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Sexualität schafft Vielfalt

Warum machen es sich Lebewesen so schwer mit Partnersuche — wenn Klonen doch viel schneller geht?

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Jede Befruchtung mischt neu

Jedes Kind derselben Eltern erhält eine andere Mischung ihrer Erbanlagen.

  • Rekombination:Neukombination vorhandener Erbanlagen — es entstehen keine neuen Gene, aber neue Mischungen.
  • Meiose:von jedem Chromosomenpaar kommt zufällig das väterliche oder das mütterliche Chromosom in die Keimzelle.
  • Crossing-over:homologe Chromosomen tauschen in der Meiose Stücke aus — die Mischung wird noch feiner.
  • Befruchtung:welche Eizelle mit welcher Spermienzelle verschmilzt, ist ebenfalls Zufall.
Herleitung:
\(\text{Keimzellen} = 2 \cdot 2 \cdot \ldots \cdot 2 = 2^{n}\)
| je Paar 2

Jedes der n Chromosomenpaare liefert unabhängig eines von zwei Chromosomen.

\(\text{Keimzellen}_{\text{Mensch}} = 2^{23} = 8\,388\,608\)
| n = 23

Der Mensch hat 23 Chromosomenpaare.

\(\text{Zygoten} = 2^{23} \cdot 2^{23} = 2^{46} \approx 7 \cdot 10^{13}\)
| · 2²³

Jede der Eizellen kann mit jeder der Spermienzellen verschmelzen — ohne Crossing-over schon rund 70 Billionen Möglichkeiten.

\(\text{Zygoten} = 2^{n} \cdot 2^{n} = 2^{2n}\)
Ergebnis

Allgemein für n Chromosomenpaare.

Merke

Kombinationen bei n Chromosomenpaaren: Keimzellen \(2^{n}\), befruchtete Eizellen \(2^{2n}\)

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Vielfalt als Vorteil

Vielfalt kostet etwas — und zahlt sich aus, wenn sich die Umwelt ändert.

  • Ungeschlechtlich:ein Elternteil, Nachkommen sind genetisch gleich (Klone) — schnell und ohne Partner.
  • Geschlechtlich:zwei Eltern, jeder Nachkomme ist genetisch einzigartig — aber Partnersuche kostet Zeit und Energie.
  • Vorteil Vielfalt:ändert sich die Umwelt (neuer Krankheitserreger, Kälte, Trockenheit), überleben meist einige Individuen.
  • Beispiel:Blattläuse vermehren sich im Sommer ungeschlechtlich, im Herbst geschlechtlich.

Zwei Wasserfloh-Populationen starten mit je 10 Tieren: links eine Klon-Population, rechts eine geschlechtlich vermehrte mit vier verschiedenen Abwehr-Typen. Wähle, welchen Typ ein neuer Erreger ab Generation 6 befällt, und starte mit ▶ — oder gehe Generation für Generation weiter.

Klone gegen Vielfalt

Halte fest: Ohne Erreger wächst die Klon-Population schneller. Trifft ein Erreger ihren einzigen Typ, bricht sie zusammen — die vielfältige Population verliert nur einen Teil und erholt sich.

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Allgemeine Hinweise

Nicht verwechseln

Rekombination mischt vorhandene Erbanlagen neu. Neue Erbanlagen entstehen nur durch Mutation.

Rechnen mit 2 hoch n

Zwei Möglichkeiten je Chromosomenpaar: Bei n Paaren multiplizierst du n-mal mit 2.

Klone sind nicht schlechter

In gleichbleibender Umwelt ist ungeschlechtliche Vermehrung schneller und oft erfolgreicher.

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