Evolution - Vielfalt und Entwicklung des Lebens Q4

synthetische Evolutionstheorie - Definition

• vereint Darwins Evolutionstheorie mit Erkenntnissen aus verschiedenen Teilbereichen wie klassischer und moderner Genetik sowie Ökologie

• stellt aktuellste Erklärung für Evolution

→ wird ständig weiterentwickelt

Was beschreibt Darwins Evolutionstheorie?

Evolution als langsamen, allmählichen (graduellen) Prozess, wobei die Selektion bzw. natürliche Auslese die Triebkraft der Artwandlung ist.

Was ist die Grundlage der Theorie von Charles Darwin?

Überproduktion von Nachkommen, Variabilität innerhalb der Population, Selektion und Artwandel

Was bedeutet Überproduktion von Nachkommen?

Alle Lebewesen produzieren mehr Nachkommen, als zur Erhaltung der Art notwendig ist.

Was versteht man unter Variabilität in einer Population?

Die Mitglieder einer Population unterscheiden sich in ihrem Aussehen und anderen Merkmalen.

Was ist Selektion in der Evolution?

Besser angepasste Lebewesen überleben häufiger und können sich fortpflanzen, was zu einer hohen biologischen Fitness führt.

Was ist Artwandel?

Der Wandel der Arten erfolgt durch immer bessere Anpassung der Lebewesen einer Population.

Was erklärt die Populationsgenetik?

Analyse Vererbungsvorgänge in Populationen und basiert auf Mendelschen Regeln.

Wann tritt Evolution aus populationsgenetischer Sicht auf?

Allelhäufigkeiten im Genpool einer Population ändern sich

Was ist ein Genpool?

alle Gene einer Population

Evolutionsfaktor - Mutation

zufällige Veränderung d. genetischen Materials

Was ist Rekombination in der Evolution?

Neukombination von Genen auf unterschiedliche Weise, erzeugt neue Geno- und Phänotypen

Was bewirkt Selektion in der Evolution?

filtert Individuen anhand ihrer Anpassungsfähigkeit an die Umwelt.

Was ist Gendrift?

Änderung der Allelhäufigkeiten im Genpool durch Zufallsereignisse.

Was bedeutet Migration in der Evolution?

Abwandern von Individuen in einen anderen Lebensraum.

Was ist Isolation in der Evolution?

Trennung v. Populationen in Teilpopulationen, wodurch keine Fortpflanzung zwischen ihnen mehr möglich ist.

Was besagt Lamarcks Evolutionstheorie?

Die ständige Nutzung eines Organs führt zu dessen Vergrößerung, während Nichtgebrauch zur Rückbildung führt. Erworbenen Eigenschaften werden an Nachkommen vererbt

Was ist eine Mutation?

spontane oder künstlich erzeugte, dauerhafte Veränderung des genetischen Materials.

Was sind die möglichen Mutationsarten?

Genommutation (Anzahl der Chromosomen), Chromosomenmutation (Struktur der Chromosomen) und Genmutationen (Basenabfolge).

Was sind Genmutationen?

Änderungen des Erbguts in einem Gen, z.B. durch Substitution, Deletion oder Insertion.

Was ist eine Punktmutation?

Veränderung, bei der nur eine einzelne Base im Erbgut verändert wird.

Was passiert bei einer missense Mutation?

Es bildet sich ein Codon, das für eine andere Aminosäure codiert, z.B. statt Asparaginsäure (GAU) wird Valin (GUU) gebildet.

Was ist eine nonsense Mutation?

Es entsteht ein Stopcodon, das für keine Aminosäure codiert, was zur Bildung eines verkürzten Proteins führt.

Was versteht man unter Chromosomenmutation?

Eine Veränderung der Struktur von einem oder mehreren Chromosomen, wobei genetische Informationen großflächig auseinandergerissen und/oder umgruppiert werden.

Arten von Chromosomenmutationen

Deletion (Verlust), Duplikation (Verdopplung), Insertion (Einschub), Inversion (Umkehr).

