Evolutionsbiologie (Fach) / Evolutionsbiologie HB WS 17/18 (Lektion)

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Gesamter Stoff für E-Klausur am 13.02.18

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  • Evolution bedeutet einen lang andauernden Prozess, der nur schwer direkt zu beobachten ist Falsch. Evolutionäre Prozesse können sehr wohl sehr rasant ablaufen und direkt im Freiland oder im Labor beobachtet werden (Beispiel HI-Viren, Guppies). Somit ergibt sich die Möglichkeit, Vorhersagen aus der Evolutionstheorie experimentell zu überprüfen.
  • Selbstmord ist mit der Theorie der natürlichen Selektion nicht vereinbar. Falsch: Selbstmord kommt in vielen Tiergruppen vor (Schnecken, Insekten, Spinnentiere). Natürliche Selektion fokussiert nicht auf dem Überleben, sondern auf dem Fortpflanzungserfolg. Ein Männchen der Witwenspinne (Latrodectus hasselti) erhöht seinen Fortpflanzungserfolg, wenn es sich selbst als Futter zur Verfügung stellt und so dafür sorgt, dass möglichst viele seiner Nachkommen überleben. Eine solche Strategie ist vor allem sinnvoll, wenn potentielle Paarungspartner rar und die Chancen einen weiteren Partner zu finden gering sind.
  • Beschreibt folgende Aussage adäquat die Charles Darwin zugeschriebene Aussage zu 'Survival of the fittest': Am fittesten sind Organismen mit solchen Eigenschaften, die ihr Überleben und einen hohen Fortpflanzungserfolg sichern. Dieses Statement ist... Falsch. Richtig ist allerdings, dass die Reprodutivität (Erzeugung von zeugungsfähigen Nachkommen) über das Maß an evolutionärer Fitness entscheidet.
  • Wissenschaft basiert auf der Akzeptanz neuer Beweise. Wissenschaftler lehnen eine Theorie ab, wenn die Daten gegen diese Theorie sprechen. Richtig. Im Gegensatz zur Religion basiert Wissenschaft auf Beobachtung und Experiment nicht auf Glauben. Eine alternative Hypothese zur Evolutionstheorie müsste alle Beobachtungen ebenso gut erklären wie diese und bis dato gibt es keine die das kann. 
  • Gruppenselektion spielt als Motor der Evolution lediglich eine untergeordnete Rolle. Richtig! Gruppenselektion funktioniert in der Regel nicht, da die Korrelation zwischen einem bestimmten Merkmal und dem Fortpflanzungserfolg für Gruppen i.d.R. sehr viel geringer ist als bei Individuen; Individuen in ihrem Reproduktionserfolg sehr viel stärker variieren als Gruppen; die Generationszeit von Individuen kürzer ist als die von Gruppen und Gruppen nur sehr selten wirklich abgeschlossen sind (s. S. 44 Stearns Hoekstra). Verfolgen Sie jedoch dazu die derzeit neu aufgeflammte Diskussion um group selection, Stichwort multi-level selection.
  • Wenn die Fähigkeit einer Antilope, schneller zu laufen, sowohl die Fluchtfähigkeit vor Räubern erhöht, als auch den Grundumsatz und damit die benötigte Nahrung steigert, dann handelt es sich um etwas, was in der Evolutionsbiologie als ... 1.)Disruptive Selektion 2.)allopatrisches Prinzip 3.)Trade-off 3.) Trade-off Hier wird die Begünstigung eines Merkmals durch die Entstehung von 'Kosten' in anderen Merkmalen 'erkauft'; es wird durch die Anpassung schnellere Beute zu ergreifen, ein Kompromiss erzwungen.
  • Der Phänotyp... a) spiegelt immer Variation im Genotypen wider b) bezieht sich nur auf anatomische und morphologische Merkmale c) ist die Ebene, auf der Selektion wirkt c.) der vom Genotypen bestimmte 'Genkontainer'=Phänotyp mit all seinen Eigenschaften interagiert mit seiner Umwelt und ist somit Gegenstand natürlicher Selektion. Phänotyp= Summe aus: Morphologische und physiologische Merkmale + Verhalten, welche durch Genotyp und natürliche Selektion/Umwelt beeinflusst werden
  • Nimm folgende Bedingungen an: a) Es gibt Variation im individuellen Reproduktionserfolg b) Verschiedene Individuen unterscheiden sich hinsichtlich eines Merkmals und diese Variation ist zumindest zum Teil erblich c) Es gibt eine signifikante Korrelation zwischen den verschiedenen Merkmalsausprägungen und dem individuellen Reproduktionserfolg Welche der folgenden Aussagen ist richtig? (Mehrere Antworten sind möglich) 1.)Wenn a) und b) richtig sind, aber c) nicht, handelt es sich um natürliche Selektion 2.)Wenn a) richtig ist und b) nicht, kann c) nicht richtig sein 3.)Wenn a) und b) richtig sind, aber c) nicht handelt es sich um neutrale Evolution 4.)Wenn a), b) und c) richtig sind wirkt die adaptive Evolution 1.)Wenn a) und b) richtig sind, aber c) nicht, handelt es sich um natürliche Selektion   Nein! Gibt es keine signifikanten Unterschiede im Reproduktionserfolg von Individuen mit unterschiedlichen Merkmalsausprägungen, handelt es sich um neutrale Evolution. 2.)Wenn a) richtig ist und b) nicht, kann c) nicht richtig sein   Nein! a) und b) sind grundsätzlich richtig für die Idee der Evolution. c) spezifiziert, ob es sich um neutrale oder um adaptive Evolution handelt. Gibt es eine Korrelation zwischen den verschiedenen Merkmalsausprägungen und dem individuellen Reproduktionserfolg ist die natürliche Selektion am Werk. Gibt es sie nicht, wirkt lediglich die genetische Drift 3.)Wenn a) und b) richtig sind, aber c) nicht handelt es sich um neutrale Evolution   4.)Wenn a), b) und c) richtig sind wirkt die adaptive Evolution   Richtig!Richtig sind c) und d): Notwendige Bedingungen für beide Formen der Evolution sind sowohl verschiedene vererbare Varianten eines bestimmten Merkmals als auch individuelle Unterschiede im Reproduktionserfolg. Damit es sich jedoch um adaptive Evolution handelt, muss beides miteinander korreliert sein, dass heißt, dass der Reproduktionserfolg derjenigen Individuen mit einem bestimmten Merkmal deutlich höher sein muss, als der der Individuen ohne dieses Merkmal. Findet sich kein solcher Zusammenhang, handelt es um neutrale Evolution.
