukleinsäuren der zu untersuchen den organismen / Proben werden. zunächst einzeln sequenziert und dann die Reihenfolge der Basen ver- glichen Erklärung der Unterschiede: → je mehr Basen sich voneinander unterscheiden, desto mehr versch. Mutationen liegen in den Genen vor; umso weiter liegt der Zeitpunkt des Auseinanderentwickelns zurück. Stammbäume ↳auch: Phylogenese (Forschung: Phylogenetik → Stammbäume. phylogenetische Bäume; Den dogramm → Kladogramm (systematische Darstellung) "zeltachse haben immer eine 4keine Zeit achse ↳stellen dichlochome verzweigungen dar ↳ jede Gabelung entstehung einer neuen Art durch mind. eine Mutation neves Merkmal - es entstehen monophyletische Gruppen (Klade) ↳ geschlossene Abstammungsgemeinschaft - man kann Homologien / Analogien erkennen ↳ Homologie: einen gemeinsamen Ursprung. ↳ Analogie: Kein gemeinsamer Ursprung ; parallele Entwicklung aus zwei Ursprüngen Tachbegriffe. Deletion: das Wegfallen von Basen Insertion: das Hinzukom men von Basen Aligment: Deletion / Insertion werden nicht berücksichtigt: zum direkten Vergleich Konvergenz 4 beschreibt die evolutionäre Annäherung von stammesgeschichtlich unabhängigen Arten die evolutionare Annäherung durch Konvergenz geschieht durch die Ausprägung analoger Merkmale bei Arten, gemeinsamen Ursprung haben die ↳ Grund: auf die betroffenen Arten wirken ähnliche Selektionsfaktoren ↳beider interspezifischen Konkurrenz wirken zwei Prinzipien Konkurrenz verminderung B Vi Divergenz ↳beschreibt die evolutionare Auseinanderentwicklung zweier Arten oder Populationen einer Art es entstehen homologe Merkmale und Verhalten ↳ Grund: Starke inner- und außerartliche Konkurrenz => führt zu. adaptiven Radiation; entstenen neve Arten Konkurrenzvermeidung / konkurrenzausschluss → die Arten nutzen die Ressourcen des ókosystems in verschiedenen weisen ↳biotische + abiotische Umweltfaktoren Beispiel: Lebensraum (Ort der Nahrung, Brutplätze, Wasserstellen...) Art der Nahrung (große / kleine Insekten) Zeit der Hauptaktivität (Tag-/Nachtaktiv) - A → die Ausprägung der Umwelt faktoren und des Ressourcen angebots ist festgelegt 4 durch Lebensweise, Körperbau, verhalten oder physiologische Eigenschaften konkurrenz ausschluss → wenn zwei Arten um eine ökologische Nische Konkurrieren, wird schließlich eine Art dadurch verdrängt und aus dem Le- bensraum ausgeschlossen Es gibt immer nur eine ökologische Nische pro Art 4 weil die konkurrenz ansonsten eine Art verdrängt → ökologische Nischen können sich zwar schneiden, aber nie vollständig überlappen Praadoption → ist die Fähigkeit und Bereitschaft sein Verhalten zu änder ↳ 2.8. genetische Vorraussetzungen ermöglichen Verhaltens veränderungen Ökologische Niesche ↳die ökologische Nische ist die Planstelle oder der "Beruf" einer Art im Ökosy stem → alle artspezifischen Beziehungen (abiotisch /biotisch) zwischen der Art und ihrer Umwelt Fundamental- und reale okologische Nische Vitalität Optimum Minimum Reale Niesche Fundamentale Niesche Toleranzbereich Maximum Umweltfaktor Fundamentalistische ↳ potenziell nutzbare Faktoren ↳statisch durch Merkmale der Art gegeben Reale okologische Niesche ↳real nutzbare Faktoren + biolische Interaktionen mit anderen Arten ↳ist dynamisch - Schwankungen von Umweltfaktoren veränderte Artzusammensetzung Mehrdimensionale Nieschen → je nachdem, wieviele Umweltfaktoren genutzt werden, ergeben sich mehrere Dimensionen der ökologischen Niesche einer Art → nennt man auch n-dimensionales volumen mit n-Faktoren Evolutionsfaktoren → Evolutionsfaktoren sind ökologische oder genetische Prozesse, welche den Genpool bzw. die Allelhäufigkeit einer Population beeinflussen. →Biodiversität ↳durch Polymorphismus →genetische variabilität Anatomie → phänotypische Variation - Physiologie Verhalten Rekombination ↳bezeichnet eine Neuverteilung von DNA während der Meiose und unterliegen der Selektion Bedeutung: