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Übungsaufgaben
Zehn Übungen zum Klicken, Zuordnen, Rechnen und Knobeln — von AFB I bis AFB III, mit einer Mix-Aufgabe aus früheren Unterkapiteln und einer Trickaufgabe. Jede Übung gibt sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen die gestuften Tipps.
A1
Fachbegriffe der Gendrift
AFB IOrdnen Sie jedem Fachbegriff die passende Beschreibung zu.
Klicken Sie links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Gendrift ist der Oberbegriff; Flaschenhals- und Gründereffekt sind Sonderfälle. Fixierung beschreibt das Ende der Drift an einem Genort — Variabilität gibt es dort dann nicht mehr.
Flaschenhals und Gründer unterscheiden sich darin, ob die Ausgangspopulation weiterbesteht.
Fixierung und genetische Variabilität verhalten sich gegenläufig.
A2
Aussagen zur Gendrift
AFB IGeben Sie jeweils an, ob die Aussage zutrifft.
6 Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann starten Sie die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Gendrift ist ungerichtet, verringert die Variabilität und wirkt in kleinen Populationen am stärksten. Ob ein Allel fixiert wird, ist Zufall — die Chance dafür entspricht aber seiner Häufigkeit.
Denken Sie an ein Allel, das keinen Vor- oder Nachteil bringt.
Zwei Aussagen sind falsch.
A3
Wann driftet es besonders stark?
AFB INennen Sie alle Situationen, in denen Gendrift die Allelfrequenzen besonders stark verändert.
Mehrere Antworten sind richtig. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
Stark ist Drift immer dann, wenn nur wenige Individuen ihre Allele weitergeben: dauerhaft kleine Populationen, wenige fortpflanzende Männchen, Flaschenhals (Waldbrand) und Gründung (Treibholz). Ein Überlebensvorteil ist ein Fall für Selektion, nicht für Drift.
Fragen Sie jeweils: Wie viele Individuen geben ihre Allele an die nächste Generation weiter?
Vier Situationen treffen zu.
A4
Sturmflut auf der Hallig
AFB IIAuf einer Hallig leben 50 Feldmäuse; ein Gen für die Fellfarbe hat die Allele A und a, die für das Überleben keine Rolle spielen. Genotypen: 12 AA, 26 Aa, 12 aa. Eine Sturmflut überleben zufällig 10 Mäuse: 5 AA, 4 Aa, 1 aa. Berechnen Sie die Allelfrequenzen (als Dezimalzahl).
Rechnen Sie die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
- Frequenz von A vor der Sturmflut
- Frequenz von A bei den Überlebenden
- Frequenz von a bei den Überlebenden
- Änderung der Frequenz von A Prozentpunkte
Vorher: (2 · 12 + 26) / 100 = 0,5. Nachher: (2 · 5 + 4) / 20 = 0,7 und damit a = 0,3. Die Frequenz von A steigt um 20 Prozentpunkte, obwohl die Fellfarbe keinen Überlebensvorteil bringt — ein Flaschenhalseffekt.
Jede Maus trägt zwei Allele: 50 Mäuse haben 100, 10 Mäuse 20 Allele.
Reinerbige zählen doppelt, Mischerbige einfach: (2 · AA + Aa) / Gesamtzahl der Allele.
A5
Farbenblind auf Pingelap
AFB IIAuf dem Pingelap-Atoll in Mikronesien ist eine sonst sehr seltene, rezessiv vererbte vollständige Farbenblindheit (Achromatopsie) auffällig häufig. Beschreiben Sie die Entstehung, indem Sie die Karten in die richtige Reihenfolge bringen.
Ziehen Sie die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Ein Taifun verwüstet um 1775 das Atoll; nur rund 20 Menschen überleben.
2Unter den Überlebenden ist zufällig ein mischerbiger Träger des Allels für Achromatopsie.
3Die Bevölkerung wächst wieder; Partner stammen fast nur aus der Inselbevölkerung.
4Einige Generationen später bekommen zwei Träger gemeinsame Kinder; erste reinerbig Betroffene werden geboren.
5Heute sind auf Pingelap mehrere Prozent der Bewohner betroffen, weltweit etwa einer von 30 000 Menschen.
Der Taifun wirkt als Flaschenhals: Das zufällig mitgerettete Allel macht im kleinen Genpool einen großen Anteil aus. Weil es rezessiv ist, zeigt es sich erst, wenn Nachkommen zweier Träger reinerbig sind.
Am Anfang steht das Ereignis, das die Population verkleinert.
Ein rezessives Allel wird erst sichtbar, wenn es reinerbig vorliegt.
A6
Flaschenhals und Gründer
AFB IIVergleichen Sie Flaschenhals- und Gründereffekt, indem Sie jede Aussage einordnen.
Ordnen Sie jedes Merkmal einem der drei Bereiche zu. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, dann 1–3 für den Bereich, 0 zurück.
