Informatie

Praktische vraag over evolutie, populatiegenetica en soortvorming


Noord-Amerikaanse cicademannetjes van het geslacht Magicicada zingen afhankelijk van de soort op verschillende tijdstippen van de dag en trekken de vrouwtjes van de overeenkomstige soort aan. De soorten lijken erg op elkaar, maar bij het kruisen hebben ze steriele (onvruchtbare) nakomelingen. Bij de soort M. tredecim wordt het tijdstip van de zang bepaald door het gen locus EARLYBIRD in een tussenliggende overerving: het allel EARLYBIRD leidt in de homozygote staat tot ochtendzang, het allel earlybird leidt in de homozygote staat tot avondzang, heterozygoten zingen op middag.

Hoe verandert de frequentie van het earlybird-allel in de soort M. tredecim wanneer het aantal vrouwtjes van M. tredecassini toeneemt? Neemt het toe, af of blijft het hetzelfde?


Ik denk dat het de frequentie van het earlybird-allel niet zou veranderen, omdat ze geen evolutionair voordeel hebben. Maar misschien kan het ook de frequentie verlagen, want onvruchtbare nakomelingen klinkt als een nadeel? Maar ik ben er totaal niet zeker van en kan geen echte 'biologische' reden geven, omdat mijn gedachten meer op intuïtie lijken.


Onvruchtbare nakomelingen klinken inderdaad als een nadeel. Individu moet een behoorlijke hoeveelheid middelen investeren in het maken van een nageslacht. Het maken van steriele nakomelingen is gewoon een verspilling van middelen, omdat die nakomelingen geen enkel gen verder zullen doorgeven aan kleinkinderen.

Als er een stijging is van de tredecdssini vrouwtjes, dan mannetjes tredecim die vrij laat zingen, gaan met velen paren tredecdssini wat leidt tot de productie van steriele nakomelingen. Er vindt dus selectie plaats tegen het allel 'earlybird', wat leidt tot een verhoging van de frequentie van het 'EARLYBIRD'-allel.


Download nu!

We hebben het je gemakkelijk gemaakt om een ​​PDF Ebooks te vinden zonder te graven. En door online toegang te hebben tot onze e-boeken of door deze op uw computer op te slaan, heeft u handige antwoorden met Evolution and Speciation Exam Questions Answers Pdf. Om te beginnen met het vinden van Evolution and Speciation Exam Questions Answers Pdf, hebt u gelijk onze website met een uitgebreide verzameling handleidingen.
Onze bibliotheek is de grootste van deze die letterlijk honderdduizenden verschillende producten heeft vertegenwoordigd.

Eindelijk krijg ik dit e-boek, bedankt voor al deze examenvragen over evolutie en speciatie Antwoorden Pdf die ik nu kan krijgen!

Ik had niet gedacht dat dit zou werken, mijn beste vriend liet me deze website zien, en dat doet het! Ik krijg mijn meest gezochte eBook

wtf dit geweldige ebook gratis?!

Mijn vrienden zijn zo boos dat ze niet weten hoe ik alle e-boeken van hoge kwaliteit heb, wat zij niet hebben!

Het is heel gemakkelijk om e-boeken van hoge kwaliteit te krijgen)

zoveel nepsites. dit is de eerste die werkte! Erg bedankt

wtffff ik begrijp dit niet!

Selecteer gewoon uw klik en download-knop en voltooi een aanbieding om het e-boek te downloaden. Als er een enquête is, duurt het slechts 5 minuten, probeer een enquête die voor u werkt.


Praktische vraag over evolutie, populatiegenetica en soortvorming - biologie

Soortvorming is de vorming van een nieuwe soort twee populaties van organismen worden als verschillende soorten beschouwd wanneer ze niet langer kunnen kruisen en levensvatbare nakomelingen kunnen produceren. Soortvorming vindt over het algemeen plaats wanneer twee populaties genetisch sterk van elkaar verschillen. Gebeurtenissen die de genetische diversiteit van een populatie kunnen beïnvloeden, zijn onder meer inteelt, uitteelt en genetische drift.

soortvorming treedt op wanneer een soort barrière succesvolle kruising tussen de leden van een soort verhindert. Allopatrische soortvorming treedt op wanneer de reproductieve barrière geografisch is - het is letterlijk de geografische scheiding van een populatie van hun oudersoort gedurende een voldoende lange periode dat ze genetisch onderscheiden worden. S ympatrische soortvorming is soortvorming die optreedt wanneer twee populaties genetisch verschillend worden wanneer ze op dezelfde locatie leven, meestal omdat ze zich hebben aangepast aan verschillende elementen van dezelfde locatie of omdat ze uniek paargedrag hebben ontwikkeld.

Organismen die zich aanpassen aan verschillende omgevingen kunnen allopatrische soortvorming ondergaan. Aanpassing is het proces waarbij een populatie geleidelijk eigenschappen ontwikkelt die beter passen bij een bepaalde habitat.

Aanpassing Als de omgeving verandert, passen individuen zich aan hun omgeving aan om te overleven.

De genetische diversiteit van een populatie kan worden beïnvloed door vele processen, waaronder mutaties, inteelt, uitteelt en genetische drift.

inteelt is het paren van nauw verwante leden van een soort, wat het ongewenste effect heeft dat de frequentie van schadelijke aandoeningen of ziekten in een populatie toeneemt. Inteelt vermindert de genetische diversiteit van een populatie door het aandeel individuen met homozygote genotypen te vergroten en het aandeel individuen met heterozygote genotypen te verminderen, waardoor onbedoeld de frequentie van schadelijke homozygote recessieve fenotypes toeneemt. uitbroeden, het paren van individuen van een soort met verre verwante individuen, heeft de tegenovergestelde effecten en vergroot de genetische diversiteit. Een populatie met een grotere genetische diversiteit heeft een verhoogde reproductieve fitheid, daarom heeft uitteelt de neiging om reproductieve fitheid te bevorderen.

