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Gendrift – ein Evolutionsfaktor 07:55 min

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Transkript Gendrift – ein Evolutionsfaktor

Hallo, ich bin Sina. In diesem Film möchte ich dir den Evolutionsfaktor Gendrift erklären. Du solltest dich bereits mit den Evolutionstheorien und der natürlichen Selektion gut auskennen. Außerdem musst du die Begriffe Gen, Genpool und Allel verstehen können. Gendrift ist ein Evolutionsfaktor. Was aber ist eigentlich ein Evolutionsfaktor? Jeder Prozess, der den Genpool einer Population entscheidend verändert, wird als Evolutionsfaktor bezeichnet. Zur Erinnerung: Der Genpool bezeichnet die Gesamtheit aller Allele einer Population. Evolutionsfaktoren sind also die Prozesse, die evolutive Veränderungen bewirken. Zu den Evolutionsfaktoren zählen zum Beispiel Mutation, Rekombination, Selektion, Isolation und eben Gendrift. Gendrift bedeutet, dass ein zufälliges Ereignis, wie zum Beispiel ein Blitzschlag, eine Überschwemmung oder ein Vulkanausbruch, den Genpool einer Population entscheidend verändert. Der Genpool wird durch dieses Ereignis in der Regel stark reduziert, da ein Großteil der Population ausgelöscht wird. Zufällig ist also nur noch ein Teil der Allele der ursprünglichen Population vorhanden. Es ist zur Gendrift gekommen. Am Beispiel einer von mir erfunden Schneckenpopulation möchte ich dir den Evolutionsfaktor Gendrift sehr einfach erklären. Die stark vereinfachte Population besteht aus 100 Individuen mit braunen, blauen und gelben Häusern. 45 Schnecken haben braune Häuser, 45 Schnecken haben blaue Häuser und 10 Schnecken haben gelbe Häuser. Es gibt also 3 Allele für die Hausfarbe. Die Allele für Braun und blau kommen also sehr häufig vor - in diesem Fall 45 % - und das Allel für Gelb eher selten - in diesem Fall 10 %. Bei einem Unwetter fällt zufällig ein großer Baum auf die Schnecken-Population. Zufällig überleben 9 gelbe und eine braune Schnecke. In dieser neuen kleinen Population ist das Allel für Braun selten - 10 % - und für Gelb häufig - 90 %. Das Allel für Blau kommt nun gar nicht mehr vor. Gendrift hat also stattgefunden. Die überlebenden Schnecken vermehren sich nun. Es entsteht wieder eine größere Population, in der das Allel für Gelb, zumindest zunächst, sehr häufig sein wird. Viel später kann durch Mutation, Rekombination oder Selektion wieder eine andere Farbverteilung auftreten. Es kommt auch vor, dass ein anderes zufälliges Ereignis, also keine Naturkatastrophe, zur Gendrift führt. Es kann vorkommen, dass nur ein sehr kleiner Teil einer Population ein neues Gebiet besiedelt, da einige Individuen zufällig in ein neues Gebiet gelangt sind. Hier gelangen zufällig 2 gelbe Schnecken aus der Population mit den braunen, blauen und gelben Schnecken auf eine einsame Insel. Sie bilden eine sogenannte Gründerpopulation auf der Insel, in der nur das Allel Gelb vertreten ist. Sie bringen also nur einen sehr geringen Teil des Genpools der ursprünglichen Stammpopulation mit. Aus der Gründerpopulation entsteht eine neue Population. Der Genpool unterscheidet sich vom ursprünglichen Genpool. Gendrift hat stattgefunden. In einem solchen Fall spricht man auch vom Gründerprinzip. Zur Gendrift gehört also, dass die Populationsgröße vorübergehend und durch ein zufälliges Ereignis sehr gering ist. Die genetische Variabilität ist dadurch ebenfalls gering. Dies wird auch als Flaschenhalseffekt bezeichnet. Warum? Das möchte ich dir an einem Modell genauer erklären. Hier siehst du eine Flasche, die mit bunten Perlen gefüllt ist. Sie stellt eine Population mit ihren verschiedenen Allelen des Genpools dar. Hier sind es 11 verschiedene Allele, die ungefähr gleichhäufig vorkommen. Nun wird die Flasche umgedreht. Das Umdrehen steht für das zufällige Ereignis, das den Genpool der Population entscheidend verändern wird, eine Naturkatastrophe also zum Beispiel. Du siehst hier, dass durch den Flaschenhals, der enger ist als die Flasche, nur wenige Perlen in die Schale gelangen. Der Flaschenhals wirkt auf die Perlen also genauso wie das zufällige Ereignis auf die Population. Wenn beim Umdrehen der Flasche also nur wenige Perlen in die Schale gelangen, ist es so, als ob bei einem zufälligen Ereignis nur wenige Individuen überleben. Die geringe genetische Vielfalt wird hier durch die 3 Perlen dargestellt, die in drei Farben vorhanden sind. Es sind also nur noch 3 Allele - statt 11 Allele - vorhanden. Die 3 Perlen stehen für die sogenannte Gründerpopulation oder die überlebenden Individuen, die die Restpopulation bilden. Je nachdem, um welches zufälliges Ereignis es sich handelt. Nun entsteht eine neue Population, deren Genpool sich stark vom Genpool der Stammpopulation unterscheidet. Dies wird durch diese Perlen in der Schale dargestellt. Du hast in diesem Film gelernt, dass Gendrift eine Ursache für evolutive Veränderungen sein kann. Dabei wird der Genpool in einer Population, also die Gesamtheit der Allele einer Population, durch ein zufälliges Ereignis entscheidend verändert. Zur Gendrift kann es durch zufällige Ereignisse wie Naturkatastrophen kommen oder dadurch, dass ein kleiner Teil einer Population zufällig ein Gebiet neu besiedelt. In diesem Fall spricht man vom Gründerprinzip. Mit dem Flaschenhalseffekt kann die Wirkung der Gendrift modellhaft erklärt werden. Tschüss und danke fürs Zusehen.