Deletion

Chromosomenabschnitt geht verloren

Duplikation

Abschnitt d. Chromosoms wird verdoppelt

Insertion

Chromosomenbruchstück wird in anderes Chromosom eingeschoben

Inversion

abgebrochenes Stück Chromosoms wird in umgekehrter Orientierung an selbe Stelle im gleichen Chromosom angefügt

Was ist eine Genommutation?

Eine Veränderung der Chromosomenzahl pro Zelle oder Organismus, z.B. Polyploidie (Vervielfachung des Chromosomensatzes) oder Aneuploidie (Fehlen oder Vorhandensein einzelner Chromosomen).

Polyploidie

kompletter Chromosomensatz vervielfacht

Aneuploidie

fehlen einzelner Chromosomen oder zusätzliche vorhanden

Was sind spontane Mutationen?

Mutationen, die ohne äußere Ursache auftreten, oft während der DNA-Replikation, wenn Enzyme falsche Nukleotide einsetzen.

Was sind induzierte Mutationen?

Mutationen, die durch äußere Faktoren, sogenannte Mutagene, verursacht werden, wie energiereiche Strahlung oder bestimmte chemische Verbindungen.

Was sind somatische Mutationen?

Mutationen, die während der Mitose auftreten und an die Tochterzellen weitergegeben werden, jedoch nicht an geschlechtlich erzeugte Nachkommen.

Was sind Keimbahnmutationen?

Mutationen, die in Keimzellen entstehen und an Nachkommen weitervererbt werden können, z.B. Trisomie 21 (Down-Syndrom).

Wie können Mutationen nach ihren Auswirkungen unterteilt werden?

Folgen für den Organismus

Welche Mutationsformen gibt es?

• stumme Mutation

• neutral Mutation

• Funktionsverlustmutation

• Funktionsgewinnmentation

• konditional Mutation

• letale Mutation

Was sind stumme Mutationen?

Mutationen, die keinen Einfluss auf die Proteinstruktur haben und somit die normale Proteinfunktion nicht beeinträchtigen.

Was sind neutrale Mutationen?

Mutationen, die zu einer anderen Aminosäurenabfolge im Protein führen, jedoch keine Auswirkungen auf die Funktion des entstehenden Proteins haben.

Was ist eine Funktionsverlustmutation?

Eine Mutation, die ein funktionsloses Genprodukt erzeugt, z.B. ein Enzym, das seine enzymatische Aktivität nicht mehr ausüben kann.

Was ist eine Funktionsgewinnmutation?

Eine Mutation, die ein Protein mit erweiterter Funktion herstellt, z.B. bei Krebsarten, wo mutierte Zellen übermäßiges Zellwachstum verursachen.

Was sind konditionale Mutationen?

Mutationen, die einen veränderten Phänotyp verursachen, jedoch nur unter bestimmten Bedingungen, wie z.B. Temperatur.

Nenne ein Beispiel für konditionale Mutationen.

Bestimmte Kaninchenrassen besitzen ein mutiertes Gen, das die Fellfärbung unter bestimmten Temperaturen kontrolliert.

Was sind Auswirkungen v. letale Mutationen?

führen immer zum Tode v. Organismus, z. B. Polyploidie beim Menschen

Was ist der Unterschied zwischen somatischen und Keimbahnmutationen?

Ob an Nachkommen vererbt wird, somatisch: nicht vererbt; Keimbahn: vererbt

Was sind die Folgen von Mutationen für den Organismus?

Struktur und Funktion von Proteinen werden beeinflusst und das äußere Erscheinungsbild (Phänotyp) des betroffenen Organismus verändert sich

Was ist das Ergebnis einer Nondisjunction während der Meiose?

Eine fehlerhafte Aufteilung der Chromosomen, die zu Aneuploidie führen kann.

Was ist eine Rasse im biologischen Sinne?

Mitglieder einer Art, die sich durch eine Gruppe gemeinsamer Merkmale von anderen Artgenossen unterscheiden; die Fortpflanzung mit anderen Rassen ist meist eingeschränkt.

Was passiert mit den Enzymen in Kaninchen bei erhöhter Temperatur?

Sie werden inaktiv, was zu einer hellen Fellfärbung führt; in kälteren Extremitäten kann die Fellfarbe schwarz sein.