Genetische drift is een willekeurige verandering in de diversiteit en/of het aantal allelen in een populatie. Genetische drift kan het gevolg zijn van een bottleneck of van een grondleggereffect. EEN knelpunt effect is wanneer een natuurramp of andere catastrofe willekeurig een groot deel van een populatie doodt en de genetische diversiteit drastisch vermindert. EEN oprichter effect is wanneer een paar leden van een populatie verhuizen naar een nieuwe habitat en de nieuwe populatie een veel kleinere genenpool heeft met veel minder diversiteit. Net als inteelt resulteert genetische drift vaak in een afname van de reproductieve fitheid van een populatie als gevolg van verminderde genetische diversiteit.


Oefenvragen

Khan Academie

Officiële MCAT-voorbereiding (AAMC)

Biologie Vragenpakket, Vol. 1 Vraag 43

Biologie Vragenpakket, Vol. 1 Passage 12 Vraag 77

Biologie Vragenpakket, Vol 2. Vraag 81

Oefenexamen 3 B/B Sectie Vraag 10

• Soortvorming is het proces waarbij nieuwe soorten worden gevormd. Het treedt op als gevolg van barrières bij succesvolle kruising binnen een oorspronkelijke soort die reproductief geïsoleerd is geraakt en uiteenloopt. Het kan twee vormen hebben: allopatrisch en sympatrisch.

• Polymorfisme is het voorkomen van twee of meer verschillende morphs of vormen, ook wel fenotypes genoemd.

• Aanpassing is de genetische verandering in een populatie die 'aanpast' aan de omgeving.

• Specialisatie is de variatie van eigenschappen om een ​​niche beter te vullen.

• Inteelt, uitteelt en bottleneck zijn de gebeurtenissen die een verandering in de genetische diversiteit van een populatie kunnen veroorzaken.

• Inteelt en bottleneck verminderen de genetische diversiteit, terwijl uitteelt de kans op genetische diversiteit vergroot.

knelpunteffect: vergroting van genetische drift als gevolg van natuurlijke gebeurtenissen of catastrofes

inteelt: paring van nauw verwante individuen

uitbroeden: fokken van ouders die niet nauw verwant zijn

soort: een groep levende organismen bestaande uit gelijkaardige individuen die in staat zijn genen uit te wisselen of te kruisen.

soortvorming: de vorming van nieuwe en onderscheiden soorten in de loop van de evolutie.

allopatrische soortvorming: de geografische scheiding van populaties van een oudersoort en de daaropvolgende evolutie.

sympatrische soortvorming: soortvorming die optreedt binnen een oudersoort die op één locatie blijft.

fenotype: de verzameling waarneembare kenmerken van een individu die het resultaat zijn van de interactie van zijn genotype met de omgeving.

natuurlijke selectie : een proces waarbij individuele organismen of fenotypes met gunstige eigenschappen meer kans hebben om te overleven en zich voort te planten

genetische drift: variatie in de relatieve frequentie van verschillende genotypen in een kleine populatie, als gevolg van het toevallige verdwijnen van bepaalde genen als individuen sterven of zich niet voortplanten.


Evolutie Oefenvragen

1) Gebeurt evolutie willekeurig? Leg uit waarom wel of niet.

2) Waar komen al onze verschillende allelen vandaan?

3) Wat stelt elk stuk in de Hardy-Weinberg-vergelijking voor?

4) In een populatie van 638 vissen die een blauwe of bruine vin hebben, zijn er 120 bruinvinvissen. Het blauwvin-allel is dominant over het bruinvin-allel. Op basis van de Hardy-Wienberg-vergelijking, hoeveel bruine allelen zijn er in totaal in de genenpool?

5) Als dezelfde populatie vissen uit de vorige vraag zich voortplant en de volgende generatie is 1020 vissen met 120 bruinvinvissen, welk percentage moet dan drager zijn voor het bruinvinallel? Hoeveel vissen zouden blauwe vinnen hebben?

6) Als diezelfde vispopulatie een 3e generatie van 1004 vissen heeft met 95 bruinvinvissen, hoeveel blauwvin allelen zijn er dan in totaal in deze nieuwe generatie?

7) Als dezelfde vispopulatie nu een 4e generatie van 1200 vissen had met 75 bruinvinvissen, kunnen we dan zeggen dat er evolutie plaatsvindt? Waarom of waarom niet? Maak een grafiek van de vier generaties. Als er evolutie plaatsvindt, leg dan uit welke selectiemodus er plaatsvindt. Waarom denk je dat er blauwe beboete vissen en bruine beboete vissen in deze populatie zijn?

8) Een vriend van je gelooft niet in evolutie. Ze zeggen dat het onmogelijk is dat al deze verschillende dieren bij toeval zijn geëvolueerd. Ze vertellen je ook dat als evolutie waar zou zijn, we overgangsdieren zouden vinden (een dier dat tussen twee dieren in zit. Zoals een vis-hagedis of hagedis-vogel). Ze zeggen dat we nog geen overgangsdieren hebben gevonden om evolutie te bewijzen. Dan vertellen ze je dat evolutie slechts een theorie is. Jouw taak is om hen ervan te overtuigen dat evolutie waar is. Gebruik in je betoog zoveel mogelijk evolutionaire termen en concepten uit de klas. (15 punten)

9) Waarom hebben mensen een staartbeen als wij geen staarten hebben?

