Aufgaben: Variation, Selektion und Genpool

Nennen Sie die Evolutionsfaktoren der Synthetischen Evolutionstheorie (Mutation, Rekombination, Selektion, Gendrift, Isolation, Genfluss) und erklären Sie jeweils in einem Satz ihre Wirkung auf den Genpool.

Definieren Sie die Begriffe Genpool, Allelfrequenz und reproduktive Fitness.

Unterscheiden Sie zwischen Variation durch Mutation und Variation durch Rekombination und nennen Sie je ein Beispiel für Rekombination bei der Meiose.

In einer Population von 500 Birkenspannern sind 20 % hell (aa, rezessiv) und 80 % dunkel. Nach Industrialisierung überleben dunkle Falter besser.

1. a) Berechnen Sie die Frequenz des Allels a vor der Selektion unter Annahme Hardy-Weinberg ($q^2 = 0{,}2$).

1. b) Erklären Sie die Veränderung des Genpools durch Selektion.

Auf einer Nordseeinsel gründen 8 Tiere einer Mäuseart eine neue Population. Eines trägt ein seltenes Allel, das auf dem Festland eine Frequenz von 1 % hat.

1. a) Erklären Sie Gründereffekt und Gendrift.

1. b) Beurteilen Sie, welche Wirkung kleine Populationsgröße auf die Allelfrequenzen hat.

Männliche Pfauen mit großen Schwänzen haben höhere Paarungserfolge, aber erhöhtes Risiko durch Fressfeinde.

1. a) Erklären Sie sexuelle Selektion.

1. b) Führen Sie eine Kosten-Nutzen-Analyse in Bezug auf die reproduktive Fitness durch.

In einer Population (N = 1.000) beträgt die Frequenz des Allels A $p = 0{,}6$. Ein Umweltfaktor führt dazu, dass die Fitness aa nur 0,5 beträgt (AA und Aa: 1).

1. a) Berechnen Sie die Genotypfrequenzen vor Selektion.

1. b) Berechnen Sie die Frequenz von a nach einer Generation (mittlere Fitness $\bar{w}$ nutzen). Hinweis: $\bar{w} = p^2 \cdot w_{AA} + 2pq \cdot w_{Aa} + q^2 \cdot w_{aa}$ und $q' = \dfrac{q^2 \cdot w_{aa} + pq \cdot w_{Aa}}{\bar{w}}$.

1. c) Beurteilen Sie, warum rezessive Allele durch Selektion nur langsam verschwinden.

In Bakterienpopulationen treten Antibiotikaresistenzen auf. In einer Klinik (Hannover) wird ein Antibiotikum stark eingesetzt.

1. a) Erklären Sie mit der Synthetischen Evolutionstheorie, wie sich die Resistenz ausbreitet.

1. b) Erläutern Sie die Rolle von horizontalem Gentransfer.

1. c) Beurteilen Sie Strategien zur Verlangsamung der Resistenzentwicklung.

Individuen eines Rotkehlchenbestands verteidigen Reviere; ein Teil verhält sich als „Schmarotzer“ und dringt in Nachbarreviere ein.

1. a) Analysieren Sie den adaptiven Wert beider Verhaltensweisen durch Kosten-Nutzen-Betrachtung.

1. b) Erklären Sie, unter welchen Bedingungen sich ein stabiles Gleichgewicht beider Strategien einstellt.

1. c) Bewerten Sie die Grenze der Aussage „Verhalten dient dem Wohl der Art“.