Wie trägt Mutation zur Evolution bei?

können positive Auswirkungen auf das Erbgut haben und zur Artenvielfalt beitragen, indem sie durch natürliche Selektion genetische Vielfalt erzeugen.

Was versteht man unter Rekombination in der Genetik?

Die Neuordnung genetischer Informationen während der Meiose, die zu genetischer Variabilität führt.

Was ist sexuelle Rekombination?

Tritt nur bei Eukaryoten während der sexuellen Fortpflanzung auf und fördert genetische Vielfalt

Was sind die Vorteile sexueller Rekombination?

Schnellere Anpassung an sich ändernde Umweltfaktoren und das Verschwinden nachteiliger Kombinationen zugunsten vorteilhafter Kombinationen.

Was ist interchromosomale Rekombination?

Neuverteilung zwischen vollständigen Chromosomen im Chromosomensatz, die während der Meiose erfolgt.

Wie viele Kombinationsmöglichkeiten gibt es bei menschlichen Keimzellen?

2^23 (8.388.608) Möglichkeiten, die Chance genetisch identische Nachkommen zu bekommen ist also sehr gering.

Was ist intrachromosomale Rekombination?

Die neue Verteilung der Erbinformationen innerhalb von Chromosomen durch Crossing Over während der Prophase der Meiose.

Was ist parasexuelle Rekombination?

Der Austausch + Weitergabe von genetischem Material bei Organismen, die sich nicht geschlechtlich fortpflanzen, wie bei Prokaryoten.

Was sind die drei Arten des Gentransfers bei Prokaryoten?

Konjugation, Transformation und Transduktion.

Was ist homologe Rekombination?

Die Reparatur von DNA-Brüchen mithilfe identischer (homologer) DNA-Stücke, meist fehlerfrei.

Was ist nicht homologe Rekombination?

Die Reparatur von DNA-Brüchen, bei der nicht homologe Chromosomen verwendet werden, was oft zu Fehlern führt.

Was passiert während der Meiose in der ersten Anaphase?

Homologe Chromosomen werden zufällig auf Tochterzellen aufgeteilt.

Was ist der Vorteil der sexuellen Rekombination in der Evolution?

schnellere Anpassung an Umweltveränderungen

Wie wird die genetische Vielfalt bei der sexuellen Fortpflanzung erhöht?

Durch den Wechsel zwischen diploidem und haploidem Chromosomensatz während der Meiose.

Was geschieht beim Crossing Over?

Homologe Chromosomenpaare überkreuzen sich und tauschen Chromatide aus.

Was ist der Unterschied zwischen homologer und nicht homologer Rekombination?

Homologe Rekombination verwendet identische DNA-Stücke zur Reparatur, während nicht homologe Rekombination nicht identische Chromosomen verwendet.

Wie viele Chromosomen hat eine menschliche Keimzelle?

23

Was ist das Ergebnis der intrachromosomalen Rekombination?

Eine Neuordnung verschiedener Allele innerhalb der Chromosomen.

Was bedeutet der Begriff 'Selektion' in der Evolution?

Der Prozess, bei dem die am besten angepassten Individuen einer Art überleben und ihre Merkmale weitergeben.

Was sind die drei Arten der Selektion?

Natürliche, sexuelle und künstliche Selektion.

Was ist die natürliche Selektion?

Die natürliche Auslese durch Umwelt, bei der die am besten angepassten Individuen überleben.

Welche Voraussetzungen müssen für die natürliche Selektion erfüllt sein?

1. Jede Art hat mehr Nachkommen als für die Erhaltung notwendig.

2. Nachkommen unterscheiden sich in Merkmalsausprägungen (Phänotypen).

Was sind die zwei Evolutionsfaktoren, die genetische Vielfalt erzeugen?

Mutationen und Rekombinationen.

Was versteht man unter 'Survival of the fittest'?

Die am besten angepassten Tiere setzen sich gegen weniger gut angepasste Individuen durch.

Was bedeutet biologische Fitness in der Selektion?

bezieht sich nicht nur auf körperliche Merkmale, sondern auf die Fähigkeit, Gene an Nachkommen weiterzugeben.

Was ist der Genpool?

Der Gesamtgenbestand einer Population.