10) Om ervoor te zorgen dat een populatie zich in een Hardy-Weinberg-evenwicht bevindt, moeten deze 5 voorwaarden van toepassing zijn

4) Extreem grote bevolkingsomvang

Leg uit waarom het tegenovergestelde van elk van deze voorwaarden tot evolutie leidt

11) Een haai is een vis en een dolfijn is een zoogdier. Hoe komt het dat ze zeer vergelijkbare lichaamsvormen hebben? Zijn ze geëvolueerd uit een recente gemeenschappelijke voorouder?

12) Wat moet er gebeuren om één soort te laten evolueren tot twee soorten?

13) Als een man en een vrouw de hele dag, elke dag rennen, zullen hun kinderen dan sneller zijn dan wanneer ze geen hardlopers waren geweest? Waarom of waarom niet?


Populatiegenetica

Populatiegenetica is een subdiscipline van de genetica die zich bezighoudt met genetische verschillen binnen en tussen populaties. Dit veld onderzoekt fenomenen zoals adaptatie, soortvorming en populatiestructuur. Een belangrijk doel van deze cursus is om studenten vertrouwd te maken met basismodellen van populatiegenetica en om studenten vertrouwd te maken met empirische tests van deze modellen. Zoals elk gebied van de biologie, is populatiegenetica verdeeld in een theoretische en een empirische tak. Deze twee kennislichamen zijn echter nauw met elkaar verbonden en deze cursus zal beide in ongeveer gelijke hoeveelheden behandelen. We bespreken de primaire krachten en processen die betrokken zijn bij het vormgeven van genetische variatie in natuurlijke populaties (mutatie, drift, selectie, migratie, recombinatie, paringspatronen, populatiegrootte en populatieonderverdeling), methoden voor het meten van genetische variatie in de natuur en experimentele tests van belangrijke ideeën in populatiegenetica.

Perspectief

Populatiegenetica is een gebied van de biologie dat de genetische samenstelling van biologische populaties bestudeert en de veranderingen in genetische samenstelling die het gevolg zijn van de werking van verschillende factoren, waaronder natuurlijke selectie. Populatiegenetici streven hun doelen na door abstracte wiskundige modellen van genfrequentiedynamiek te ontwikkelen, proberen conclusies te trekken uit die modellen over de waarschijnlijke patronen van genetische variatie in werkelijke populaties, en de conclusies te toetsen aan empirische gegevens.

Populatiegenetica is nauw verbonden met de studie van evolutie en natuurlijke selectie, en wordt vaak beschouwd als de theoretische hoeksteen van het moderne darwinisme. Dit komt omdat natuurlijke selectie een van de belangrijkste factoren is die de genetische samenstelling van een populatie kunnen beïnvloeden. Natuurlijke selectie treedt op wanneer sommige varianten in een populatie andere varianten overtreffen omdat ze beter zijn aangepast aan de omgeving, of 'fitter'. Ervan uitgaande dat de fitnessverschillen op zijn minst gedeeltelijk te wijten zijn aan genetische verschillen, zal dit ertoe leiden dat de genetische samenstelling van de populatie in de loop van de tijd verandert. Door formele modellen van genfrequentieverandering te bestuderen, hopen populatiegenetici daarom licht te werpen op het evolutieproces en de gevolgen van verschillende evolutiehypothesen op een kwantitatief nauwkeurige manier te onderzoeken.

De originele, moderne synthesevisie van populatiegenetica gaat ervan uit dat mutaties voldoende grondstof leveren en richt zich alleen op de verandering in frequentie van allelen binnen populaties. De belangrijkste processen die de allelfrequenties beïnvloeden, zijn natuurlijke selectie, genetische drift, genenstroom en terugkerende mutatie. Fisher en Wright hadden enkele fundamentele meningsverschillen over de relatieve rollen van selectie en drift. De beschikbaarheid van moleculaire gegevens over alle genetische verschillen leidde tot de neutrale theorie van moleculaire evolutie. In deze visie zijn veel mutaties schadelijk en worden ze dus nooit waargenomen, en de meeste van de rest zijn neutraal, d.w.z. worden niet geselecteerd. Met het lot van elke neutrale mutatie aan het toeval overgelaten (genetische drift), wordt de richting van evolutionaire verandering bepaald door welke mutaties optreden, en kan dus niet worden vastgelegd door modellen van verandering in de frequentie van (bestaande) allelen alleen. De oorsprong-fixatievisie van populatiegenetica generaliseert deze benadering verder dan strikt neutrale mutaties, en ziet de snelheid waarmee een bepaalde verandering plaatsvindt als het product van de mutatiesnelheid en de fixatiekans.

Het gebied van populatiegenetica is ontstaan ​​in de jaren 1920 en 1930, dankzij het werk van R.A. Fisher, J.B.S. Haldane en Sewall Wright. Hun prestatie was om de principes van de Mendeliaanse genetica, die rond de eeuwwisseling herontdekt waren, te integreren met darwinistische natuurlijke selectie. Hoewel de verenigbaarheid van het darwinisme met de mendeliaanse genetica tegenwoordig als vanzelfsprekend wordt beschouwd, was dat in de eerste jaren van de twintigste eeuw niet het geval. Veel van de vroege Mendelianen accepteerden Darwins 'gradualistische' evolutietheorie niet, in plaats daarvan geloofden ze dat nieuwe aanpassingen in één enkele stap van de mutatie moesten ontstaan. dat het onverenigbaar was met het proces van evolutionaire modificatie zoals beschreven door Darwin. Door wiskundig uit te werken wat de gevolgen zijn van selectie die inwerkt op een populatie die de Mendeliaanse regels van overerving gehoorzaamt, toonden Fisher, Haldane en Wright aan dat darwinisme en mendelisme niet alleen verenigbaar waren, maar uitstekende bedgenoten. Dit speelde een sleutelrol bij de vorming van de 'neo- Darwiniaanse synthese', en verklaart waarom populatiegenetica zo'n cruciale rol in de evolutietheorie ging innemen.