  • Mathematische Modell zur Evolution adaptiver Merkmale a) sind unnütz, da sie evolutionäre Phänomene nur unzureichend erklären b) sind wichtige Vereinfachungen, um adaptive Evolution experimentell zu überprüfen c) sollen irgendwann zu einem einheitlichen Modell der Evolutionstheorie zusammengefügt werden b.) Es stimmt, dass Modelle nur unzureichend die 'evolutionäre Realität' abbilden, sie dienen aber als vereinfachende Sichtweisen auf ein sehr komplexes Phänomen. Modelle formulieren eine Ausgangsannahme und erlauben einem die Abweichungen von dieser Annahme zu quantifizieren, und damit die Eignung eines Modell für die Beschreibung eines evolutionären Phänomens herauszuarbeiten (z.B. Lack-Clutch size). Also ist diese Antwort richtig!
  • Was versteht man unter der additiven genetischen Varianz? a.)Die additive genetische Varianz ist die Varianz von denjenigen Effekten, die auf der Reaktion auf Selektion beruhen b.)Die additive genetische Varianz ist die Summe der genetischen Varianz vieler verschiedener Merkmale a.) Die additive genetische Varianz beschreibt den Teil der genetischen Varianz, der aufgrund genotypischer Unterschiede durch Selektion modifizierbar ist. (s.S. 90) a.) Additive genetische Varianz = Anteil der genetischen Varianz, welcher durch Unterschiede im Genotyp durch Selektion modifizierbar ist
  • Welche Merkmale haben meist die geringere Heritabilität (Erblichkeit von Merkmalen/Eigenschaften. Ihre phänotypische Herausbildung wird durch Umwelt + Genotyp beeinflusst)? 1.) Fitnessbezogene Merkmale haben durchschnittlich eine geringere Heritabilität als morphologische Merkmale, die nicht direkt fitnessrelevant sind 2.) Morphologische Merkmale, die nicht direkt fitnessrelevant sind, haben durchschnittlich eine geringere Heritabilität als fitnessbezogene Merkmale 1.) Fitnessbezogene Merkmale haben durchschn. eine geringere Heritabilität als morphologische Merkmale, die nicht direkt fitnessrelevant sind.
  • Von einem Merkmal im Phänotyp auf den Genotyp zu schließen gelingt normalerweise nicht bei ... a.) der Populationsgenetik b.) der quantitativen Genetik c.) der qualitativen Genetik b.) der quantitativen Genetik, welche sich mit den erblichen Komponenten eines Merkmals auseinandersetzt , die kontinuierlich auf einer Skala (Größe, Gewicht, Milchproduktion bei Kühen) gemessen werden. Komplexe Genotyp-Phänotyp-Beziehungen. zu qualitativen Genetik: Direkte Korrelation von Genlocus mit Phänotyp: Genotyp->Phänotyp (z.B. Blutgruppen, Fellfarbe)
  • Das Hardy-Weinberg-Gesetz In einer sich zufällig verpaarenden diploiden Population kommt ein Gen in Form des dominanten Allels A und des rezessiven Allels a vor. Die Allelfrequenz des dominaten Alllels ist 0.7. Welche Fequenz hat dann das rezessive Allel und mit welchen Wahrscheinlichkeiten wird welcher Genotyp entstehen? 1.) Solange die Allelfrequenz des rezessiven Allels nicht bekannt ist, kann die Frage nicht beantwortet werden. 2.) Die Allelfrequenz des rezessiven Allels ist 0.3, da die Summe der Allelhäufigkeiten 1 ergeben muss. Entsprechend sind 30 % der Individuen der Populationen mit dem rezessiven und 70 % mit dem dominanten Genotyp ausgestattet. 3.) Die Allelfrequenz des rezessiven Allels ist 0.3, da die Summe der Allelhäufigkeiten 1 ergeben muss. Der Genotyp AA wird mit 49 % Wahrscheinlichkeit erzeugt, der Genotyp aa mit 9 % und der heterozygote Typ Aa mit 42 % Wahrscheinlichkeit 4.) Die Allelfrequenz des rezessiven Allels ist 0.3, da die Summe der Allelhäufigkeiten 1 ergeben muss. Der Genotyp AA wird mit 67 % Wahrscheinlichkeit erzeugt, der Genotyp aa mit 3 % und der heterozygote Typ Aa mit 30 % Wahrscheinlichkeit 3.)  Richtig! Näheres findet ihr auf den Seiten 517-518
  • Bei Studien an Personen, welche in den Niederlanden zu Zeiten der durch ein Nahrungsembargo der deutschen Besatzer hervorgerufene Hungersnot 1944/45 ausgetragen wurden, wurde gezeigt, dass sie auch im Vergleich zu jüngeren/älteren Geschwistern zu Adipositas (Fettleibigkeit) neigen mit entsprechenden Komplikationen (Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Diabetes). Genotypisch zeigte sich bei vielen Personen, deren Mutter in der frühen Schwangerschaft Hunger litt, noch Jahre später eine relativ geringe Methylierung am IFG-2 Gen, welches an Zellwachstum und -teilung beteiligt ist. Dies ist ein Indiz dafür, dass dieses Phänomen 1.) durch maternale Effekte beeinflusst wird. 2.) ein Beispiel für genetic imprinting ist. 3.) durch paraloge Gene beeinflusst wird. 4.) durch Fastfood hervorgerufen wird. 1.) Maternale Effekte = Phänotyp-betreffende Effekte (Prädetermination) auf Nachkommen, welche durch Mutter während der Oogenese (Eizellenbildung- und reifung bzw. Gametenentwicklung) erzielt werden. Diese Effekte werden durch Genprodukte der Mutter (mRnas, Proteine, maternale Gene) oder niedermolekulare Substanzen während der Oogense erzielt.
