Übungsaufgaben – Der Mensch als Evolutionsfaktor

Aufgaben: Der Mensch als Evolutionsfaktor

  1. Evolutionsfaktoren sind Prozesse, die zur Veränderung der Allelfrequenzen im Genpool einer Population führen. Nennen und definieren Sie drei Evolutionsfaktoren.
  1. Nennen Sie die Merkmale von Mutationen und deren Bedeutung.
  1. Laktosetoleranz beim Menschen ist eine Mutation zum Vorteil. Erläutern Sie den Sachverhalt und daraus entstehende Folgen für alle Individuen einer Population
  1. Benennen Sie die Arten und die Bedeutungen der Rekombination für eine Population.
  1. Erläutern Sie ein Beispiel für anthropogene Selektion.
  1. Erläutern Sie an zwei Beispielen, wie der Organismus Mensch maßgeblich als Ursache von Massenaussterben gesehen werden kann.
  1. Erläutern Sie die Begriffe biotische und abiotische Selektionsfaktoren.
  1. Im Verlauf der Geschichte wurden verschiedene Theorien zum Ursprung des Lebens entwickelt. Eine der heute geltenden Erklärungen für den Artenwandel begründete Charles Robert Darwin. Nennen und erläutern Sie die vier Annahmen aus denen Darwins Evolutionstheorie besteht.
  1. Unter Gentherapie versteht man die Veränderung von menschlichem Erbgut mit dem Ziel der Heilung oder Linderung von Krankheiten. Erläutern Sie zwei Verfahren der somatischen Therapie.
  1. Benennen Sie die Phasen für die Entstehung und den Verlauf einer Infektionskrankheit. Nennen Sie Möglichkeiten sich vor einer Infektion zu schützen.

Lösungen

Definition der Evolutionsfaktoren:

Mutation = Veränderung des Erbguts

Rekombination = Neuverteilung des vorhandenen Erbguts während der Meiose

Selektion = natürliche Auslese durch die Umwelt

Merkmale von Mutationen:

  • treten zufällig und ungerichtet auf (Auftreten verfolgt keinen direkten Zweck)
  • treten zeitlich spontan auf (Erhöhung der Wahrscheinlichkeit durch Mutagene: chemische Stoffe, Radioaktivität, UV-Strahlung, Röntgenstrahlung)
  • erzeugt neue Variation des genet. Materials (Variabilität von Individuen)

Bedeutung von Mutationen:

Einer der wichtigsten Evolutionsfaktoren – dadurch gelangen neue Allele (= Merkmalsausprägungen) in den Genpool von Populationen.

Laktosetoleranz als Mutation von Vorteil:

Menschen mit Laktosetoleranz besitzen einen Selektionsvorteil gegenüber den anderen Individuen der Population die diese Mutation nicht besitzen

  • Verbreitung der Mutation innerhalb der Population aufgrund erhöhter Fitness, was zur häufigeren Weitergabe an die nächste Generation führt
  • Menschen mit Laktosetoleranz können auf ein breiteres Nahrungsmittelangebot zurückgreifen, stabilieres Immunsystem
  • Laktoseintolerante Menschen können keine Milchprodukte essen – Vitaminmangel, Folgeerkrankungen

Arten der Rekombination:

interchromosomal (zufällige Verteilung der Chromosomen/Chromatiden

intrachromosomal (Crossing-over zw. mütterlichen und väterlichen Chromosomen)

Bedeutung:

  • durch Rekombination ist die Zeugung genet. identischer Nachkommen unmöglich! (durch Austausch der Chromatidenstücke)
  • hohe genetische Variabilität (neu kombinierte/entstehende Chromatide enthalten neue Gen-/ Merkmalskombinationen von Vater und Mutter)
  • aber keine Veränderung des Genpools (Chromatiden enthalten nur Gene/Merkmalsausprägungen der DNA, die bereits bei Vater und Mutter vorhanden sind

Beispiel für anthropogene Selektion:

Unter künstlicher Selektion versteht man die vom Menschen gesteuerte Selektion zur Förderung bestimmter (erwünschter) Merkmale bei Tier- und Pflanzenarten. Hierunter fällt zum Beispiel eine höhere Milchleistung von Kühen oder eine höhere Resistenz von Nutzpflanzen (z.B. Genmais) gegenüber Krankheiten und Umweltbedingungen.

Ebenso dazu zählen die Pflanzenzucht (z.B. Kulturpflanze Weizen) sowie die Kleintierzucht (z. B. Mops).