Leren op afstand 2020

Op donderdag 12 maart zijn we gestart met de e-learning activiteiten. De vooraf opgenomen e-lectures (vide infra) worden gepost in chronologische volgorde van de meest recente naar de oudste met indien nodig aanvullende opmerkingen. Ik zal al mijn lezingen (met mijn stem voor elke dia) uploaden als .ppsx-bestanden (een presentatie die altijd wordt geopend in de weergave Diavoorstelling in plaats van in de normale weergave). Deze colleges kun je direct vanaf dit platform bekijken of downloaden en bekijken vanaf je laptop. Zodra u het .ppsx-bestand opent, zet u de luidsprekers aan en kijkt u naar de lezing. Met .ppsx-bestanden heeft u het voordeel dat u de e-lectures kunt bekijken wanneer het u uitkomt en zo vaak als nodig is om de essentie van de cursus te begrijpen. Vermoedelijk heeft u vragen over verschillende onderwerpen of concepten. Ik zal graag uw vragen beantwoorden en de stressvolle punten nader toelichten op de volgende pagina die voor dat doel is ontworpen: https://www.facebook.com/groups/digitalworldlearning/.

Discussiesessies

“E-colleges voor afstandsonderwijs”

Transponeerbare elementen (TE's) hebben aanzienlijk bijgedragen aan de evolutie van de 8217-structuur van het genoom. De volgende artikelen werpen licht op de rol van TE's bij het veroorzaken van genomische incompatibiliteit en soortvorming: de rol van TE's in soortvorming, populatiegenomica van TE's en TE's stimuleren snelle fenotypische variatie.

Versterking is een proces waarbij natuurlijke selectie de reproductieve isolatie tussen populaties vergroot en fungeert als initiator van soortvorming. De volgende artikelen zijn relevant voor de onderwerpen versterking en hybride zones: genomische handtekeningen van versterking, hybridisatie in theorie en praktijk en versterking als een initiator-speciatie.


Soortvorming

Deze korte video introduceert de vele manieren om een ​​soort te definiëren en de duisterheid die inherent is aan het proberen dit te doen. Richt uw leerlingen niet op de verschillende soorten definities van soorten die in de video worden gepresenteerd. Gebruik liever het korte werkblad om hun aandacht te richten op het "grote idee": dat er niet één perfecte definitie van een soort is.

Projecteer de video voor de hele klas en laat de leerlingen het bijbehorende werkblad invullen. U kunt de werkbladvragen klassikaal bespreken in plaats van losse werkbladen uit te printen.

Internettoegang, projector, luidsprekers

Zelfde of verschillende soorten?

De leerlingen lezen kaarten die paren van organismen beschrijven en plaatsen ze vervolgens langs een soortvormingscontinuüm, variërend van 'Zeker dezelfde soort' tot 'Zeker andere soort'. De kaarten bevatten informatie over de habitat van de organismen, erfelijke eigenschappen, DNA-verschillen en het vermogen om te kruisen. Er is niet één specifieke manier om het continuüm te bouwen, of een "juist" antwoord. Deze activiteit is eerder een oefening in het afwegen van bewijs en het erkennen dat soortvorming een proces is.

Laat de leerlingen individueel of in tweetallen werken om het continuüm te bouwen. Debriefing klassikaal. De docentenhandleiding bevat een 'antwoordsleutel', notities en discussievragen.

  • Een manier om soorten te definiëren is een groep die individuen omvat die in staat zijn om zich met elkaar voort te planten.
  • Soortvorming is een proces.
  • Soortvorming kan het gevolg zijn van natuurlijke selectie die in de loop van de tijd op meerdere erfelijke eigenschappen inwerkt.

Studentenpagina's (pdf) &mdash
Maak één kopie per leerling of paar. Knip de kaarten op pagina 2-3 uit (kaarten kunnen opnieuw worden gebruikt)

Reproductieve barrières

Deze presentatie schetst vijf verschillende barrières die kunnen voorkomen dat populaties kruisen. Projecteer de diavoorstelling naar de klas en bespreek. In plaats van je te concentreren op de soorten reproductieve barrières, vestig je de aandacht van de studenten op hoe elke barrière de vermenging van allelen vermindert en hoe natuurlijke selectie de eigenschappen van elke populatie anders kan vormen.

  • Soortvorming begint wanneer belemmeringen voor reproductie binnen een populatie leiden tot twee reproductief geïsoleerde populaties waarvan de allelen niet langer vermengen.
  • Reproductief geïsoleerde populaties kunnen onafhankelijk allelen verkrijgen of verliezen door mutatie en natuurlijke selectie.
  • Na verloop van tijd worden reproductief geïsoleerde populaties steeds meer verschillend in hun DNA en hun eigenschappen.

Internettoegang, projector

Worden vliegen van appel- en meidoornvruchten twee verschillende soorten?

Meidoorns tot Appels

Deze korte video introduceert het verhaal van meidoorn- en appelvliegen en stelt het volgende in: Nieuwe gastheer, nieuwe soort? werkzaamheid. Door middel van deze casestudy zullen studenten onderzoeken of de populatie vliegen die op appels leeft, een nieuwe soort aan het worden is. Projecteer de video voor de hele klas vlak voor de Nieuwe gastheer, nieuwe soort? werkzaamheid. Bekijk de belangrijkste punten van de video en ga verder.