durch die Gen kombinationen wird die phảnotypische variabilität stark erhöht der Geenpool bleibt unverändert, da nur vorhandenes um strukturiert wird 4 wichtiger Evolutions faktor findet nur bei Individuen mit mehrfachen Chromosomensatz statt Ablauf: Interchromosomale Rekombination → Rekombination zwischen mehreren kompletten Chromosomen in der Meiose sind mehrere Chromosomen in der Aquatonalebene angeordnet ↳ Zufall entscheidet welche Chromosomen in welcher Keimzelle landen =>zufällige Neukombinationen Intrachromosomale Rekombination → Rekombination bei Teilen von Chromosomen kommt in der Prophase I der Meiose zum Crossing Over, wo es zu einer überlappung der Chromatide homologer Chromosomen → dabei werden überlappende Stücke ausgetauscht Befruchtung → diese verläuft rein zufällig Genvariabilität der Spermien / Eizellen ist enorm noch viele Möglichkeiten zur Nevkombination Mutation ↳ zufällige Veränderungen der DNA => Funktionsveränderungen der Zelle ↳ wenn in keimzelle: dann wirds vererbt Gendrift ↳ zufällige Veränderung der Alellhäufigkeit in einer Population Flaschen halseffekt → durch äußere Einflüsse stark reduzierte Population → Kleinerer Genpool -> Alellhäufigkeit stark verschoben Gründereffekt → von einer Stamm population wanderen einige Individuen ab → Gründerpopulation L> Alellhäufigkeit wieder stark verschoben Adaptive Radiation Adaptive Radiation beschreibt die Entstehung mehrerer spezialisierter Arten aus einer unspezialisierten Art Übersicht: → eine adaptive Radiation ist quasi eine Auffächerung einer Ursprungsart in verschiedene spezialisierte Unter arten. das erlaubt ihnen die Besetzung verschiedener ökologischer Nieschen. Radiationen finden häufig in evoulutiven Schuben statt. Ablauf: 1 Eine Population besetzt einen Lebensraum in einer ökologischen Niesche 2. Es herrscht starke konkurrenz z.B um Nahrung 3 Manche Individuen passen sich an den Selektionsdruck an und stellen sich auf andere Nahrung ein 4 Sie besetzen eine ökologische Nische und passen sich an die neuen Umweltfaktoren an 5. diese Teil population entwickelt sich in eine eigene Richtung 6. Sie spezialisiert sich so stark, dass sie mit der Ursprungspopulation keine Nachkommen zeugen kann (reproduktive Isolation) 7. eine neue Art ist entstanden Selektion natürliche Selektion ↳ vorteilige Allele überleben im Genpool Selektions Faktoren biotische (belebte): Nahrung, Konkurrenz Linnerartlich / zwischen artlich), Parasiten, Symbioten abiotische (unbeleble): Licht, Feuchtigkeit, Boden und Temperatur Darwin: 11 Survival of the fittest" 4 durch Selektion: Auslese von Individuen aus einer Population → beurteilt nach der Fitness eines Individuums → Beitrag zum Geen pool der nächsten Population Selektionsdruck → dadurch entsteht niemals eine Population "per fekter "Individuuen AM Stabilisierende transformierende aufspaltende Selektion Selektion Selektion با Künstliche Selektion ↳ Menschen züchten nach Idealen Isolation sympatrische Isolation → ökologische: verschiedene ökologische Nieschen → ethologische: → mechanische: Formveränderung der Geschlechtsorgane → zeitliche. Blüten- Paarungszeit verschieden allopathsche Isolation Stabilisierende Selektion stärkt die mittleren Ausprägungen (z. B die Individuen mit mittel- großen Flügeln über Leben) transformierende Selektion: Umgebung (Umwelt) wandelt sich -> vorherige "Ausnahmen" über- leben, die unter vorherigen Bedingungen im Nachteil waren. aufspaltende Selektion: zwei Extreme überleben L7 2. B sehr große bzw sehr kleine Individuen, es Kann zu einer Aufspaltung in 2 Generation kommen reproduktive Isolation geografische Isolation - des wegen wird der Geenfluss unterbrochen → es bilden sich unterschiedliche Genpools ↳ Bildung von Unterarten → dann getrennte Arten genetische aufgrund von Mutation keine Fortpflanzung notwendig gametische: es kann zur Paarung kommen, jedoch nicht zur Befruchtung