B5 - Phylogenie/Stammbäume

Question 1

Klassifikationsebenen

Answer 1

Domäne
Reich
Stamm
Klasse
Ordnung 
Familie
(Tribus)
Art

Question 2

Stammbaum Verzweigungsarten

Answer 2

Dichotomie
Polytomie (zeigt Unklarheit in Abstammung)
-> eigentlich alles Dichotomien!!!

Question 3

Homologien

Answer 3

• Ähnlichkeiten die auf gemeinsame Abstammung zurückzuführen sind
• bsp Anatomie der Hand der Säuger
• homologe Merkmale müssen nicht die selbe Funktion haben
• je komplexer Struktur, umso wahrscheinlicher Homologie

Question 4

Konvergenzen

Answer 4

• Ähnlichkeiten die NICHT auf gemeinsame Abstammung zurückgehen
• durch ähnliche Umweltbedingungen und Selektion
• bsp Flügel Fledermaus und Vogel
• Konvergenz = Homoplasie (auf gleiche Weise geformtes Merkmal)
• kann auch durch Zufall sein, bsp bei Basensequenzen

Question 5

Homologiekriterien nach A. Remane

Answer 5

1. Spezifische Qualität/Komplexität: je komplexer Struktur, umso unwahrscheinlicher ist Konvergenz
2. Lage im vergleichbaren Gefügesystem: unähnliche Strukturen können homolog sein, wenn sie in ihrem Lagebezug zu anderen homologen Strukturen übereinstimmen (Stoßzähne)
3. Kontinuität: unähnliche Strukturen können durch Zwischenformen verbunden sein und trotzdem homolog sein

Question 6

Kladistik

Answer 6

Einteilung Organismen in Gruppen (Kladen) die eine Stammart und all ihre Nachkommen umfassen (Monophyla)

Question 7

Apomorphien und Plesiomorphien

Answer 7

• plesiomorph: Merkmal schon vor Aufspaltung da (ursprünglich)
• • Symplesiomorphie: Wirbelsäule Säuger, weil kommt von Vorfahr, der auch Vorfahr von anderen Taxa ist
• apomorph: Merkmal nach Aufspaltung entstanden (abgeleitet)
• • Autapomorphie (abgel. Eigenmerkmal: Haare Säuger)
• • Synapomorphie (gemeins. abgel. Merkmal: Haare Säuger, Kloakentiere, Beuteltiere)

–> Merkmale entwickeln sich von plesiomorph zu apomorph

Question 8

Erkennen phylogenetische Verwandschaften

Answer 8

• Synapomorphien wichtig, Plesio nicht informativ
• Vergleich von Innengruppen (die man untersuchen möchte) mit Außengruppe (Schwestergruppe, von der man weiß, dass sie sich früher abgespalten hat)
• Monophyla haben Synapomorphien
• Paraphyla haben Symplesiomorphien
• Polyphyla haben Homoplasien

Question 9

Welcher Stammbaum ist der Richtige?

Answer 9

• man kann nie sicher sein
• beurteilen nach:
• • Maximum Parsimony: einfachste Erklärung, geringste Zahl Basenveränderungen ist richtig
• • Maximum likelihood: welche Veränderungen sind am wahrscheinlichsten (bsp Basen haben untersch. relative Häufigkeit) (rechenintensiv, alle Bäume berechnen, dann wahrscheinlichsten nehmen)
• • Neighbour Joining: Distanzmethode, Ähnlichkeit aller Taxa genetisch ermitteln/berechnen, dann nähste nebeneinander stellen

Question 10

Orthologe und paraloge Gene

Answer 10

• ortholog = homolog zwischen Arten
• paralog = durch Duplikation entstanden, mehrere Gleiche im selben Genom, also homolog im Genom
• orthologe Gene können erst nach Artbildungsereignis auseinander entwickeln

Question 11

Molekulare Uhr

Answer 11

• Gene, die zeitlichen Ablauf der Phylogenie zeigen
• manche Gene evolvieren mit zeitlich gleichbleibender Geschwindigkeit
• > Anzahl Nucleotidveränderungen in orthologen Genen ist proportional zu vergangener Zeit seit Arttrennung (bei paralogen Zeit seit Verdopplung)
• unterschiedlich schnell evolvierende Gene für unterschiedliche Fragestellungen
• Vorraussetzungen: Gen selektionsneutral!

Question 12

Jukes-Cantor Distanz

Answer 12

• Distanz zwischen 2 Gensequenzen
  = -3/4 * ln(1- 4/3 *p)
  p = Anteil unterschiedlicher Basen in beiden Sequenzen
• Erwartete Substitutionen zwischen beiden Sequenzen: d = 2*t *r
  t = Zeit seit Trennung
  r = Wahrscheinlichkeit dass sich eine Base ändert