1 In Kürze die geschichtliche Entwicklung der Evolutionsforschung...1

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1 VII Inhaltsverzeichnis 1 In Kürze die geschichtliche Entwicklung der Evolutionsforschung Der Beginn naturwissenschaftlicher Arbeitsweisen Wissenschaftlich begründete Evolutionstheorien Beginn der modernen Evolutionsbiologie Populationsgenetik Molekulare Genetik Das menschliche Kerngenom Moderne Genetik Glossar...12 Aufgaben...14 Literatur...14 I Grundlagen 2 Lebensformen DNA: Informationsspeicher, Bauvorschrift und Gebrauchsanweisung Lebensformen Viren und Phagen Prokaryoten Bakterien und Archaeen Eukaryoten Pflanzen, Pilze und Tiere Grundlagen der Genetik Genetische Informationsträger Der genetische Code Gene Proteinsynthese Zellteilung Chromosomenstrukturen von Eukaryoten Zellzyklus von eukaryotischen Körperzellen Weitergabe der genetischen Information Mutationen Informationsgehalt von Lebensformen Struktur und Informationsgehalt des menschlichen Genoms...32 Glossar...32 Aufgaben...35 Literatur Variabilität Ohne Vielfalt keine Evolution Phänotypische Variation...38

2 VIII Inhaltsverzeichnis 3.2 Variabilität von Chromosomenstrukturen Antikörper und die Variabilität von Blutgruppensystemen Variabilität von Aminosäureketten Variabilität von Proteinen und Enzymen Molekulargenetische Variabilität Fingerprintverfahren Restriktionsfragmentlängen polymorphismus Variabilität von Mikrosatelliten Single Nucleotide Polymorphism Quantitativer Merkmalslocus Variation individueller Erbsubstanz Variabilität von RNA-Genen Versteckte genetische Variabilität Bewertung der Variabilität von verschiedenen Merkmalen...49 Glossar...50 Aufgaben...52 Literatur Stammbaum und Erbgang Erbgang eines Merkmals...54 Glossar...59 Aufgaben...60 Literatur Zufall und Selektion verändern die genetische Vielfalt Populationsgenetische Modellvorstellungen Die Hardy-Weinberg-Regel Das Drift-Modell Inzucht und genetische Verwandtschaft Selektion Zufall und Selektion Das Kopplungsungleichgewicht zweier Loci...78 Glossar...80 Aufgaben...81 Computerprogramm...81 Literatur...81 II Evolutionsbiologie 6 Artkonzepte und Artbildungsprozesse Artkonzepte Artbildungsprozesse...88

3 Inhaltsverzeichnis IX 6.3 Genetische Ähnlichkeit von Populationen und Arten F-Statistik Genetische Identität von diploiden Populationen und Arten Genetische Identität von polyploiden Populationen und Arten Schrittweise-Mutationsmodell und diploide Individuen Variabilität von DNA-Sequenzen...96 Glossar...97 Aufgaben...99 Computerprogramme...99 Literatur Evolution von Artengemeinschaften Koevolution und sequenzielle Evolution Koevolution von europäischem Kaninchen und Myxomatose-Virus Fakultativer und obligater Mutualismus Das evolutionäre Wettrüsten Räuber-Beute- und Pflanzen-Herbivoren-Interaktionen Artenkonkurrenz Invasionsbiologie Glossar Aufgaben Literatur Molekulare Evolutionsuhr Glossar Aufgaben Literatur Molekulare Anthropologie Ursprung der Menschheit Strukturen der menschlichen Gründerpopulation Die jüngste Geschichte des modernen Menschen Glossar Aufgaben Literatur Kulturelle und genetische Evolution des Verhaltens Spieltheoretische Modelle Kulturelle und biologische Evolution Weitere Beispiele zur Evolution des Verhaltens Glossar Aufgaben Literatur...148

4 X Inhaltsverzeichnis 11 Umwelt, Stress und Genetik Volker Loeschcke, Jürgen Tomiuk 11.1 Umweltstress reduziert Fitness Reaktionen auf Umweltstress Akklimatisierung und Hitzeschockproteine Umweltstress und seine ökologische Relevanz Molekulargenetische Methoden Phylogenetische Begrenzungen im Anpassungspotenzial Glossar Aufgaben Literatur III Formale Genetik 12 Suche nach Genen Gensuche mit Familienanalysen Kopplung von zwei polymorphen Loci mit kodominanten Allelen Suche nach Genen eines phänotypischen Merkmals Kopplungsanalysen mit Familien mit mindestens zwei Generationen Einschränkungen für Kopplungsanalysen Gensuche mit Fall-Kontroll-Studien Kopplungsanalyse mit Eltern-Kinder- oder Geschwisterkombinationen Gensuche bei rezessiven Eigenschaften der Autozygotietest Suchstrategie Kandidatenregion und Auffälligkeitsgen Glossar Aufgaben Computerprogramme Literatur Vaterschaft und genetische Identität Anfänge der Vaterschaftsbegutachtung Eignung eines Locus für den Identitätsnachweis Segregationsanalyse mit einer Mutter-Kind-Statistik Gleichheit von Genotypen in einer Population Allgemeine Vaterschaftsausschlusschance (AVACH) Analysen zur genetischen Identität Wichtige Vorbedingungen für die statistische Absicherung genetischer Befunde Vaterschaftsanalyse Glossar Aufgaben Computerprogramme Literatur...191

5 Inhaltsverzeichnis XI 14 Genetik von Stoffwechselkrankheiten und multifaktoriellen Erkrankungen Stoffwechselkrankheiten Enzymdefizienzen Multifaktorielle erbliche Erkrankungen Das Krankheitsbild Gene des multifaktoriellen Diabetes Glossar Aufgaben Literatur Epigenetik Epigenom Cytidin-Methylierung Histonmodifikation Genomische Prägung und die Vererbbarkeit der Schalterstellung X-Chromosom-Inaktivierung Das Xist-Gen ein Aktivitätsschalter Zufall oder Dominanz der X-Inaktivierung? RNA-Gene mirna und weitere epigenetische Prozesse Glossar Aufgaben Literatur IV Statistik 16 Statistische Grundlagen Beschreibende Statistik Merkmalsauswahl Skalenniveau Klasseneinteilung, Tabellen und Grafiken Normal- oder Gaußverteilung Charakteristische Maßzahlen Schließende Statistik Hypothesenformulierung α- und β-fehler Teststatistik und Prüfverteilung Glossar Literatur...235

6 XII Inhaltsverzeichnis 17 Komplexe Merkmale und genetische Statistik Quantitative und qualitative Merkmale Quantitative Genetik Glossar Aufgaben Literatur Korrelation, Regression und Assoziation Korrelation und Regression Korrelationskoeffizient Regression Assoziation χ 2 -Test Gene und Genotypen Test auf Hardy-Weinberg-Verteilung Genotyphäufigkeiten in verschiedenen Populationen Beispiel zur Analyse genotypischer Populationsstrukturen Glossar Aufgaben Computerprogramme der genetischen Statistik Literatur V Anhang 19 Mikrosatellitendaten von süddeutschen Siebenschläfern Lösungen zu den Aufgaben Kapitel Kapitel Kapitel Kapitel Kapitel Kapitel Kapitel Kapitel Kapitel Kapitel Kapitel Kapitel Kapitel Kapitel

7 Inhaltsverzeichnis XIII Kapitel Kapitel Kapitel Serviceteil Personenverzeichnis Stichwortverzeichnis...285

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