  • Reaktionsnormen sind essentiell, um bewerten zu können, ob eine Eigenschaft generell durch natürliche Selektion begünstigt/benachteiligt werden kann. Allerdings ist es ausreichend, ein Reaktionsnorm für einen Genotypen zu bestimmen. a.) richtig b.) falsch b.) falsch Reaktionsnormen=Genotyp<->Phänotyp-Zusammenhang, wird vererbt und bestimmt, inwiefern Merkmal X durch Umwelteinflüsse geprägt werden kann. (falsch) das ist richtig, denn obwohl Reaktionennormen wichtig für das Verständnis für das mögliche Wirken von natürlicher Selektion auf eine Eigenschaft ist, kann man diesbezüglich keine Aussage formulieren, wenn man die Reaktionsnorm für nur einen Genotyp kennt. Denn sollte die Reaktionsnorm für alle Genotypen gleich sein, kann die Eigenschaft nicht selektiert werden. Nur wenn die Reaktionsnormen unterschiedliche sind, d.h. die daraus abzulesende Sensitivität (Steigung) vom Genotyp abhängig, kann Selektion wirken.
  • Die phänotypische Plastizität kann anhand der grafischen Darstellung der Reaktionsnorm abgelesen werden! 1.) korrekt 2.) falsch 1.) korrekt Phänototypische Plasizität= Fähigkeit eines Genotypes, in unterschiedlichen Habitaten unterschiedliche Phänotypen auszubilden. (Plastizität = "Dehnbarkeit/Anpassbarkeit" des Genotypes) Umso plastischer, umso höher die Diversität an möglichen Phänotypen  Reaktionsnormen=Genotyp<->Phänotyp-Zusammenhang, wird vererbt und bestimmt, inwiefern Merkmal X durch Umwelteinflüsse geprägt werden kann. Bandbreite an möglichen Phänotypen/ festgelegte Grenzen
  • Was ist eine Homeobox? a.) Ein Zellkompartiment, indem sich die alle wichtigen Transkriptionsfaktoren befinden b.)Die Homeobox ist eine Sequenz wichtiger Kontrollgene, die für ein hochkonserviertes Proteinsegment kodieren, das die Schlüsselstelle eines Transkriptionsfaktors darstellt c.) Eine kontrollierende Gensequenz, die sicherstellt, dass umweltinduzierte Entwicklungsantworten im Gleichgewicht zwischen direktionaler und stabilisierender Selektion stattfinden b.) Die Homeobox (darunter auch die in allen bekannten Tieren vorkommenden Hox-Gene, welche ebenfalls für Transkriptionsfaktoren codieren und diese somit anschalten. Die angeschalteten Transkriptionsfaktoren sind strukturgebend, Hox-Gene sind dies nicht), ist allerdings nur eine von mehreren Boxen. Diese Boxen sind hochkonservierte DNA-Sequnzen, die für bestimmte Proteine kodieren. Jede Box repräsentiert eine andere Familie von Transkriptionsfaktoren (Entwicklungskontrollgene), die wiederum über ihre Struktur, nicht über ihre Funktion zusammengefasst werden.
  • Einige Gene kontrollieren die Expression anderer Gene, indem sie Proteine produzieren, die an spezifischen Kontrollregionen der Zielgene binden. Wie werden diese Proteine genannt? 1.) Steuerhormone 2.) Kontrollpeptide 3.) Transkriptionsfaktoren 4.)Second Messengers 3.) Transkriptionsfaktoren (=die eben genannten Proteine), welche an spezifischen Kontrollregionen der Zielgene binden. Dort aktivieren sie den Promoter (als Transkriptionseröffner) oder reprimieren (Aktivierung des Repressors, welcher die Transkription verhindert) Allerdings unterliegt nicht die gesamte Kontrolle der Genexpression den Transkriptionsfaktoren, aber sie sind die präzisesten und dabei flexibelsten und stärksten Genexpresssion kontrollierenden Faktoren.
  • Ordnet den folgenden Beschreibungen durch Einfügen von 1-3 jeweils das richtige Artkonzept zu! 1. Arten sind Gruppen von Organismen, die hinsichtlich ihrer baulichen (oder biochemischen) Merkmale von anderen solchen Gruppen unterschieden werden können 2. Arten sind monophyletische Gruppen, die sich aus der kleinsten erkennbaren Einheit von Organismen zusammensetzen, bei denen es ein Muster von Vor- und Nachfahren gibt. Eine beginnt nach einer Spaltung zu existieren und endet durch ihre eigene Spaltung oder durch das Aussterben aller Individuen der entsprechenden Art. 3. Arten sind Gruppen von tatsächlich oder potenziell sich kreuzenden Populationen, die reproduktiv isoliert sind von anderen solchen Gruppen. a.) Das typologische Artkonzept b.) Das phylogenetische Artkonzept c.) Das biologische Artkonzept 1.) a.) typologisches Artkonzept (auch morphologisches Artkonzept) 2.) b.) phylogenetisches Artkonzept (auch evolutionäres Artkonzept) 3.) c.) biologisches Artkonzept
  • Was versteht man unter kryptischen Arten? 1.) Arten, die phänotypisch nicht unterschieden werden können. 2.) Arten, die bis dato unentdeckt sind. 1.) Kryptische Arten kommen wohl weitaus häufiger vor, als erwartet. Weitverbreitet sind sie bei den marinen Gruppen so z. B. bei Korallen, Seepocken oder Copepoden. Kryptische Arten können erst mit Hilfe molekulargenetischer Methoden als solche erkannt werden. (was natürlich die gleichen Probleme birgt wie bei dem phylogenetischen Artkonzept) (s. S: 285). Arten, die noch nicht entdeckt sind, sind ja noch nicht entdeckt und können ergo auch nicht als Art definiert sein.
