Mechanizmy ewolucji i genetyka populacji – zadania maturalne z biologii

Zadanie 1

1. 1.1 Za odrębne gatunki biologiczne uznaje się populacje, które: (1 pkt)

   • A. różnią się ubarwieniem
   • B. zajmują różne siedliska
   • C. mają różną liczebność
   • D. są od siebie izolowane rozrodczo
   Pokaż odpowiedź

   Odpowiedź: D. są od siebie izolowane rozrodczo

   Według biologicznej koncepcji gatunek to izolowana pula genowa – osobniki różnych gatunków nie krzyżują się albo nie dają płodnego potomstwa.

2. 1.2 Wyjaśnij, dlaczego zmienność genetyczna populacji jest warunkiem działania doboru naturalnego. (1 pkt)

   Pokaż odpowiedź

   Odpowiedź: Dobór naturalny faworyzuje osobniki o korzystnych, dziedzicznych cechach – częściej przeżywają i przekazują swoje allele potomstwu. Bez zmienności genetycznej nie byłoby różnic, między którymi dobór mógłby „wybierać”, i częstości alleli by się nie zmieniały.

   Dobór działa na różnice dziedziczne między osobnikami. Bez nich wszystkie osobniki miałyby tę samą szansę przekazania tych samych alleli.

3. 1.3 Oceń, czy podane informacje są prawdziwe. (1 pkt)

   • . Skamieniałości są jednym ze źródeł wiedzy o przebiegu ewolucji.
   • . Ewolucja zbieżna prowadzi do powstania narządów homologicznych.
   • . Radiacja adaptacyjna to powstanie z jednej formy wyjściowej wielu gatunków przystosowanych do różnych nisz.
   Pokaż odpowiedź

   Odpowiedź: true, false, true

   Skamieniałości dokumentują dawne formy życia. Ewolucja zbieżna daje narządy analogiczne – podobne funkcją, a różne pochodzeniem. Przykładem radiacji adaptacyjnej są zięby Darwina.

Zadanie 2

W populacji liczącej 10 000 osób na chorobę dziedziczoną autosomalnie recesywnie choruje średnio 1 osoba na 2500. Przyjmij, że populacja znajduje się w stanie równowagi Hardy’ego–Weinberga.

1. 2.1 Oblicz częstość allelu recesywnego (q) i allelu dominującego (p) w tej populacji. Przedstaw obliczenia. (1 pkt)

   Pokaż odpowiedź

   Odpowiedź: q² = 1 : 2500 = 0,0004; q = √0,0004 = 0,02; p = 1 − 0,02 = 0,98.

   Chorzy to homozygoty recesywne, więc q² = 1/2500 = 0,0004. Pierwiastek daje q = 0,02. Ponieważ p + q = 1, p = 0,98.

2. 2.2 Oblicz, jaki odsetek osób w tej populacji stanowią heterozygotyczni nosiciele allelu choroby. Przedstaw obliczenia. (1 pkt)

   Pokaż odpowiedź

   Odpowiedź: 2pq = 2 · 0,98 · 0,02 = 0,0392, czyli ok. 3,92% (ok. 392 osoby).

   Częstość heterozygot wynosi 2pq = 2 · 0,98 · 0,02 = 0,0392, czyli ok. 3,9% populacji (ok. 392 osoby na 10 000). Nosicieli jest więc prawie sto razy więcej niż chorych.

3. 2.3 Podaj dwa warunki, które musi spełniać populacja, aby częstości alleli pozostawały w niej stałe z pokolenia na pokolenie (równowaga Hardy’ego–Weinberga). (1 pkt)

   Pokaż odpowiedź

   Odpowiedź: Populacja musi być bardzo liczna; osobniki muszą kojarzyć się losowo.

   Równowaga Hardy’ego–Weinberga wymaga: bardzo dużej populacji, losowego kojarzenia się osobników, braku mutacji, braku migracji (przepływu genów) i braku doboru naturalnego.

4. 2.4 Wyjaśnij, dlaczego dryf genetyczny ma większe znaczenie w małych populacjach niż w dużych. (1 pkt)

   Pokaż odpowiedź

   Odpowiedź: Dryf genetyczny to losowe zmiany częstości alleli. W małej populacji przypadkowe zdarzenia (np. śmierć lub rozmnożenie się kilku osobników) silnie zmieniają częstość alleli i mogą doprowadzić do utraty lub utrwalenia allelu, a w dużej populacji takie losowe odchylenia się uśredniają.

   Dryf to losowe zmiany częstości alleli (np. wynikające z tego, które osobniki przypadkiem się rozmnożą). W małej populacji takie przypadkowe zdarzenia silnie zmieniają pulę genową – allele mogą zniknąć lub się utrwalić; w dużej losowe odchylenia się równoważą.

5. 2.5 Efekt założyciela polega na tym, że: (1 pkt)

   • A. dobór naturalny eliminuje osobniki najsłabsze
   • B. mutacje powstają częściej w małych populacjach
   • C. populacja rośnie wykładniczo po zasiedleniu nowego terenu
   • D. nowa populacja założona przez niewielką grupę osobników ma pulę genową odmienną od populacji wyjściowej
   Pokaż odpowiedź

   Odpowiedź: D. nowa populacja założona przez niewielką grupę osobników ma pulę genową odmienną od populacji wyjściowej

   Efekt założyciela to szczególny przypadek dryfu: kilku założycieli niesie przypadkowy fragment puli genowej, więc częstości alleli w nowej populacji mogą się bardzo różnić od wyjściowych (np. częste choroby genetyczne w izolowanych społecznościach).