  • Er zijn mogelijkheden om soortvorming in realtime te observeren.
  • Soorten verschillen van elkaar in meerdere erfelijke eigenschappen.

Internettoegang, projector, luidsprekers

Nieuwe gastheer, nieuwe soort?

Studenten onderzoeken verschillende bewijslijnen om te bepalen of een populatie vliegen die naar appels is verhuisd, zich wel of niet onderscheidt in een nieuwe soort, en vervolgens schrijven ze een argument met ondersteunend bewijs.

Deze activiteit omvat meerdere stappen, die in meer detail worden uitgelegd in de docentenhandleiding:

  1. Studenten evalueren een van de drie bewijslijnen in kleine groepen, waarbij ze een werkblad en een Speciation Organizer voor hun bewijsvoering invullen.
  2. Kleine groepen rapporteren aan de klas en studenten voegen informatie van groepen toe aan de Speciation-organisator waarmee ze zijn begonnen.
  3. Studenten overwegen al het gepresenteerde bewijs en schrijven een argument dat bewering, bewijs en redenering omvat, met behulp van de ingevulde Speciation-organizer ter ondersteuning.

Antwoordsleutels en extensie-ideeën zijn ook opgenomen in de docentenhandleiding

  • Een populatie is een groep individuen die in hetzelfde gebied leven en waarvan de allelen door reproductie worden gemengd.
  • Soortvorming begint wanneer belemmeringen voor reproductie binnen een populatie leiden tot twee reproductief geïsoleerde populaties waarvan de allelen niet langer vermengen.
  • Soortvorming is het proces waardoor nieuwe soorten worden gevormd. Een soortvormingsgebeurtenis vertegenwoordigt een vertakkingspunt, waar een genetische afstamming zich in tweeën splitst.
  • Belemmeringen voor reproductie, selectie op verschillende erfelijke eigenschappen, verminderd vermogen om hybride nakomelingen te maken en verminderde allelmenging dragen bij aan soortvorming.

De leerlingen gebruiken gegevens om te beslissen of de introductie van een nieuwe omgevingsfactor (oorzaak) ertoe leidt dat een populatie diversifieert in afzonderlijke soorten (effect).

Studenten analyseren gegevens uit daadwerkelijke onderzoeken en genereren een claim op basis van die gegevens.

Kopieën, documentcamera (optioneel)

Maak één kopie per leerling:
Speciation Organizer (invulbare pdf)
Opmerking: als leerlingen de pdf elektronisch gebruiken, kunnen ze de markeertool gebruiken om hun antwoorden te markeren voor de vragen 'overweeg het bewijs'.

Verdeel de klas in drie 'expertgroepen'. Maak voldoende kopieën om zeker te zijn van één kopie per groepslid:
Fruitvoorkeur (invulbare pdf)
Life Cycle Timing (invulbare pdf)
Allelen (invulbare pdf)

Eenheid en diversiteit van het leven

Deze video vat de belangrijkste concepten van soortvorming samen en beschrijft hoe dezelfde processen die over zeer lange perioden werden uitgevoerd, hebben geleid tot de diversificatie van het leven van gemeenschappelijke voorouders.

Projecteer voor de klas en bespreek.

  • De voortdurende vertakking en onafhankelijke evolutie van nieuwe genetische lijnen heeft geleid tot de diversiteit van het leven.
  • Na te zijn afgeweken van een gemeenschappelijke voorouder, kunnen onafhankelijk evoluerende afstammelingen vele veranderingen van eigenschappen accumuleren door natuurlijke selectie in de loop van vele generaties.
  • Verschillen stapelen zich op in de tijd.
  • De evolutionaire tijd is immens.
  • Als er voldoende tijd is, kunnen er veel veranderingen plaatsvinden.

Internettoegang, projector, luidsprekers

Voordat we verder gaan.

Zorg ervoor dat uw leerlingen het volgende begrijpen voordat u verder gaat:

  • Soorten verschillen van elkaar in meerdere erfelijke eigenschappen.
  • Mutatie, allel-shuffling en natuurlijke selectie die gedurende vele generaties op meerdere eigenschappen inwerken in reproductief geïsoleerde populaties, veroorzaken de divergentie in kenmerken van levende wezens.

Summatieve beoordeling

Deze eindbeoordeling voor de unit vraagt ​​studenten om uit te leggen hoe evolutie ervoor zorgt dat soorten in de loop van de tijd eigenschappen krijgen of verliezen.

De summatieve beoordeling maakt gebruik van ACORNS-items die zijn ontworpen om te worden geanalyseerd met EvoGrader. Ga voor meer informatie over EvoGrader naar http://www.evograder.org

Voor meer informatie over naïeve en op wetenschap gebaseerde ideeën die EvoGrader analyseert, zie tabellen 1 en 2 van het volgende artikel: href geschatte tijd">


Vragen over wetenschappelijke praktijkuitdaging

De figuur toont een grafiek van de fractie, als percentage, van families van mariene organismen, die op een bepaald tijdstip leefden en die op het volgende geologische moment uitstierven (verdwenen uit het fossielenarchief). Deze massale uitstervingen markeren het einde van geologische perioden. Het Trias eindigde bijvoorbeeld ongeveer 213 miljoen jaar geleden (Mya).

A. Het feit dat evolutie een continu proces is, wordt geïllustreerd door deze gegevens. Of het proces een patroon vertoont met regelmatige intervallen is een vraag die gesteld is. Van degenen die geloven dat periodiciteit aanwezig is, heeft een periode van 26 miljoen jaar de voorkeur. Op de figuur is een golf met deze periodiciteit getekend. Evalueer het geleverde bewijs in termen van overeenstemming en onenigheid met het record van uitsterven van de zee.