15 Kommentare
  1. Hallo Mittmannjonas,
    der Flaschenhalseffekt ist ein Beispiel für Gendrift.
    Beim Flaschenhalseffekt ist die zufällige Auswahl der Individuen entscheidend, welche unabhängig von ihrer Anpassung an die Umweltfaktoren ist.
    Falls du noch weitere Fragen hast, helfen dir gerne unsere Lehrerinnen und Lehrer des Hausaufgabenchats weiter. Der Chat ist von Montag bis Freitag zwischen 17-19 Uhr für dich da.
    Beste Grüße aus der Redaktion

    Von Tatjana Elbing, vor 5 Tagen
  2. ihr habt gendrift und Flaschenhalseffekt gleich erklärt, verstehe jetzt den Unterschied nicht.

    Von Mittmannjonas, vor 5 Tagen
  3. Hallo Daniel Gueffroy,
    in einem Genpool einer Population können auch mehr als zwei unterschiedliche Zustandsformen eines Gens vorkommen. Man spricht dann von multipler Allelie. Allgemein gebe ich dir recht, dass man erstmal vom Phänotypen spricht, wenn man Merkmale von Lebewesen optisch betrachtet. Allerdings hat sich die Tutorin dieses Beispiel ausgedacht und weiß somit, dass die drei verschiedenen Phänotypen auf drei verschiedene Zustandsformen des Gens, sprich Allelen, beruhen. Liebe Grüße aus der Redaktion

    Von Tatjana Elbing, vor 11 Monaten
  4. Hallo, der Begriff Allel ist hier falsch verwendet. Jedes Lebewesen hat immer zwei Allele, eines von der Mutter und eines vom Vater. In der Schneckenpopulation am Anfang sind nicht drei verschiedene Allele, sondern drei verschiedene Phänotypen vorhanden.

    Von Daniel Gueffroy, vor 11 Monaten
  5. Hallo Amina Sadoian,
    vielen Dank für deinen Kommentar! Schade, dass dir das Video nicht weiterhelfen konnte. Wir haben zu jedem Thema auch einen Thementext, in welchem die wichtigsten Inhalte noch mal zusammengefasst sind. Im Folgenden gibt es auch einen Abschnitt zum Gendrift: https://www.sofatutor.com/biologie/evolutionsbiologie/evolutionstheorien-evolutionsfaktoren-und-evolutionstendenzen/evolutionsfaktoren-und-artbildung
    Vielleicht hilft dir das besser weiter.
    Viel Spaß weiterhin auf sofatutor und beste Grüße aus der Redaktion!