Was sind Allele?

Varianten eines Gens, die für verschiedene Merkmalsausprägungen verantwortlich sind.

Was sind abiotische Selektionsfaktoren?

z.B. Temperatur, Licht und Wind.

Was sind biotische Selektionsfaktoren?

z.B. Nahrung und Konkurrenz.

Was beschreibt der Selektionsdruck?

Bezeichnung für Umweltbedingungen, die eine Veränderung d. Anpassung notwendig machen + bei Vorliegen einer entsprechenden variation auch erzwingen

Was ist künstliche Selektion?

Ein Prozess, bei dem Menschen gezielt bestimmte Merkmale bei Tieren oder Pflanzen auswählen und fördern.

Was ist Domestikation?

Das Zähmen von Wildtieren, wie zum Beispiel den Wolf zu einem Hund.

Was sind Zuchtpflanzen und Zuchttiere?

Tiere und Pflanzen, bei denen bestimmte Eigenschaften durch gezielte Züchtung gefördert werden.

Was sind die drei Selektionsformen?

Stabilisierende Selektion, transformierende Selektion und disruptive Selektion.

Was ist die stabilisierende Selektion?

Bevorzugung der Merkmale, der im Durchschnitt am besten angepassten, wodurch extreme Merkmale, die zu weit v. Durchschnitt abweichen, im Nachteil sind.

Was bewirkt die transformierende Selektion?

Sie sorgt für Veränderungen in der Merkmalsausprägung einer Population → weichen v. Mittelwert d. Population →gerichtete Selektion

Wie wirkt sich stabilisierende Selektion auf die Vielfalt innerhalb einer Population aus?

wird kleiner, da die meisten Individuen stärker ähneln.

Was passiert bei disruptiver Selektion?

Individuen mit extremen Merkmalen haben einen Überlebensvorteil, während Durchschnittsmerkmale im Nachteil sind.

Wie wird Selektion in der Populationsgenetik definiert?

Als gerichtete Verschiebung der Gen- bzw. Allelhäufigkeiten im Genpool einer Population.

Was ist der Unterschied zwischen natürlicher und künstlicher Selektion?

Natürliche Selektion erfolgt durch Umweltbedingungen, während künstliche Selektion durch menschliches Eingreifen gesteuert wird.

Was bedeutet gerichtete Selektion?

beschreibt Selektionsdruck, der einseitig wirkt und dazu führt, dass Merkmale in eine Richtung vom Mittelwert der Population abweichen.

Was ist disruptive Selektion?

aufspaltende Selektion, fördert Individuen mit extremen Merkmalen und benachteiligt diejenigen mit durchschnittlichen Ausprägungen.

Was sind Isolationsmechanismen?

Barrieren, die den Genfluss oder Genaustausch zwischen Individuen derselben oder verschiedener Arten verhindern oder verringern und zur Evolution neuer Arten führen können.

Was sind präzygotische Isolationsmechanismen?

Barrieren, die vor der Befruchtung wirken und verhindern, dass verschiedene Arten oder Populationen miteinander kreuzen.

Nenne die verschiedenen Arten präzygotischer Isolationsmechanismen.

Mechanische Isolation, zeitliche Isolation, ethologische Isolation, ökologische Isolation und gametische Isolation.

Was ist mechanische Isolation?

Unterschiede in der Größe oder im Bau der Fortpflanzungsorgane zwischen Individuen bestehen, sodass eine Paarung nicht stattfinden kann.

Was beschreibt zeitliche Isolation?

nah verwandte Arten, die sich zu unterschiedlichen Zeiten im Jahr oder an verschiedenen Tageszeiten fortpflanzen.

Was ist ethologische Isolation?

Verhaltensisolation, wenn unterschiedliche Verhaltensweisen die Partnerfindung oder Paarung verhindern.

Was ist ökologische Isolation?

zwei Arten oder Populationen im selben Gebiet leben, aber unterschiedliche Ressourcen nutzen, was eine Paarung unmöglich macht.

Was ist gametische Isolation?

Gameten (männliche Spermienzelle und weibliche Eizelle) können nicht zu einer Zygote verschmelzen, oft aufgrund chemischer Inkompatibilität.