Het Krijt en Jura waren perioden van warme landmassa's bedekt door een ondiepe zee. Het is bekend dat het einde van deze perioden te wijten is aan asteroïden die een sedimentair spoor hebben achtergelaten. Aan het einde van het Trias is er geen bewijs van een asteroïde-inslag. In plaats daarvan was er enorm vulkanisme geassocieerd met de opening van de Atlantische Oceaan, een viervoudige toename van koolstofdioxide en een temperatuurstijging van 3-6 ° C (A. Marzoli et al., Wetenschap, 1999). Gegevens over macrofossielen, sporen en pollen laten zien dat mariene diersoorten veel meer achteruitgingen dan mariene plantensoorten (L. Mander et al., Proc Natl Acad Science, 2010). De oorzaak van het einde van het Perm is minder onzeker, maar er is een temperatuurstijging van 8°C vastgesteld (McElwain en Punyasena, Trends in ecologie en evolutie, 2007). Zowel terrestrische als mariene taxa werden getroffen.

De grafiek schat het aantal verschillende families, zowel op zee als op het land, als een functie van de tijd vóór het heden. Merk op dat de tijdschaal voor deze grafiek veel langer is dan die van de vorige grafiek.

  • het identificeren van tijden van massale uitstervingen
  • een vraag stellen over enig verschil tussen de grafiek van uitsterven van het zeeleven en de grafiek van diversiteit op familieniveau
  • het verklaren van de helling van de grafiek van gezinsdiversiteit na een massale uitstervingsgebeurtenis

Lactaatdehydrogenase, een enzym dat betrokken is bij glycolyse, van verschillende soorten worden vergeleken met behulp van een Southern blot-techniek in de figuur links: (A) gist (B) slak (C) muis (D) rat en (E) mens (na K Webster, Tijdschrift voor Experimentele Biologie 2003).

A. Rechtvaardig de bewering dat deze gegevens bewijs leveren dat glycolyse als een geconserveerde kerneigenschap ondersteunt.

Er zijn drie vormen van lactaatdehydrogenase waarvan de rollen binnen een organisme variëren: LDH-A, -B en -C. De vraag rijst naar de oorsprong van elk. Het cladogram aan de rechterkant (naar S. Tsuji et al., Proc Natl Acad Science 1994) vertoont een voorgestelde verwantschap van variaties in LDH's over veel soorten.

B. Beschrijf op basis van deze gegevens de verschillen tussen de waarschijnlijke evolutionaire sequenties van LDH-A, -B en -C bij de Afrikaanse kikker en bij de mens.

C. Evalueer de bewering dat bij beide soorten (Afrikaanse kikker en mens) LDH-C de meest recent ontwikkelde vorm van het enzym is.

Nucleotide-herhalende sequenties komen vaak voor binnen het intron, en sequentievariatie is neutraal, dat wil zeggen dat er geen selectie is. De nucleotide-herhalende sequentie die is gelabeld met A kan bijvoorbeeld ACGGGC zijn, en de herhaalde sequentie die is gelabeld met B zou ACTGGT kunnen zijn. Herhaalsequenties evolueren door duplicatie, deletie en inversie in één stap, in plaats van door substitutie van één nucleotide. Omdat deze herhaalde sequenties kunnen worden gebruikt om fylogenie af te leiden, kan een fylogenetische boom worden verondersteld op basis van het principe van spaarzaamheid - de eenvoudigste verklaring is de beste verklaring. Beschouw de herhalingssequenties A, B, C, D en E die in de onderstaande tabel worden getoond, waarin alleen inversies zijn opgetreden tussen vijf verschillende soorten.

Soort 1 ABCDE
Soort 2 ADCBE
Soort 3 BACED
Soort 4 DACBE
Soort 5 ABCED
Soort 6 DEBCA

A. Stel drie vragen die kunnen worden gebruikt om de evolutie van deze vijf soorten af ​​te leiden.

B. Trek lijnen tussen naaste familieleden om een ​​cladogram te maken dat de relaties weergeeft die worden afgeleid door antwoorden op uw vragen.

Carson (Drosophila Genetica 1983) gebruikte inversies in intron-repeat-sequenties van de fruitvlieg om de evolutie onder de Hawaiiaanse af te leiden Drosophila. Hij gaf verder de chronologische volgorde van eilanden waarop de vliegen verschenen door aan te nemen (zuinig) dat de geologisch oudste van de vulkanische eilanden de thuisbasis was van de oudste vliegenvoorouder. Wanneer een vlieg of vliegen op een nieuwer eiland arriveerden, vond er soortvorming plaats, die na een tijd stabiliseerde totdat er weer een eilandhop plaatsvond.

C. Evalueer de redenering van Carson voor soortvorming en voortdurende evolutie.

D. Stel twee vragen waarvan de zoektocht aanvullend bewijs zou kunnen leveren van Carsons veronderstelde evolutionaire volgorde.


Evolutie Simulatie

In de Evolutie: 10.000 simulatiestudenten kunnen een populatie van fictieve organismen volgen over een periode van 10.000 jaar, met gegevens die om de 1.000 jaar worden geproduceerd. Mutaties kunnen optreden in de populatie en de omgeving kan in de loop van de tijd veranderen. Deze simulatie heeft geen betrekking op soortvorming, de populatie wordt verondersteld te blijven kruisen gedurende de tijdsperiode.