  • Welche der folgenden Gruppen bergen Probleme für das biologische Artkonzept? a.) Hybride und Individuen, die räumlich so getrennt sind, dass sie de facto nicht aufeinandertreffen können b.) Asexuelle Organismen und Hybride c) Asexuelle Organismen und Individuen, die räumlich so getrennt sind, dass sie de facto nicht aufeinandertreffen können b.) Asexuelle und Hybride Für die Definition des biologischen Artbegriffs ist es irrelevant ob es in der Realität möglich ist, dass es zu einer Verpaarung kommt, viel mehr ist ausschlaggebend ob es theoretisch möglich wäre, dass es zu einer erfolgreichen Verpaarung kommt (s. S. 281 – 282)
  • Welche Rolle kann sexuelle Selektion bei der Artbildung spielen? a.) Sobald reproduktive Isolation hergestellt ist, werden die neu entstandenen Arten auf Grund der sexuellen Selektion auf Merkmale bei Männchen und Weibchen rasch divergieren b.) Veränderungen in der Partnerpräferenz in einem frühen Stadium der Artaufspaltung, die auf sexueller Selektion beruhen, können letzlich zur reproduktiven Isolation führen. b.) Veränderungen in der Partnerpräferenz in einem frühen Stadium der Artaufspaltung, die auf sexueller Selektion beruhen, können letzlich zur reproduktiven Isolation führen. Richtig! sexuelle Selektion kann zu sympatrischer Artbildung (Entstehung neuer Arten im Ursprungsgebiet der Ursprungsart) führen. Dazu muss keine reproduktive Isolation hergestellt sein (s.S. 296 – 299 für eine Reihe von Beispielen). Merke auch hierzu: Allopatrische Artbildung: Durch geographische Isolation (von mindetstens 2 Teilpopulation) der Ursprungsart. (Neue) Arten divergieren durch untersch. Mutationen, nicht vorhandenem Genfluss und unterschiedlichen Selektionsfaktoren auseinander. Parapatrische Artbildung: Mittelpunkt zwischen sympatrischer und allopatrischer Artbildung. Neue Arten besiedeln aneinander angrenzende Gebiete, es findet in den Grenzregionen geringer Genfluss statt. Die daraus entstandenen Hybride weisen eine geringere Fitness auf als Nicht-Hybride. Durch die unterschiedlichen Siedlungsgebiete/Habitate-> untersch. Selektionfaktoren->Divergenz zwischen den "neuen Arten", vollständige Fortpflanzungsbarriere möglich.
  • Welches sind die drei wesentlichen Äste im Tree of Life? a.) Pflanzen, Tiere und Pilze b.) Bakterien, Algen und Protozoen c.) Mitochondrien, Chloroplasten und Nuclei d.) Archaebakterien, Bakterien und Eukaryoten d.) Archaebakterien, Bakterien und Eukaryoten
  • Gemeinsame abgeleitete Merkmale 1.) Sind phylogenetisch betrachtet ohne Informationswert 2.) Heißen Symplesiomorphien 3.) Heißen Synapomorphien 4.) Werden benutzt, um Außengruppen zu definieren 3.) Heißen Synapomorphien Eine Synapomorphie beschreibt ein Merkmal, das allen von allen Mitgliedern einer Gruppe (z.B. Säugetiere mit Milchdrüsen) geteilt wird, nicht aber von Arten anderer Gruppen. Eine Synplesiomorphie hingegen wird sowohl von den Mitgliedern einer Gruppe als auch von Mitgliedern verwandter Gruppen geteilt . Für die Erstellung von Stammbäumen sind Synapomorphien von größtem Informationswert (S. 318 – 319) Thema= Teilaspekt der Kladistik ( Methode der Evolutionsbiologie)
  • Zwei Arten zeigen sowohl hinsichtlich ihrer äußeren morphologischen Merkmale, als auch hinsichtlich ihrer genetischen Information starke Ähnlichkeiten zueinander. Dann,... a.) zeigen Homologie und Orthologie hier wie immer einen Zusammenhang b.) handelt es sich hier vermutlich um relativ nah verwandte Arten c.)muss es sich hier um apomorphe Merkmale handeln d.) zeigen Homologie und Orthologie hier keinen Zusammenhang b.) handelt es sich hier vermutlich um relativ nah verwandte Arten Homologe Eigenschaften = zwei oder mehr Arten einen gemeinsamen Vorfahren habenEs gibt 3 Kriterien I. das Kriterium der Lage-> Trotz Divergenz in Arme, Flügel, Vorderbeine und Flossen, die Grundstruktur ist erhalten II. das Kriterium der Stetigkeit (gleicher Weg der Entwicklung)-> Unterschiedliche Lage, aber Entstehung und fossile/rezente Zwischenformenerlaubt Homologisierung-> Schwimmblase der Fische, Lunge der Landwirbeltiere; Zwischenglied sind LungefischeIII. das Kriterium der spezifischen Qualität und Struktur-> Unterschiedliche Lage, aber Übereinstimmung vieler Sondermerkmale und Komplexitäterlaubt Homologisierung-> Vertebratenzähne und Hautschuppen der Haie Konvergente Strukturen sind analog, nicht homolog-> oberflächliche Ähnlichkeiten, aber kein gemeinsamer Vorfahre (keine Monophylie)->Homoplasie: alles außer ein gemeinsamer Vorfahre hat zu Ähnlichkeiten geführt (morphologische Ähnlichkeit oftmals auf ähnlichen Selektionsdruck zurückzuführen)
  • Wie nennt man eine Gruppe von Arten, die alle auf einen gemeinsamen Vorfahren zurückzuführen sind jedoch nicht alle Arten beinhalten, die von diesem gemeinsamen Vorfahren abstammen? w.) Monophyletisch x.) Polyphyletisch y.) Quasiphyletisch z.) Paraphyletisch z.) Paraphyletisch (unnatürliche Gruppe) Ein populäres Beispiel für ein Paraphylum sind die so genannten „Reptilien“. Klassischerweise werden die Vögel nicht zu den „Reptilien“ gezählt, müssten sie aber, da sie eine Schwestergruppe zu den Krokodilen bilden (s. S. 312) Monophyletisch (Natürliche Gruppe):  Gruppen stammen von einem gemeinsamen Vorfahren, welcher nicht der Vorfahre irgendeineranderen Gruppe ist; Felidae (Zweig der Katzen) sind eine monophyletische Gruppe (alle Mitgliederdieser Gruppe sind aller miteinander näher verwandt als zu allen anderen außerhalb dieserGruppe) Polyphyletische Gruppe: Gruppen, die unterschiedliche gemeinsame Vorfahren haben. Beispiel: Die Würmer („Vermes“) umfassen verwandtschaftlich weit voneinander entfernte Gruppen. Weitere Beispiele sind die warmblütigen Tiere („Endothermia“), Wasservögel, Süßwasserfische und Bäume.