Mensch als Verursacher von Massenaussterben:

  • Schiffsverkehr – Erdöltankerunfall – Verschmutzung der Weltmeere – Ölverschmutzung vieler Organismenarten – Organismensterben – Belastung verschiedener Ökosysteme
  • Einsatz von Pestiziden in der Landwirtschaft – Vergiftung von Ökosystemen, Mensch und Tieren – Insektensterben, Krankheiten bei Tier und Mensch; höhere Resistenz von Nutzpflanzen (z.B. Genmais) gegenüber Krankheiten und Umweltbedingungen, Selektionsdruck auf Schädlinge
  • Plastikmüll in den Weltmeeren / Microplastik
  • Einsatz von Weichmachern und Aluminium in Verpackungsmaterial
  • Einsatz von Antibiotika und Hormonen in der Tierhaltung
  • Antibiotika – Einsatz wirkt als Selektionsdruck, der die Evolution antibiotikaresistenter Bakterien fördert, Antibiotika wirken nicht mehr – Zunahme der Sterblichkeit nach z. B. Operationen, Infektionskrankheiten

Arten von Selektionsfaktoren:

Biotische Selektionsfaktoren = alle Selektionsfaktoren, die von der belebten Umwelt ausgehen, wobei intraspezifische (innerartlich, z. B. Federkleid als sexueller Selektionsfaktor) und interspezifische (außerartlich, z. B. Räuber-Beute-Beziehung) Faktoren unterschieden werden

Abiotische Selektionsfaktoren = Faktoren, die von einer unbelebten Umwelt ausgehen, wie die Parameter Temperatur, Feuchtigkeit, Wind, Nährstoffe oder Gifte

4 Annahmen der Evolutionstheorie nach Darwin:

Reproduktion: Individuen einer Population (= Gesamtheit aller Individuen einer Art, die an einem Ort leben) erzeugen immer mehr Nachkommen als zu ihrer Arterhaltung eigentlich notwendig wären.

Variation: Die einzelnen Individuen in einer Population sind nie gleich. Sie unterscheiden sich in mehreren Merkmalen.

Selektion: Diejenigen Individuen die zufällig für die vorhandenen Umweltbedingungen besser angepasst sind als andere, haben einen Selektionsvorteil und überleben häufiger. (= natürliche Auslese) Dadurch können sie ihre Gene (Genotyp) und Merkmalsausprägungen (Phänotyp) häufiger in die nächste Generation einbringen, als Individuen, die nicht so gut angepasst sind.

Vererbung: Variationen in den Merkmalen sind zu einem gewissen Teil vererbbar.

Verfahren der somatischen Therapie (betrifft die Körperzellen):

Ex-vivo-Verfahren: Hier werden dem Patienten Knochenmark- oder Hautzellen entnommen und außerhalb des Körpers kultiviert. Diese Zellen werden dann genetisch verändert, z. B. durch Einfügen des intakten Gens. Anschließend müssen die Zellen, die das Gen aufgenommen haben, selektiert und wieder vermehrt werden. Nur werden diese Zellen dem Patienten wieder injiziert.

In-vivo-Verfahren: Hier werden dem Patienten keine Zellen entnommen, sondern die Erbinformation wird dem Körper ähnlich wie eine Impfung zugeführt. Dabei können veränderte Viren verwendet werden, die auch unter normalen Umständen ihr Erbgut in fremde Zellen einbringen. Wenn man das Erbgut der Viren entsprechend verändert hat, injizieren diese auch das gewünschte Gen. Dabei muss die Behandlung aber an genau definierten Stellen wirken, da sonst an den falschen Stellen im Körper unerwünschte Genprodukte hergestellt werden würden. Außerdem muss der Virus “entschärft” werden, d. h. er selbst darf keine Krankheit auslösen.

Verlauf einer Infektionskrankheit: Infektion – Inkubationszeit – 1. Krankheitsstadium – 2. Krankheitsstadium – Genesung / Folgeerkrankung / Tod

Infektionsschutz:

Hände schütteln vermeiden, Abstand halten, Stoßlüften, Husten / Niesen in die Armbeuge, Atemschutzmaske, Desinfektionsmittel benutzen

Schutzimpfungen (aktive/passive Immunisierung)

Immunsystem prophylaktisch stärken durch gesunde, vitaminreiche Ernährung und Bewegung an der frischen Luft

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