De gebruiker kan de algemene samenstelling van fenotypes in de startpopulatie selecteren. De gebruiker selecteert ook de startomgeving door de algemene temperatuur (warm/koel) en neerslag (nat/droog) en het substraat (gesteente/bodem) te kiezen. De simulatie heeft een aantal willekeurige ingebouwde componenten die de overlevingskansen en veranderingen in de omgeving kunnen beïnvloeden. Hierdoor zullen, hoewel algemene patronen naar voren komen, elke uitvoering van de simulatie waarschijnlijk anders zijn.

Er zijn drie werkbladen beschikbaar op de Bronnen bladzijde. Niveau 1 is een eenvoudigere versie die geschikt kan zijn voor de middelbare school of een klas van 9-10. Niveau 2 is bedoeld voor een inleidende cursus biologie op de middelbare school. Daarnaast is er een verkennende optie die studenten vraagt ​​om vragen te selecteren om te bestuderen met behulp van de simulatie. Deze optie vereist dat studenten de simulatie extra uitvoeren en keuzes maken over het vastleggen van hun eigen gegevens. Dit zijn ook beschikbaar in een Google-document formaat dat vriendelijk is om volledig online in te vullen. Dit is natuurlijk een open bron en docenten zijn van harte welkom om deze bronnen aan te passen of zelf te maken.

Naast evolutie is er een kleine hoeveelheid ecologische successie opgenomen in de simulatie. Als de gebruiker steen als uitgangssubstraat kiest of als er vulkanische activiteit is tijdens de simulatie, verandert de omgeving in de loop van de tijd in aarde. Er zijn ook omgevingsvariaties op basis van de hoeveelheid neerslag en de gemiddelde temperatuur. Deze aspecten zijn niet erg gedetailleerd, maar kunnen worden gebruikt als een gesprek over hoe het klimaat de soorten ecosystemen in een gebied beïnvloedt.


Waarom willen we evolutie voorspellen?

Gezien de versnelde verandering in mondiale milieufactoren zoals klimaatverandering, veranderingen in landgebruik, geïntroduceerde soorten en opkomende infectieziekten, is dit een cruciaal moment om te onderzoeken of we voorspellingen kunnen doen over evolutie (Pau et al. 2011, Lassig et al. 2017) . Vanuit het oogpunt van natuurbehoud willen we misschien specifieke populaties of soorten voorspellen die waarschijnlijk met uitsterven worden bedreigd. Of we willen misschien de specifieke genotypen en fenotypen voorspellen (of creëren) die een soort of populatie in staat zullen stellen zich aan te passen en weerstand te bieden aan uitsterven in het licht van de wereldwijde klimaatverandering. Een boer moet mogelijk de snelheid en timing van resistentie tegen een pesticide of herbicide of de reactie van een landbouwsysteem op een geïntroduceerde plaag of ziekte voorspellen. Evolutionaire voorspelling is ook van toepassing op de menselijke gezondheid. De moderne geneeskunde wordt geconfronteerd met een crisis die verband houdt met de evolutie van multispectrum antibioticaresistentie bij menselijke pathogenen. Evolutionaire voorspelling zou de ontwikkeling van nieuwe behandelingsregimes mogelijk maken die de evolutie van resistentie tegen geneesmiddelen bij pathogenen kunnen voorkomen. Evenzo is er bij de Sars-Cov-2-pandemie die COVID-19 veroorzaakt, uitgebreide belangstelling voor het voorspellen van het evolutionaire traject van het virus (bijv. Kober et al. 2020, Rehman et al. 2020). Zal het virus meer of minder virulent worden? Hoe zullen verschillende beleidsmaatregelen voor sociale afstand dit evolutionaire traject veranderen? Voorspellingen van virale evolutie zijn vooral cruciaal bij het ontwerpen van vaccins, om ervoor te zorgen dat de vaccins (en de immuniteit die ze produceren) een langdurig effect hebben.

De complexe organisatie van biologische systemen en het evolutieproces betekent echter dat voorspelling op meerdere niveaus moet worden benaderd en begrepen. We weten bijvoorbeeld dat stijgende temperaturen en verzuring van de oceaan grote uitdagingen vormen voor koraalsoorten over de hele wereld. Do we need to predict the likelihood of extinction for a given population or species of coral? Do we need to predict the specific biochemical pathways or processes and underlying genes that will respond to selection under these conditions so we can identify (or create) appropriate genotypes to facilitate adaptation and prevent extinctions? A similar example in human health might be the evolution of human macrophage attack in Escherichia coli. Experimental evolution in pathogenic E coli has shown these bacteria can evolve resistance to the human immune system (Ramiro et al. 2016). These experiments demonstrated that the biochemical pathway in which adaptation occurred (the electron transport associated with energy producing catabolism) could be reliably predicted, but that the specific genes and mutations that conferred resistance could not be predicted (Ramiro et al. 2016). This result illustrates the point that our ability to predict varies with the level of biological organization being studied. In a similar vein, cancer evolution during growth and metastasis within patients is often highly idiosyncratic, varying from patient to patient, making it difficult to develop broadly effective, anticipatory therapies that head off tumor evolution. Prediction, in this case, would improve our ability to generate patient specific treatment regimes, but the scale and scope of the goal are quite different from either of the other examples above.


Science Practice Challenge Questions

Influenza A virus is the most pathogenic of the human influenza viruses. Its envelope encloses a protein complex (vRNP) and eight, single-stranded, negative RNA (the complement of a positive RNA strand that can be transcribed by a ribosome) segments (vRNA). Each segment encodes one or two proteins that support viral replication. On the outer surface of the envelope are proteins that recognize and bind to host receptors.

A. Annotate the representation below to briefly describe each process associated with a numbered label.

B. Describe influenza A viral replication as a process regulated by either positive or negative feedback and verantwoorden your selection.