  • Phylogenetisch verwandt sind Arten, die Mono.) Gleich aussehen. Di.) Ähnliche Kontrollgene haben. Tri.) Mehr rezente Vorfahren miteinander teilen als mit anderen Arten. Tetra.) Auf dem gleichen Kontinent leben. Tri.) Mehr rezente Vorfahren miteinander teilen als mit anderen Arten. Gleiches Aussehen heißt nicht unbedingt Verwandtschaft. Vielmehr können sich als Antwort auf ähnliche ökologische Zwänge morphologisch ähnliche Anpassungen mehrfach unabhängig (konvergent) entwickelt haben. Kontrollgene wiederum können über die Artgrenzen hinweg ähnlich sein, während das gemeinsame Vorkommen auf einem Kontinent keinerlei Aussagekraft besitzt. Schließlich ist die geographische Lage der Kontinente auch nicht fix, zudem sollte die Verbreitungsfähigkeit der Arten nicht unterschätzt werden. (s.S. 311). Arten sind also umso verwandter je jünger der letzte gemeinsame Verwandte (s.S. 311). Phylogenetisches/evolutionäres Artkonzept: Artentstehung durch Abspaltung, Artenauflösung durch Tod aller Artvetreter oder durch erneute Abspaltung
  • Welche der folgenden Merkmale sind das Produkt intrasexueller Selektion bei Männchen? 1.)Erhöhte Körpergröße im Vergleich zu Weibchen und beeindruckende Waffen, die bei Weibchen nicht vorkommen 2.) Prachtgefieder wie die Schmuckfedern von Birkhühnern 3.) Die Morphologie der männlichen Gonaden 4.) Effizienz der Nahrungsaufnahme 1.)Erhöhte Körpergröße im Vergleich zu Weibchen und beeindruckende Waffen, die bei Weibchen nicht vorkommen Der intrasexuelle Wettbewerb (Wettbewerb innerhalb eines Gechlechtes) um Paarungspartner kann zu erstaunlichen Geschlechtsdimorphismen führen. So können männliche Seeelefanten beispielsweise bis zu sechsmal schwerer werden als die Weibchen. Die Anzahl der Weibchen pro Harem korreliert dabei stark mit der Körpergröße und nur das durchsetzungsfähigste Drittel der Männchen kommt überhaupt zur Fortpflanzung. Antwort b ist ein Beispiel für intersexuelle Selektion ( das Geschlecht mit höherem Aufwand, meistens das Weibchen (Ausnahme z.B.: Odins- und Thorshünchen) wählt Paarungspartner nach bestimmtem Merkmal(en) aus. In Ausnahmezuständen wie z.B. Nahrungsknappheit kann auch das Männchen wählen) , das kann c) auch sein, allerdings kann die Morphologie der Gonaden auch Aufschluss über das Paarungssystem einer Art machen (s.S. 254-255).
  • Welche beiden Prozesse treiben die sexuelle Selektion maßgeblich? a.) Gute Gene oder Sexy Sons b.) Wettbewerb um Paarungspartner und Partnerwahl c.) Geschlechtsdimorphismus d.) Leks und Harems (Teil der Polygamie, 1 Männchen + Mehrere Weibchen + Nachkommen) b.) Wettbewerb um Paarungspartner und Partnerwahl Der Wettbewerb um Partner treibt die sexuelle Selektion. Dabei ist es nicht maßgeblich, ob es sich um inter- oder intrasexuelle Selektion handelt. Meist ist es schlicht so, dass die Männchen sich häufiger verpaaren können als Weibchen und ihnen weniger Kosten entstehen. Weibchen haben in der Regel mindestens durch die höheren Eireifungskosten höhere Ausgaben, von Kosten durch interne Fertilisation, Brutpflege etc ganz zu schweigen. Deswegen gilt für Weibchen in besonderem Maße Muttis leicht abgewandelter Leitsatz: „Drum prüfe wer sich lange bindet, ob er nicht was besseres findet!“ Für Männchen hingegen gilt: „Nimm was du kriegst!“ S. 246-247
  • Wie entstand sexuelle Selektion? Mono.) Erst kam Sex, es folgte Anisogamie, die in Geschlechtern mündete, und schließlich sexuelle Selektion Di.) Erst kam die Anisogamie, dann der Sex, dann sexuelle Selektion Ihre Lösung ist falsch. Tri.) Erst kam Sex, dann die sexuelle Selektion, die die Geschlechter schuf, in der Folge entwickelten sich schließlich unterschiedlich große Gameten (Anisogamie) Mono.) Erst kam Sex, es folgte Anisogamie (Gegengeschlechtliche Gameten: Größendiskrekanz. Größerer Gamet= Weibchen), die in Geschlechtern mündete, und schließlich sexuelle Selektion Sex kam bereits bei den Einzellern auf. Damit wurde der Genpool ein bißchen durchmischt. Es folgten die Paarungstypen, das sind zwei genetisch unterschiedlich Eltern, damit wurde sicher gestellt, dass es auch wirklich zu einer Rekombination kam und sich nicht zwei genetisch identische Individuen paarten. Bei Arten, bei denen sich lediglich zwei Paarungstypen manifestierten war der Grundstein für die Anisogamie bzw. die beiden Geschlechter gelegt. Eine Selektion in Richtung großer energiereicher Gameten auf der einen und kleiner, schnell produzierbarer, mobiler Gameten auf der anderen Seite hat starke Vorteile gegenüber intermediären ("in der Mitte liegend" hinsichtlich Größe) Gameten. Individuen mit den größeren Gameten sind per Definitionem weiblich, die mit den kleineren männlich. Und hier liegt die Ursache für die sexuelle Selektion: Die maximale Anzahl Nachkommen wird für Weibchen durch die Anzahl der produzierten Gameten begrenzt, Männchen können endlos Gameten produzieren, müssen aber entsprechend die Weibchen zur Verschmelzung finden. (s. S. 251 – 252)