1 nur Flaschenhals
2 beide
3 nur Gründereffekt
Beide Effekte beruhen darauf, dass nur wenige Individuen ihre Allele weitergeben. Beim Flaschenhals schrumpft die ganze Population, beim Gründereffekt spaltet sich eine kleine Gruppe ab, während die Ausgangspopulation weiterlebt.
Wo leben die Individuen nach dem Ereignis — am alten Ort oder an einem neuen?
Drei Aussagen gelten für beide.
A7
Welcher Evolutionsfaktor wirkt?
MixAFB IIOrdnen Sie jeden Fall dem Evolutionsfaktor zu, der hier die Allelfrequenzen verändert oder neue Allele liefert.
Setzen Sie in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
| Aussage | Mutation | Selektion | Gendrift |
|---|---|---|---|
| Bei der Replikation wird im Hämoglobin-Gen eine Base ausgetauscht; so entstand das Sichelzell-Allel. | |||
| Nach einem Waldbrand leben von 200 Laufkäfern nur noch 8, die zufällig in einer Senke saßen. | |||
| Hasen mit dichterem Winterfell überleben strenge Winter häufiger und haben mehr Junge. | |||
| Auf einer Insel sinkt ein Farballel ohne erkennbaren Vor- oder Nachteil in 30 Generationen von 40 % auf 0 %. | |||
| Unter Antibiotikagabe vermehren sich Bakterien mit einem Resistenzallel stärker als andere. | |||
| In einer Blütenpflanze entsteht durch einen Fehler bei der Replikation ein neues Allel für die Blütenfarbe. |
Mutationen liefern neue Allele (Kapitel 3: Basensubstitution). Selektion verändert Allelfrequenzen gerichtet über unterschiedlichen Fortpflanzungserfolg. Gendrift verändert sie zufällig — beim Waldbrand entscheidet der Aufenthaltsort, nicht ein erbliches Merkmal.
Fragen Sie: Entsteht ein neues Allel, hängt der Erfolg von einem Merkmal ab, oder entscheidet der Zufall?
Jeder Faktor kommt zweimal vor.
A8
Ein Referat über Geparde
AFB IIIAus einem Schülerreferat über die geringe genetische Vielfalt der Geparde. Überprüfen Sie die Aussagen.
In diesem Text stecken Fehler. Klicken Sie genau die falschen Zeilen an — die richtigen müssen stehen bleiben.
Die Fehler verwechseln Drift mit Selektion oder schreiben ihr eine Richtung zu. Gendrift ist Zufall: Sie baut Vielfalt ab, aber nie auf.
Prüfen Sie bei jeder Aussage, ob dem Zufall eine Richtung oder ein Ziel unterstellt wird.
Drei Aussagen sind falsch.
A9
Wie stark wirkt die Drift?
AFB IIIBeurteilen Sie, wie stark Gendrift die Allelfrequenzen in den nächsten Generationen voraussichtlich verändert.
Wählen Sie für jede Zeile eine Stufe von 1 (kaum) bis 5 (sehr stark). Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = kaum5 = sehr stark
Eine Zuchtgruppe von 15 Wisenten lebt ohne Austausch in einem Gehege.
Mehrere Millionen Feldmäuse leben in einer weiten Agrarlandschaft und paaren sich zufällig.
Ein Rudel von 20 Wölfen, in dem sich nur das Leitpaar fortpflanzt, lebt isoliert.
Rund 5000 Stadttauben tauschen regelmäßig Tiere mit Nachbarstädten aus.
200 Weinbergschnecken leben isoliert in einem ummauerten Garten.
Entscheidend ist die Zahl der Tiere, die sich tatsächlich fortpflanzen, und ob Zuwanderung neue Allele bringt. Das Wolfsrudel driftet trotz 20 Tieren wie eine Population aus zwei Individuen; die Tauben sind zahlreich und erhalten laufend Allele von außen.
Zählen Sie nur die Tiere, die ihre Allele weitergeben.
Zuwanderung bringt verlorene Allele zurück und bremst so die Drift.
A10
Trickaufgabe: Das seltene Allel siegt
TrickAFB IIIAuf zwei kleinen Inseln lebt je eine Eidechsenpopulation aus 15 Tieren, ohne Austausch untereinander. Ein Allel b für eine Schuppenzeichnung, die weder Vor- noch Nachteile bringt, hat auf beiden Inseln die Frequenz 10 %. Legen Sie sich in jedem Schritt fest.
Spielen Sie den Weg Schritt für Schritt durch: Was ist jetzt richtig? Nur die richtige Karte bringt Sie weiter.
Die Falle: Dass sich ein seltenes Allel durchsetzt, wirkt wie ein Beleg für einen Vorteil. Durch Drift geschieht das aber mit einer Wahrscheinlichkeit, die der Anfangsfrequenz entspricht. Erst der Vergleich vieler Populationen trennt Zufall von Selektion.
Drift hat keine Richtung — auch ein seltenes Allel kann fixiert werden.
Die Fixierungswahrscheinlichkeit eines neutralen Allels entspricht seiner Anfangsfrequenz.