{slide=beispiel: Wirkung von Selektions- und Mutationsdruck beim Coli-Bakterium}

Transkript

1 Wenn man davon ausgeht, dass Mutation und Rekombination andauernd stattfinden, so müsste die Variabilität innerhalb einer Population ständig wachsen. Dem ist aber nicht so, weil sich nur bestimmte Genveränderungen als nützlich erweisen. Das heißt, ein Inividuum mit einer sich als nützlich erweisenden Mutation wird höchstwahrscheinlich mehr Nachkommen zeugen, als seine Artgenossen. Dieses Individuum hat mehr Fitness (Tauglichkeit). Ein Individuum der Art mit ungünstigen Erbanlagen wird hingegen Probleme bekommen, ob nun in der Lebenserwartung oder eben in der Fortpflanzung, ein solches hat eine genetische Bürde (Selektion findet statt). {slide=beispiel: Wirkung von Selektions- und Mutationsdruck beim Coli-Bakterium} In diesem Beispiel, welches die Mechanismen von Selektion in Zusammenhang mit Mutationen aufzeigt, wurden Coli-Bakterien in vier verschiedenen Petrischalen (inkl. Nährlösung) herangezüchtet, die aber alle unterschiedlichen Bedingungen ausgesetzt waren. Zwei Schalen wurden mit UV-Strahlung bestrahlt (-> Mutationsdruck hoch, weil UV-Strahlung zu Mutationen führt: Deswegen ist der Sonnenbrand auch so gefährlich). Eine davon ist mit Antibiotikum angereichert werden, weshalb der Selektionsdruck höher ist. Es kommt also eher zu Veränderungen der Art, weil eine Bedrohung, das Antibiotikum, vorhanden ist. Zwei weitere Schalen wurden nicht bestrahlt, hatten aber auch die Unterscheidung in eine Schale mit und eine ohne Antibiotikumzusatz. Die folgenden vier Tabs beschreiben die Folgen in den Schalen. M = Mutationsdruck (Mutagen: UV-Strahlung), S = Selektionsdruck (Selektionsfaktor = Antibiotikum) {tab=m=schwach/s=schwach}der Nährboden ist von den Bakterien maximal besiedelt, da sie keinerlei natürliche Feinde oder sonstige Bedrohungen zu fürchten haben.{tab=m=schwach/s=stark}durch das Antibiotikum starben ein Großteil der Bakterien ab, nur sehr wenige resistente Kolonien haben sich bilden können.{tab=m=stark/s=schwach}durch die UV-Strahlung finden zwar viele Mutationen statt, doch der Nährboden ist wie in der ersten Schale voll besiedelt.{tab=m=stark/s=stark}da viel mehr Mutationen stattfinden, bilden sich auch schneller resistente Kolonien an Bakterien. Zwar sind immer noch die meisten Bakterien abgestorben, doch befinden sich viele resistente Kolonien in der Petrischale.{/tabs}{/slide} {slid e=beispiel: Industriemelanismus beim Birkenspanner}Den Birkenspanner gibt es in zwei verschiedenen Formen 1 / 6

2 . Einer hellen und einer dunklen Form. Die dunkle Farbe wird durch den auch beim Menschen (Haut, Haare, Augen) vorhandenen Farbstoff Melanin verursacht, wobei das dafür codierende Gen dominant wirkt. Aus England kennt man folgendes Beispiel: Vor Industrialisierung: Birken sind weiß und sind oft auch mit Flechten bedeckt, also waren auch die Birkenspanner dementsprechend getarnt bzw. weiß gefärbt, weil sie so weniger leicht für Fressfeinde zu entdecken waren. Industrialisierung: Birken wurden rußschwarz und die Flechten starben ab. Dunkle Birkenspanner waren plötzlich im Vorteil in Sachen Tarnung und hatten damit mehr Fitness. Sie waren in relativ kurzer Zeit in der Überzahl, die dunkle Form hatte die helle verdrängt. Heute: Filteranlagen führten zu weniger Rußpartikel in der Luft, die Birken werden wieder eher weiß und damit nimmt auch die Anzahl der hellen Birkenspanner wieder zu. Dunkler Birkenspanner, klein: Helle Form {/slide}{/slide} Selektionsmechanismen Es gibt grob gesehen drei Arten, wie Selektion stattfinden kann. In diesem Beispiel wird von der Flügelgröße eines beliebigen Falters ausgegangen. Im Normalfall sind die Flügel mittelgroß, allerdings gibt es auch Inidividuen der Population, bei denen die Flügel größer oder kleiner als im Schnitt sind. Allerdings eher selten. 2 / 6