  • Was versteht man unter „Muller's Ratchet“ X.) In asexuellen Populationen erhöht sich der Anteil schädlicher Mutationen immer weiter, in sexuellen kann Rekombination hingegen für ein Verschwinden schädlicher Mutationen sorgen y.) Schädliche Mutationen akkumulieren sowohl in sexuellen als auch in asexuellen Populationen immer weiter, nur vollzieht sich diese Akkumulation in asexuellen Populationen schneller X.) In asexuellen Populationen erhöht sich der Anteil schädlicher Mutationen immer weiter, in sexuellen kann Rekombination hingegen für ein Verschwinden schädlicher Mutationen sorgen Muller`s Ratchet (ratchet = Ratsche, Sperrklinke. Sperrklinken lassen sich nur in eine Richtung drehen->Asexuelle drehen sich hinsichtlich der Verbreitung von schädlichen Mutationen nur in eine Richtung (zu ihrem Nachteil) bietet einen möglichen Mechanismus, der die Nachteile der sexuellen Fortpflanzung aufzuwiegen vermag. Sexuelle Vermehrung ist in höchsten Maße kostspielig, nicht nur sinkt die Vermehrungsrate um 50%, da ja jeweils nur die Hälfte des eigenen Erbguts mit in den Nachwuchs eingeht, sondern es fallen auch eine Menge sekundärer Kosten an (Partnersuche, attraktive Merkmale, etc.). Asexuelle Organismen haben aber ein Problem: Sie werden ihre schädlichen Mutationen nicht los! Der einzige Weg, sie los zu werden, wäre eine völlige Rückmutation und die ist höchst unwahrscheinlich. Deswegen akkumulieren die Mutationen unaufhaltsam. (s. S. 189)  
  • Was versteht man unter der „Red Queen-Hypothese“? a.) Die Hypothese bescheibt das nicht enden wollende evolutive Wettrüsten zwischen Wirt und Parasit b.) Die Hypothese beschreibt das (seltenere) weibliche Pendant der Handicap-Hypothese a.) Die Hypothese bescheibt das nicht enden wollende evolutive Wettrüsten zwischen Wirt und Parasit
  • Altern evolviert, weil: 1.) Alte Individuen sterben, um Ressourcen für jüngere verfügbar zu machen 2.) Es keinen Sinn macht, in das Überleben auf Kosten der Reproduktion zu investieren, wenn viele nicht kontrollierbare extrinsische Faktoren das Überleben beeinflussen 3.) Kein biologisches System auf die Dauer perfekt funktionieren kann 4.) Bei jeder Zellteilung kleine Chromosomenstücke verloren gehen 2.) Es keinen Sinn macht, in das Überleben auf Kosten der Reproduktion zu investieren, wenn viele nicht kontrollierbare extrinsische  Faktoren (von außen auf System wie Zelle, Individuum, Population einwirkende Faktoren wie z.B. Parasiten, Prädatoren, Nahrungsangebot, Klima) das Überleben beeinflussen Wenn wir genau wüssten, warum wir altern, wären wir auf der Suche nach dem ewigen Leben sicher schon weiter. Sicher stimmt auch Antwort c) in gewisser Weise. Ein Hauptgrund ist aber, dass es aus Gründen der Fitnessmaximierung besser ist, in frühe Reproduktion auf Kosten eines niedrigeren Alters zu investieren als andersherum. Warum sollte in möglichst langes Leben investiert werden, wenn es sich nicht kontrollierbare Faktoren gibt, die dem Leben schnell den Garaus machen (Räuber, Autos, Krankheiten,...)? (s.S. 221 ff.)
  • Was ist ein Trade-off? w.) Nahrung, die ein Männchen einem Weibchen gibt als Gegenleistung für Sex x.) Eine Verknüpfung zweier Merkmale bei der eine Veränderung in dem einen Merkmal zu einer Fitnesssteigerung in dem anderen aber zu einer Verringerung der Fitness führt. y.) Jegliche Verknüpfung zwischen zwei Merkmalen z.) Ein Konflikt zwischen zwei Transkriptionsfaktoren, bei dem einer die Expression eines Genes auslöst und der andere diese unterdrückt x.) Eine Verknüpfung zweier Merkmale bei der eine Veränderung in dem einen Merkmal zu einer Fitnesssteigerung in dem anderen aber zu einer Verringerung der Fitness führt. Das Trade-off-Konzept besteht aus drei Elementen: 1. Zwei Merkmale sind miteinander verknüpft, 2. beide haben Auswirkungen auf die Fitness und 3. die fitnesssteigernde Veränderung des einen Merkmals führt zu einer Reduktion der Fitness in Bezug auf das andere Merkmal. Beeindruckende Beispiele sind Trade-offs im Bereich der intrasexuellen Selektion, bei denen deutliche Erfolgssteigerungen beim anderen Geschlecht einhergehen mit einem deutlich gesteigerten Räuberdruck (z. B. die Guppiefärbung). (s.S. 48)
  • Die empirische Gelegegröße ist meistens Mono.) größer als die Lack Clutch size Di.) ebenso groß wie die Lack Clutch size. Tri.) kleiner als die Lack Clutch size. Tri.) kleiner als die Lack Clutch size. (Grundgedanke bis heute gültig) Der Ornithologe (= Vogelkundler) David Lack stellte die Hypothese auf, dass die optimale Gelegegröße von Vögeln diejenige sei, die die Anzahl überlebender Jungen maximiert (Grundgedanke: Begrenzte Ressource Nahrung, welche durch Anzahl d. Jungtiere geteilt wird). Die empirische Datenlage zeigt aber, dass die Gelegegröße meist kleiner ist als die optimale. Die Ursachen dafür können vielfältig sein und inkludieren weitere Trade-Offs, die Lack nicht beachtet hat, Risikominimierung im zeitlichen Kontext und auch Konflikte zwischen elterlichen Interessen (eigene Lebensdauer->umso mehr Nachkommen und investierte elterlicher Aufwand, umso früherer Tod/ Prädatorendruck)und denen des Nachwuchses. (S. 224 – 226)
  • Voraussetzungen für neutrale Evolution: 1.) Variation im Reproduktionserfolg zwischen Individuen 2.) Ein Teil dieser Variation muss erblich sein Welche dritte Voraussetzung muss zusätzlich erfüllt werden, damit adaptive, und nicht neutrale Evolution vorliegt? 1.) Fortpflanzungserfolg ist zu 100% genetisch determiniert 2.) Es muss Adaption stattfinden 3.) Merkmalsausprägung mit Fortpflanzungserfolg korreliert 3.) Merkmalsausprägung muss mit Fortpflanzungserfolg korreliert sein
