Biologie Buchzusammenfassung
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Berechnung der Allelfrequenz zu der Generation der Nachkommen: Fazit: - Allelfrequenzen ändern durch Fortpflanzung nicht. - Sexuelle Fortpflanzung hat keinen Einfluss auf den Genpool. Hardy-Weinberg-Gleichung zusammengefasst: p 2 + 2pq + q 2 = 1 Die Hardy-Weinberg-Gleichung drückt den Gleichgewichtszustand der genetischen Struktur für ein Merkmal in einer Population aus. Um im Gleichgewicht zu sein, muss eine Population in erster Linie fünf Bedingungen erfüllen: Eine sehr grosse Population. In einer Population begrenzter Grösse kann genetischer Drift, das heisst zufällige Schwankungen im Genpool, die Häufigkeit von Genotypen im Laufe der Zeit ändern. Keine Migration. Der Genfluss, der Austausch von Allelen zwischen Populationen durch die Wanderung von Individuen oder Keimzellen, kann die Frequenz eines Genotyps, der unter den Immigranten häufig ist, erhöhen. Keinerlei Mutationen. Mutationen verändern den Genpool, indem sie ein Allel in ein anderes umwandeln. Völlig zufällige Paarungen. Wenn Individuen Geschlechtspartner mit bestimmten Genotypen auswählen, erfolgt kein zufälliges Vermischen der Gameten, wie es für das Hardy-Weinberg-Gleichgewicht erforderlich ist. Keine natürliche Selektion. Durch den unterschiedlichen Überlebens- und Fortpflanzungserfolg von Genotypen kann sich deren Frequenz ändern. Das kann zu einer messbaren Abweichung von den Häufigkeiten führen, die nach der Hardy- Weinberg-Gleichung zu erwarten sind. Änderungen im Genpool Die wichtigsten Ursachen die zu Änderungen der Allel-Frequenz von Generation zu Generation führen sind: Mutationen (6 rote -> 5 rote + 1 grünes) Die natürliche Selektion führt zu Veränderungen im Genpool. (4 rote -> 2 rote) Genfluss (Inmigration z.B. 4 grüne kommen dazu, ex-Migration: gehen weg) Genetische Drift Beispiel Münzen werfen Kopf Zahl bei 100'000 Würfen 50’000 50’000 bei 1’000 500 500 bei 10 5 5 Umso kleiner die Anzahl an Würfen umso grösser die Abweichung vom theoretischen zu erwartenden Wert. BiologieZF.doc Irène Stücheli Seite 46 / 70
Bei 1000 Individuen ca. 50:50 ist bei der nächsten Population wieder etwa eine Wahrscheinlichkeit bei 50:50. Jedoch bei nur 10 Individuen ist womöglich die Wahrscheinlichkeit bei 90:10. Je kleiner die Population umso wichtiger wird der Zufall, für die Fortpflanzung einzelner Individuen, resp. die natürliche Selektion. Was für Gründe führen zu drastischen Verkleinerungen von Populationen? Ursachen: Flaschenhalseffekt In der Umwelt sind das in der Regel Katastrophen mit der Folge, dass nur wenige Individuen überleben. Gründereffekt Auswanderung (freiwillig oder erzwungen) Fazit: Von allen aufgeführten Ursachen, die zu Änderungen im Genpool führen, wirkt nur die natürliche Selektion adaptiv. (eigentlich genetische Drift + natürliche Selektion!) Wie wirkt die natürliche Selektion auf eine Population? Die natürliche Selektion kann sich auf die Häufigkeit eines erblichen Merkmals auf drei unterschiedliche Weisen auswirken, je nachdem, welche Phänotypen in einer variablen Population begünstigt werden. Diese drei Selektionstrends bezeichnet man als gerichtete, disruptive und stabilisierende Selektion. Die gerichtete Selektion ist am häufigsten in Zeiten von Umweltveränderungen, oder wenn Vertreter einer Population in einen neuen Lebensraum mit anderen Umweltbedingungen