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Grundzüge der Ökologie > Molekulare Ökologie > Flashcards

Molekulare Ökologie Flashcards

1
Q

Molekulare Ökologie

A

Studium der Interaktion zwischen Organismen und ihrer Umwelt unter Zuhilfenahme molekularbiologischer Methoden

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2
Q

Ökologische Studien (Organismus Interaktion)

A

Wurden durch Beobachtungen und experimentellen Manipulationen erforscht

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3
Q

Warum spielt die DNA für die Ökologie eine Rolle?

A
  • Ein gemeinsames molekulares Erbe des Lebens auf der
    Erde (Archaea, Bacteria und Eukarya)
  • Gemeinsame Prinzipien und Prozesse der Anpassung
    und Evolution: Mutation, Rekombination und Selektion
  • Kann man mathematisch analysieren und die daraus
    resultierenden Modelle können Experimentell überprüft
    werden
  • Die Entstehung der Molekularbiologie (Molekulargenetik)
    ermöglicht es Ökologen die Mechanismen und
    weiterführende Prozesse zu verstehen
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4
Q

Was kann DNA uns mitteilen?

A
  • welche Arten vorhanden sind
  • welche Faktoren die Spezies-/ Populationsentwicklung gefördert/eingeschränkt haben
  • kann die Migrationsgeschichte von Spezies/Populationen aufzeigen
  • wie Pflanzen neue Ökosysteme besiedeln
  • kann den Prozess der adaptiven Radiation veranschaulichen
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5
Q

Introgression

A
  • beschreibt die Bewegung eines Gens, Chromosoms, Chromosomsegments oder Genoms von einer Art auf eine andere
  • kann „zufällig“ durch eine historische, natürlich vorkommende Verpaarung eines Individuums einer Population mit Individuen einer anderen Population erfolgen
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6
Q

Methoden der Molekularen Ökologie

A
  • Auslese der DNA Information (Inhalt und Variation)

- Modellierung/Abschätzung der Veränderung der DNA von Organismen

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7
Q

Auslesen der DNA- Information (Methoden)

A
  • indirekte Analyse der DNA: Allozyme
  • direkte Analyse der DNA (nur eines kleinen Teils): AFLP (amplified Fragment-length polymorphism)
  • direktes Auslesen der DNA-Sequenzinformation: Sanger-Sequenzierung
  • direktes Auslesen der DNA-Sequenzinformation im Hochdruchsatz: Next-Generation Sequencing (NGS)
  • direktes Auslesen der DNA-Sequenzinformation im Hochdurchsatz und in Echtzeit: 3rd Generation Sequencing
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8
Q

Neutrale Theorie

A
  • die Mehrheit der genetischen Veränderung werden nicht durch Selektion nützlicher Mutationen verursacht
  • stattdessen zufällige Fixierung neutraler oder nahezu
    neutraler Mutationen durch den kumulativen Effekt
    der genetischen Drift unter kontinuierlichem Eintrag
    neuer Mutationen (Motoo Kimura, 1991)
  • die meisten Mutationen sind neutral
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9
Q

Das Null-Model der Evolution

A

Drift

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10
Q

Modellierung der neutralen Theorie

A

-wenn eine stationäre Rate mit den neutralen Mutationen in einer Population (k) fixiert werden, entspricht es der neutralen Mutationsrate: K = my0

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11
Q

Bestimmung der DNA-Variation zwischen Spezies/Populationen zwischen Spezies und innerhalb der Spezies

A

Zwischen Spezies:
- Sequenz Unterschiede -> Spezies Divergenz

Innerhalb der Spezies:
– Theta (θ) zur Bestimmung der effektiven Populationgröße
– Rekombination (r)
– Fst -> Populationsdifferenzierung / Allel-Fixierung

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12
Q

Was passiert wenn eine Population wächst?

A
  • Θw wird gleich bleiben
  • π wird kleiner
  • Tajimas’ D (Θw- π) < 0
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13
Q

Was passiert wenn eine Population schrumpft?