  • Worin liegen die wesentlichen Unterschiede zwischen neutraler und adaptiver Evolution? a.) Neutrale Evolution wird zu keinem Zeitpunkt durch Dinge beeinflusst, adaptive dagegen schon. Die Veränderungsrate des Phänotypes ist bei adaptiver Evolution deutlich stärker. b.) Es herrscht kein Unterschied, da beide Evolutionstypen ausschließlich durch die Erbinformation determiniert werden. d.)Merkmalsausprägung muss bei adaptiver Evolution im Gegensatz zur neutralen Evolution mit Fortpflanzungserfolg korreliert sein. Adaptive Evolution wird im Gegensatz zur ungerichteten neutralen Evolution als gerichteter Prozess bezeichnet, weil sie Eigenschaft(en) verbessert, woraus eine Verbesserung von Strukturen und somit auch des Fortpflanzungserfolges resultiert. d.)Merkmalsausprägung muss bei adaptiver Evolution im Gegensatz zur neutralen Evolution mit Fortpflanzungserfolg korreliert sein. Adaptive Evolution wird im Gegensatz zur ungerichteten neutralen Evolution als gerichteter Prozess bezeichnet, weil sie Eigenschaft(en) verbessert, woraus eine Verbesserung von Strukturen und somit auch des Fortpflanzungserfolges resultiert. Gemeinsamkeiten neutrale und adaptive Evolution: 1.) Unterschiede/Variation im Reproduktionserfolg zwischen Individuen 2.) Mindestens ein Teil dieser Variation = erblich Ausschlusskriterium für neutrale Evoluton bzw Kriterium für adaptive Evolution: 3.) Korrelation zwischen Merkmalsausprägung und Reproduktionserfolg
  • Eine Mutation ist neutral, wenn... w.) sie Auswirkungen auf den Träger der betroffenen Allele hat x.) sie Auswirkungen auf den Träger der betroffenen Allele hat und sich dieser in einem Prozess von neutraler und adaptiver Evolution befindet y.) wenn sich die Effekte eines mutierten Allels in seiner Auswirkung auf seinen Träger nicht von seiner ursprünglichen (nicht mutierten) Form unterscheidet. z.) wenn an der betroffenen DNA-Sequenz keine Veränderung in puncto Nukleinbasenabfolge stattfindet y.) wenn sich die Effekte eines mutierten Allels in seiner Auswirkung auf seinen Träger nicht von seiner ursprünglichen (nicht mutierten) Form unterscheidet.
  • Mutationen sind eine Veränderung der Nukleinbasensequenz innerhalb der Desoxyribonukleinsäure. Sie gelten als neutrale Mutationen, wenn... 1.) Wenn der betroffene Organismus dennoch weiter existieren kann 2.) Wenn trotz der Mutation die gleiche Aminosäure translatiert wird oder aber die Mutation auf einem nicht codierenden DNA-Teilabschnitt, den Introns, liegt. 3.) Mutationen können nicht neutral sein, da das betroffene Individuum in seinem fortlaufendem Leben beeinträchtigt wird. 2.) Wenn trotz der Mutation die gleiche Aminosäure translatiert wird oder aber die Mutation auf einem nicht codierenden DNA-Teilabschnitt, den Introns, liegt.
  • Was versteht man unter einer synonymen Substitution? Mono.) Obwohl eine Mutation stattgefunden hat, codiert der DNA-Teilabschnitt für die gleiche Aminosäure wie ursprünglich vorgesehen. Als Ergebnis wird die gleiche Aminosäure wie im prä-Mutationszustand translatiert. Di.) Wenn ein Weibchen das Ei eines anderen mit seinem eigenen austauscht. Tri.) Wenn die Mutation keine Veränderungen am Erbmaterial hervorgerufen hat. Mono.) Obwohl eine Mutation stattgefunden hat und die DNA somit verändert wurde, codiert der DNA-Teilabschnitt für die gleiche Aminosäure wie ursprünglich vorgesehen (siehe "Codesonne". Als Ergebnis wird die gleiche Aminosäure wie im prä-Mutationszustand translatiert.
  • - Mutationen - Weitergabe von Genen durch sexuelle Reproduktion - Gründungseffekte - Genetischer Flaschenhals sind Ursachen für... a.) genetische Divergenz b.) genetische Beschleunigung c.) genetische Drift d.) genetische Konvergenz c.) genetische Drift . Betrifft neutrale wie adaptive Evolution (->Bakterienexperiment E.Coli). Neutrale Veränderungen unterliegen Zufallsprozessen (sprich neutrale Evolution)…wenn diese nicht in der Nähe von selektierten Gene liegen (Exon-"hitch-hiker"-Intron)
  • Mutationen, Weitergabe von Genen durch sexuelle Reproduktion, Flaschenhalseffekte und Gründereffekte sind Ursachen für... a.) Populationswachstum b.) Populationsabnahme c.) Genetische Drift d.) Genetische Verbesserung c.) Genetische Drift = zufällige Veränderung der Allelhäufigkeit innerhalb einer Population und somit ihes Genpools. Gendrift fällt in kleineren Populationen stärker ins Gewicht. Betrifft adaptive wie auch neutrale Evolution:  1.) Adaptive Evolution (G1->P1->F1 < G2-P2-F2)Erbliche Fitnessvariation inGlucose zwischen anzestraler undevolvierten Populationen 2.) Neutrale Evolution (G2->P2->F2 = G3->P2->F2)Unterschiedliche aber ‘neutrale’Mutationen in Glucose, da Fitnessnicht mit genetischer Variationkorreliert
  • Was bezeichnet der Terminus "Kanalisierung" a.) Kanalisierung von Umwelteinflüssen b.) Pufferung von Umwelteinflüssen auf die Entwicklung, Stabilisierung eines Phänotypes trotz genetischer Variation , Robustheit des Phänotypes trotz Änderung der Umwelt c.) Im Rahmen des Auswahlprozess innerhalb von Sexualdimorphismus fokussieren sich Weibchen auf ein bestimmtes Merkmal X b.) Pufferung von Umwelteinflüssen auf die Entwicklung,Stabilisierung eines Phänotypes trotz genetischer Variation ,Robustheit des Phänotypes trotz Änderung der Umwelt Ein phänotypisches Merkmal bleibt demnach relativ invariant/unveränderlich, auch wenn Individuen genetisch variieren oder wenn sie wechselnden Umwelteinflüssen ausgesetzt sind.
  • Alle genetischen Veränderungen werden durch Mutationen verursacht. Wodurch äußern sich Mutationen? 1.) Veränderung der Chromosomenanzahl 2.) Veränderung der Chromosomenform bzw. -Struktur 3.) Veränderung der DNA-Sequenz 4.) Veränderung der phänotypischen Plastizität 1.) Veränderung der Chromosomenanzahl 2.) Veränderung der Chromosomenform bzw. -Struktur 3.) Veränderung der DNA-Sequenz 4.)= falsch. Phänotypische Plasitizität =  Fähigkeit (Maß an Dehnbarkeit/Plastizität) eines Genotypes, seinen Phänotyp (Morphologie, Physiologie, Verhalten) den gegebenen Umwelteinflüssen anzupassen. Umso höher die Plastizität, umso höher ist der Umwelteinfluss auf den Phänotyp.