abwandern. Sie verschiebt die Häufigkeitskurve für Variationen eines phänotypischen Merkmals in die eine oder die andere Richtung, indem sie zunächst relativ seltene Individuen begünstigt, die für dieses Merkmal vom Durchschnitt abweichen. Die disruptive Selektion tritt auf, wenn sich Umweltbedingungen auf eine Weise ändern, die Individuen an beiden Extremen eines phänotypischen Spektrums gegenüber den dazwischen liegenden Phänotypen begünstigt. Die stabilisierende oder optimierende Selektion wirkt gegen extreme Phänotypen und begünstigt die gewöhnlichen, dazwischen liegenden Varianten. Diese Form der Selektion verringert die Variabilität und erhält den Ist-Zustand für ein bestimmtes Merkmal. Obgleich wir diese drei Selektionstrends als Wirkungsweisen der Selektion bezeichnen, ist der grundlegende Mechanismus der natürlichen Selektion in jedem Fall der gleiche: Die Selektion begünstigt bestimmte erbliche Merkmale über einen unterschiedlichen Fortpflanzungserfolg. BiologieZF.doc Irène Stücheli Seite 47 / 70
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Berechnung der Allelfrequenz zu der Generation der Nachkommen:<br />
Fazit:<br />
- Allelfrequenzen ändern durch Fortpflanzung nicht.<br />
- Sexuelle Fortpflanzung hat keinen Einfluss auf den Genpool.<br />
Hardy-Weinberg-Gleichung zusammengefasst:<br />
p 2 + 2pq + q 2 = 1<br />
Die Hardy-Weinberg-Gleichung drückt den Gleichgewichtszustand der genetischen Struktur<br />
für ein Merkmal in einer Population aus.<br />
Um im Gleichgewicht zu sein, muss eine Population in erster Linie fünf Bedingungen<br />
erfüllen:<br />
Eine sehr grosse Population. In einer Population begrenzter Grösse kann genetischer<br />
Drift, das heisst zufällige Schwankungen im Genpool, die Häufigkeit von Genotypen im<br />
Laufe der Zeit ändern.<br />
Keine Migration. Der Genfluss, der Austausch von Allelen zwischen Populationen durch<br />
die Wanderung von Individuen oder Keimzellen, kann die Frequenz eines Genotyps, der<br />
unter den Immigranten häufig ist, erhöhen.<br />
Keinerlei Mutationen. Mutationen verändern den Genpool, indem sie ein Allel in ein<br />
anderes umwandeln.<br />
Völlig zufällige Paarungen. Wenn Individuen Geschlechtspartner mit bestimmten<br />
Genotypen auswählen, erfolgt kein zufälliges Vermischen der Gameten, wie es für das<br />
Hardy-Weinberg-Gleichgewicht erforderlich ist.<br />
Keine natürliche Selektion. Durch den unterschiedlichen Überlebens- und<br />
Fortpflanzungserfolg von Genotypen kann sich deren Frequenz ändern. Das kann zu<br />
einer messbaren Abweichung von den Häufigkeiten führen, die nach der Hardy-<br />
Weinberg-Gleichung zu erwarten sind.<br />
Änderungen im Genpool<br />
Die wichtigsten Ursachen die zu Änderungen der Allel-Frequenz von Generation zu Generation<br />
führen sind:<br />
Mutationen (6 rote -> 5 rote + 1 grünes)<br />
Die natürliche Selektion führt zu Veränderungen im Genpool. (4 rote -> 2 rote)<br />
Genfluss (Inmigration z.B. 4 grüne kommen dazu, ex-Migration: gehen weg)<br />
Genetische Drift<br />
Beispiel Münzen werfen<br />
Kopf Zahl<br />
bei 100'000 Würfen 50’000 50’000<br />
bei 1’000 500 500<br />
bei 10 5 5<br />
Umso kleiner die Anzahl an Würfen umso grösser die Abweichung vom theoretischen zu<br />
erwartenden Wert.<br />
<strong>Biologie</strong>ZF.doc Irène Stücheli Seite 46 / 70
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