3 1. Populationen vermindert sich stabilisierenden kaum stattfindet, die 2. Wie nicht war, Bedeutung. verändernde eine weil Flügel 3. Manchmal also von sind. Teilpopulationen könnten -> ursprünglich {slide=beispiel: Faktoren Paarung. schönen und Hier Das Merkmale, Die Variationsbreite. schönsten/auffälligsten sind oben sie diese. Vorteil große plötzlich wesentliche Das von spielen gerichtete aufspaltende vorhandenem Ausnahmen mit Merkmal, z.b. neue Federn für beeinflusst. Die ist im Mustern Vorteil kann weniger und Die gewinnt Fressfeinde schneller vorherrschende insofern Beispiel wichtig sich Weibchen weisen die Umweltbedingungen Rassen Lebewesen kleine Kompensierende Selektion, gleichzeitig aufteilt, welches Rolle. bisher wird darauf sein, Fitness Selektion: (große wird bekanntlichermaßen interessant, Bei bei Selektionsdruck fliegen Flügel, entstehen noch Im vorherrschend damit dass die den Pfauen und bisher Flügel) besser Beispiel die als & Gefieder daraufhin seltener. Merkmal. und kleine Birkenspannern die bei besonders sozusagen großes vorherrschend bereits (mehr beispielsweise zur wird neuen als häufigen Individuen hier leichtere Flügel) (Oberschwanzfedern Tarnung dass häufiger eine dazu haben Handicap, vorherrschend waren Fressfeinden großen eine sich drauf. beim unterschiedliche werden Formen und mit kann genutzt die und dadurch gewisse werden haben Pfau}Selektion mittellangen war auch Allerdings und langflügligen denn Isolation). ist häufiger benachteiligt wird werden besser kleinen bald sein, gut die seltener. Variationsbreite sie war erkennbare der Pfauenmännchen schon dass haben und weitere gewinnt Population entweichen Flügeln. können. Schleppe) Falter ist sind sich vorherrschend. teilweise die und weniger Entwicklung bald plötzlich weiter ein haben Deshalb Beute.{/slide} Männchen die in einen Merkmal, auf. können zwei häufiger Ausnahmen, durch gut bei an mit Bei einen vermindert Vorteil fliegen/flüchten Häufigkeit. dem aufweisen. oder mit viele das als Vorteil, großen größten bei größere vorher das hier der sich So {googleads}<script type="text/javascript"> </script> <script type="text/javascript" src=" > </script>{/googleads} Selektionsfaktoren Die Selektion bei Lebewesen hat viele verschiedene Ursachen, hier eine kurze Auflistung. 3 / 6

4 1. Abiotische Selektionsfaktoren: - Hitze - Trockenheit - Lichtüberfluss - Kälte - Feuchtigkeit - Lichtmangel Beispiel : Eine Fliege mit großen Flügeln hat in sehr stürmischen Regionen keine Chance zum Überleben, weil sie Diese Mutation setzt sich dann im Laufe der Jahre durch, da Fliegen ohne Flügel den Artgenossen mit F 2. Biotische Selektionsfaktoren: - Zwischenartliche Selektion: Durch Fressfeinde, Parasiten etc. - Innerartliche Selektion: Durch Konkurrenz (Nahrung, Geschlechtspartner...) - Symbiose: Zusammenarbeit zwischen Lebewesen (z.b. Blume & Biene) 4 / 6

5 {slide=beispiel: Mimikry bei Korallenschlangen} Jeder kennt die Schwebflie Far Eine besonders interessante Konstellation findet sich aber bei den Korallenschlangen. In manchen Gegenden der Erde leben sogenannte Korallenschlangen. Sie tragen, obwohl nicht zur selben Art gehörend, allesamt ähnliche Muster auf ihrer Haut. Offensichtlich wird hier ebenfalls kopiert, um sich zu schützen. Sie lassen sich folgendermaßen gliedern: 1. Falsche Korallenschlangen: -> Ungiftige Vertreter (Nattern, Typ A) -> mäßig giftige, aber aggressiv-bissige Vertreter (Trugnattern, Typ C) 2. Echte Korallenschlangen: -> tödlich giftige, aber sehr wenig aggressive Vetreter (Typ B) Alle haben als Feinde Greifvögel. Interessant ist hier jedoch, dass nicht etwa die beiden "falschen", die "echten" Korallenschlangen nachahmen, sondern die hoch giftigen und völlig ungiftigen die aggressiven Schlangen imitieren. Warum? - Wenn ein Greifvogel eine echte Korallenschlange attackiert, kann es normalerweise nur zwei Ausgänge des Kampfes geben: 1. Der Vogel gewinnt und frisst die Schlange. 2. Die Schlange gewinnt und der Vogel stirbt am Gift. Hier liegt das Problem, denn die Vögel können aus den Begegnungen mit echten Korallenschlangen keine Erfahrungen ziehen, da sie entweder sterben oder schadlos gewinnen. - Wenn ein Greifvogel aber eine der aggressiven Trugnattern attackiert, können insgesamt drei Kampfausgänge in Frage kommen: 1. Der Vogel gewinnt und frisst die Schlange. 2. Die Schlange gewinnt und der Vogel stirbt an den Bissen und/oder am Gift. 3. Die Schlange gewinnt und der Vogel kann verletzt fliehen. Nummer 3 ist ausschlaggebend. Denn der Vogel wird aus seiner Niederlage lernen und in Zukunft a ndere Schlangen (ohne das Hautmuster) bei der Beutejagd bevorzugen. - Die völlig ungiftigen Vertreter sind natürlich leichte Beute für Greifvögel, deshalb werden sie in der folgenden Abbildung auch bewusst außen vor gelassen. Aus diesen Erkenntnissen kann man auf eine Nachahmung seitens der echten 5 / 6

6 Korallenschlangen und der ungiftigen Nattern schließen. Folgende Abbildung versucht nun die Beziehungen zueinander darzustellen. {/slide} 3. Sexuelle Selektion: Selektion, die auf der Variabilität der sekundären Geschlechtsmerkmale basiert. Männchen und Weibchen haben dabei ein unterschiedliches Erscheinungsbild, hierbei spricht man vom Sexualdimorphismus. Die Geschlechter haben eine unterschiedliche Größe, Färbungen oder zeigen sonstige Unterschiede. Die Auswahl nach solchen Merkmalen bezeichnet man als sexuelle Selektion. 4. Künstliche Selektion: Schon seit der Steinzeit greift der Mensch in die Evolution vieler Arten ein. Er züchtet/e beispielsweise Kühe so, dass sie mehr Milch am Tag geben. 6 / 6