  • Wodurch können Mutationen entstehen? a.) Fehler während der DNA-Replikation b.) durch Mutagene c.) durch adaptive Evolution d.) durch Geburtsfehler a.) Fehler während der DNA-Replikation (häufigste Ursache) b.) durch Mutagene. Mutagene = Umwelteinflüsse, welche Genmuationen und somit Veränderungen des Erbgutes innerhalb von Organismen hervorrufen. Man differenziert zwischen physikalischen Mutagenen (Strahlung, insbesondere Gamma-Strahlung) und chemischen Mutagenen (z.B. Nitrosamine, polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe)
  • Was passiert bei einer Punktmutation? a.) Ein Nukleotid wird ausgetauscht b.) Ein Nukleotid wird hinzugefügt c.) Ein Nukleotid wird ersetzt a.) Ein Nukleotid wird ausgetauscht b.) Ein Nukleotid wird hinzugefügt c.) Ein Nukleotid wird ersetzt a.)+b.)+c.) = korrekt Nukleotid= Nukleosid (Base + Pentose) + mindestens 1x Phosphatrest Punktmutationen werden nach der genauen Art der Mutation unterschieden: Substitution: Unterteilt in Transition = Ersatz einer Pyrimidinbase (A,G) bzw. einer Purinbase (C,T,U) durch eine strukturgleiche (d.H. gleiche Basenklasse, Ersatz von A durch G z.B.), aber anderen Base. Transversion = Klassenübergreifender BasenaustauschInsertion (Addition eines Nukleotids)Deletion (Eliminierung eines Nukleotids)
  • Mathematische Gleichgewichtsmodelle: ‘infinite-allele model’ beschreibt... 1.) Balance zwischen Mutation und Selektion - beschreibt einen Gleichgewichtszustand zwischen der Rate des Auftretens schädlicher Mutationen und Entfernung dieser Mutationen durch negative Selektion 2.) Balance zwischen Mutation und Drift - beschreibt einen Gleichgewichtszustand zwischen dem Auftreten von neutralen Mutationen und der Wahrscheinlichkeit, dass sie durch Drift fixiert oder verloren gehen 3.) Balance zwischen Selektion und Drift - beschreibt einen Gleichgewichtszustand zwischen dem Auftreten von Selektion und der Wahrscheinlichkeit, dass sie durch Drift fixiert oder verloren gehen 4.) ein mathematisches Modell, bei welchem angenommen wird, dass eine unbegrenzte Anzahl an Allelen vorliegt, womit es vereinfacht wird, Statistiken über Allelhäufigkeiten zu erstellen. 2.) Balance zwischen Mutation und Drift = "infinite-allele model"- beschreibt einen Gleichgewichtszustand zwischen dem Auftreten vonneutralen Mutationen und der Wahrscheinlichkeit, dass sie durch Drift fixiert oder verlorengehen
  • mathematische Gleichgewichtsmodelle: ‘mutation-selection balance’ = ... a.) Balance zwischen Selektion und Mutation - beschreibt einen Gleichgewichtszustand zwischen der Rate des Auftretens schädlicher Selektion und Entfernung dieser Selektion durch negative Selektion b.) Balance zwischen Mutation und Drift - beschreibt einen Gleichgewichtszustand zwischen dem Auftretens von neutralen Mutationen und der Wahrscheinlichkeit, dass sie durch Drift fixiert oder verloren gehen c.) Balance zwischen Mutation und Selektion - beschreibt einen Gleichgewichtszustand zwischen der Rate des Auftretens schädlicher Mutationen und Entfernung dieser Mutationen durch negative Selektion c.) Balance zwischen Mutation und Selektion =  ‘mutation-selection balance’- beschreibt einen Gleichgewichtszustand zwischen der Rate des Auftretens schädlicherMutationen und Entfernung dieser Mutationen durch negative Selektion
  • Transformierende Selektion verursacht: a.) a <- -> A b.) a ->-> A c.) ->Aa<- b.) a->->A transformierende Selektion a.) a <- -> A falsch, da disruptive Selektion c.) ->Aa<- falsch, da stabilisierende Selektion
  • Heterosis / Heterosiseffekt beschreibt... x.) die gesteigerte Wüchsigkeit, Ertragsleistung oder erhöhte Vitalität von heterozygoten Individuen, die nach Kreuzung bestimmter Inzuchtlinien am größten und dann in der ersten Nachkommengeneration am stärksten ausgeprägt ist. y.) die Selektionsvorteile, welche sich innerhalb von komplementärgeschlechtlichen Partnerschaften für beide Individuen ergeben. z.) die verminderte Wüchsigkeit, Ertragsleistung oder verringerte Vitalität von heterozygoten Individuen, die nach Kreuzung bestimmter Inzuchtlinien am größten und dann in der ersten Nachkommengeneration am stärksten ausgeprägt ist. x.) die gesteigerte Wüchsigkeit, Ertragsleistung oder erhöhte Vitalität von heterozygoten Individuen, die nach Kreuzung bestimmter Inzuchtlinien am größten und dann in der ersten Nachkommengeneration am stärksten ausgeprägt ist. Der Begriff adaptive Heterosis bezeichnet hingegen den Vorteil von Hybriden unter natürlichen Auslesebedingungen. Ein Beispiel hierfür sind die besseren Überlebenschancen von Menschen, die an der Sichelzellenanämie (dadurch resultiert bei roten Blutkörperchen/Erythrozyten: Sichelform [an Stelle von Scheibenform] durch genetisch vererbte Veränderung des Hämoglobins (roter Blutfarbstoff,eisenhaltiger Proteinkomplex) erkrankt sind, in Malariagebieten. Sichelzell-Hämoglobin, HbSHomozygote normal X -> Malaria-empfänglichHomozygote HbS (HbS=Sichelzellen-Hämoglobin) Y-> schwere AnämieHeterozygote XY ->  leichte Anämie, resistent gegen Malaria daraus resultiert-> Selektion gegen Homozygote

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