A
  • Θw wird gleich bleiben
  • π wird größer als Θw
  • Tajima’s D (Θw- π) > 0
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14
Q

Was kann das Paarungssysteme beeinflussen?

A

Die genomweite Rekombination

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15
Q

Was kann natürliche Selektion hervorrufen?

A

Ein erweitertes Kopplungsungleichgewicht (extended Linkage disequilibrium, LD)

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16
Q

Was kann Introgression erleichtern?

A

Eine schnelle Anpassung

17
Q

Fixierung-Index

A
  • misst die Differenz zwischen Spezies/Populationen

Fst = Variation zwischen Populationen - Variation innerhalb der Population / Variation zwischen Populationen

18
Q

Was sagt der Fixierungs-Index (Fst) aus?

A
  • Level der Migration, Populationsdifferenzierung

- Level des Genfluss (Gene Flow), Introgression

19
Q

Wie kann uns die Molekulare Ökologie helfen, Ökologie im ganzen besser zu verstehen?

A
  • Verständnis der Populations-/ Speziesdynamik

- Aufdecken der molekularen Mechanismen der Adaption

20
Q

Invasive Arten im Vergleich zu der jeweiligen Ursprungspopulation

A

Eingeschleppte Arten verlieren genetische Variation im Vergleich zu der jeweiligen Ursprungspopulation

21
Q

Wodurch entstand molekulare Ökologie?

A

Es ist ein interdisziplinäres Fach das durch die Verbindung der Molekularbiologie, Populationsgenetik und Ökologie entstand

22
Q

Woraus setzt sich die Molekulare Ökologie zusammen?

A
  • Wachstums/ Existenz limitierende Faktoren
  • Anpassung und Verbreitung
  • Nahrungsnetze und Naturschutzökologie
  • Gemeinschaftsökologie
  • Ökosystemforschung
  • Verhaltensökologie
23
Q

Steigt oder sinkt die Divergenz zwischen Populationen/Arten mit der Anzahl der Generationen (Zeit)?

A

Steigt

24
Q

Wie kann die genetische Diversität bestimmt werden?

A

Mit Hilfe der DNA Sequenz (θ and p)

25
Q

Schlüsselbegriffe der Populationsgenetik und Quantitativen Genetik

A

Allel, Allelfrequenz, Hardy-Weinberg-Gleichgewicht/Equilibrium, Paarungssystem/ Mating System, Rekombination, Fixierungsindex

26
Q

Hardy-Weinberg-Gleichgewicht

A

Die Allel- und Genotypfrequenz in einer Population wird von
Generation zu Generation konstant bleiben, solange keine anderen
evolutionären Einflüsse vorhanden sind

27
Q

Paarungssystem

A
  • selbsten
  • Auskreuzen
  • kolonial
28
Q

Faktoren, die die Evolution von Pestizidrestistenz beeinflussen

A

• Effektive Populationsgröße (genetische Diversität)
• Genfluss (Paarungssystem, Rekombinationsrate)
• Gesamtzahl der Mutationen die in einer Population pro Jahr entstehen
können (Mutationsrate, Generationszeit, Anzahl an Nachwuchses pro Jahr)
• Selektionsdruck (Dosis und Typ der Pestizide)

29
Q

effektive Populationsgröße

A

(N) = θ/(4µ)

30
Q

Genetische Diversität

A

θ: genetische Diversität in einer Population -> θ= 4N µ

θw = erwartende
θ pi = beobachtete -> Wenn die Population im Equilibrium ist, θ= pi

31
Q

Wodurch wird die genetische Diversität beeinflusst?

A

Demografie, effektive Populationsgröße, mating System, Rekombinationen, gekoppelte Selektion, genomweite genetische Vielfalt, Gendichte/Stärke, Mutationen, Lebensgeschichte

Grundzüge der Ökologie (12 decks)

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