The human-acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) and many cancers are cause by double-stranded RNA retroviruses.

C. Contrast the processes of viral replication of HIV and influenza A virus.

NS. Leg uit the difference in the effects of infection by HIV and influenza A virus on host genetic variability.

E. Measured mutation rates for influenza A virus and HIV are nearly identical (Sanjuan et al., Jour. Virologie, 2010). Leg uit this observation even though host error-checking operates in one of these replication modes.

Three-dimensional (3D) structures, or folding, of proteins have been shown to contain more information about evolutionary relationships than the sequences of DNA nucleotides that encode the proteins. Amino acid sequences of rabbit skeletal muscle actin (375 amino acids) and bovine ATPase (386 amino acids) have only 39 locations in common. However, the 3D structure of these proteins are nearly identical (Flaherty et al., Proc. nat. Acad. Wetenschap. VS, 1991). As information about the 3D folding of proteins and the number of sequenced whole genomes has increased, folding has been shown to be an evolutionarily conserved property.

A. Analyseren these data to refine the following model: The evolutionary history of life on Earth can be inferred from variations over time of the nucleotide sequence of a gene.

By applying a classification scheme based on protein folding, Nasir and Caetano-Anollés (Wetenschap. Adv. 2015) have determined the number of folding families that viruses share with the three domains. Approximately 60% of the folding patterns found in viruses were common to all three domains, as shown below. Fewer than 10% were unique to viruses.

Viruses are acellular, and, consequently, they lie outside of the three domains of cellular life. However, their exclusion is increasingly challenged. Since 2012, several very large viruses have been discovered, each a double-stranded DNA virus with more than one million bases, with some encoding nucleotides and amino acids. However, none encode ribosomes, so these viruses are still dependent on a marine bacteriovore (amoeba or flagellate) host for replication.

Hypotheses regarding the origin of life on Earth need to account for the relationship between proteins and genetic information. Proteins are required to read and write genetic information, but genetic information is required to synthesize proteins. Which of these systems evolved first, and if neither came first, how could they evolve simultaneously? The RNA-first model is based on the idea that ribosomal RNA both encodes and synthesizes proteins.

B. Describe a hypothesis for the origin of life on Earth that combines the dual functionality of RNA and the function of retroviral reverse transcriptase to propose a mechanism leading to an ancient, acellular lineage of very large, double-stranded DNA viruses and a first DNA-based cellular life form.

C. Like viruses, the nucleus of a eukaryote uses the machinery of the cell to transcribe DNA and synthesize proteins. evalueren the possibility of the origin of Eukarya by specialization of a very large double-stranded DNA virus.

Viruses evolve but leave no fossil evidence that can be used to construct phylogenies. However, viral DNA, especially that of retroviruses, is commonly found in the host genome. By comparing sequences from the same virus integrated at different points in time, the evolutionary history of the virus can be constructed. The viral genomes are typically found incomplete, in segments, and interrupted by stop codons. In jawed vertebrates, retroviral sequences or sequences that have been derived from them are a significant fraction of the whole genome.

A. Leg uit why retroviral DNA rather than the genomes of single-stranded or double-stranded DNA or single-stranded RNA viruses are found in host DNA.

Exaptation occurs when gene expression provides a function that is independent of the selection pressures that have acted on the gene. For example, a pigment that provided selective advantage by reducing damage from solar radiation becomes an element of mating behavior. Feathers that evolved under selection to prevent heat loss become a means of flight.

In a study of viral evolution within host genomes of primates, Katzuorakis and Gifford (PLOS Genetics, 2010) found that viral genomes within the host were surprisingly stable with computer simulation, they estimated the probability of such constancy at 1 in 100,000.

B. Leg uit in terms of selection how viral genetic information that no longer replicates the virus is maintained by the host.

Distemper is an incurable disease of cats, dogs, and their sister lineages caused by a parvovirus. The virus exploits the host’s transferrin, a membrane-bound protein used for iron transport, to attach to the cell. The phylogeny of the Parvoviridae family has been constructed (J. Kaebler, PLOS-pathogenen, 2012). That study revealed the evolution of both the virus and the host protein through selection to resist infection. About 54 million years ago when the lineage of cats (Feliformia) diverged from that of dogs (Caniformia), the parvovirus envelope diverged as well, conforming to changes in the host’s transferrin. In 1978, a worldwide disease in dogs due to a parvovirus suddenly appeared.

C. Leg uit how this pandemic could have originated in the cat population.

A simple calculation of the rate of spread of a pox virus (virion) led researchers at Imperial College London to a new insight. Virions communicate with other virions. The researchers observed that the radius of an approximately circular plaque of infected cells grew to 1.45 mm in just 3 days. They measured the distance between adjacent cells to be 0.037 mm to obtain the apparent time for the lytic cycle (from infection to lysis). They compared this time to the actual rate at which new virions are formed: 5 to 6 hours.

A. Predict the radius of infection if the infection process involved a sequence of entry, replication, lysis, and infection of an adjacent cell.

To account for this discrepancy between observed and predicted growth rates, the researchers examined the viral entry process and discovered that the actin protein on the host cell’s surface that provided the viral receptor was modified by attachment. They then found a mutant virus that did not modify the cell surface protein. The dependence of the growth of plaque radius on time for the wild type and mutant are shown in the graph.

B. Analyseren these data and compare the infection rates calculated with those predicted in part A.

C. Use the results of this experiment to support the claim that responses to information and communication of information affect natural selection.

Describe how viral replication introduces genetic variation in the viral population.


Bekijk de video: 4 vwo. Evolutie. 6. Evolutie in populaties: Hardy-Weinberg (December 2021).