    Von Tatjana Elbing, vor 12 Monaten
  1. Ich finde die Videos sonst immer sehr gut, aber dieses erschwert mir ehrlich gesagt das Verstehen.
    Womöglich liegt es aber auch einfach nur an mir :)

    Von Deleted User 641779, vor 12 Monaten
  2. Hallo :)
    Nein es handelt sich dabei nicht um den gleichen Effekt. Der Gründereffekt meint ja die Entwicklung einer Population auf der Grundlage eines sehr eingeschränkten Genpools (Maßstab ist eine ehemals großer Genpool). Welche Folgen dass für eine Population hat zeigt dir das Video. Der Flaschenhalseffekt ist eher eine Begründung wie es zu einer Reduzierung des Genpools kommen kann. Er verdeutlicht die "Zufälligkeit" wie ein großer Genpool kleiner wird. Die konkreten Ursachen (Naturkatastrophe, Auswanderung etc.) zeigt dir das Video.

    Von Marcel Schenke, vor mehr als 4 Jahren
  3. Sind Flaschenhalseffekt und Gründereffekt(Prinzip) nicht 2 verschiedene Formen?
    Die Strukturierung des Videos hat mich verunsichert, es kommt so rüber, als ob die 2 Effekte zusammengehören....

    Von Shanty, vor mehr als 4 Jahren
  4. Hallo :)

    ob sich ein Gendrift vollzogen hat, ist kaum zu bewerten wenn man nur ein Individuum betrachtet. Man muss den ganzen Genpool einer Population betrachten, wenn sich dieser plötzlich verändert (z.B. durch Naturkatastrophen oder Auswanderung einiger weniger Gruppen) dann spricht man von Gendrift. Der Genpool der vorher betrachteten Population ist dadurch in einem kurzen Zeitraum stark verändert worden.

    Von Marcel Schenke, vor etwa 5 Jahren
  5. Ich verstehe immer noch nicht wie man an einer Art/einem Individuum erkennen kann ob da mal ein Gendrift stattgefunden hat?Also ich glaube das wurde im Video nicht so erwähnt.

    Von Dina Chouli, vor etwa 5 Jahren
  6. Hallo Stephanie,
    die Überlebenden (Restpopulation) beschreiben eine Gründerpropulation. Also aus den Übriggebliebenen einer Naturkatastrophe wird eine neue Population mit einer neuen Allel-Verteilung.

    Von Jan Ruppe, vor mehr als 5 Jahren
  7. ich verstehe leider noch nicht genau das Flaschenhalsprinzip :/ worin unterscheidet sich dann die Gründerpopulatin von den Überlebenden Individuen, dem Flaschenhalsprinzip? (6:43)

    Von Stephanie♥, vor mehr als 5 Jahren
  8. Gendrift wird auch als genetische Drift, Alleldrift bezeichnet.

    Von Lerouret, vor mehr als 6 Jahren
  9. Hat Gendrift noch einen anderen Namen?

    Von Beko, vor mehr als 6 Jahren
  10. Super :) Paar Minuten investiert und wieder was gutes gelernt. DANKE

    Von Katharina B., vor fast 7 Jahren
Mehr Kommentare

Gendrift – ein Evolutionsfaktor Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Gendrift – ein Evolutionsfaktor kannst du es wiederholen und üben.

  • Erkläre den Begiff der Gendrift.

    Tipps

    Die Gründung einer neuen Stadt ist nur außerhalb einer anderen Stadt möglich.

    Denke an das Beispiel der Flasche voller Perlen. Ist es Zufall oder nicht, welche Perlen beim Umdrehen der Flasche durch den Hals gelangen?

    Lösung

    Ein wesentliches Merkmal der Gendrift ist, dass sie zufällig passiert. Beispielsweise passiert sie durch eine Naturkatastrophe, die einen Teil der der Population auslöscht und somit den Genpool reduziert. Eine kleine Population ist davon in der Regel stärker betroffen, da manche Allele ohnehin nur sehr selten vorkommen und diese mit einer höheren Wahrscheinlichkeit komplett ausgelöscht werden.

    Der Gründereffekt ist eine Form der Gendrift. Um eine Population neu zu gründen, müssen einige Individuen von der Stammpopulation getrennt, also isoliert werden. Ohne diese Isolation ist keine Neugründung möglich.

    Der Flaschenhalseffekt ist eine weitere Form der Gendrift. Erinnere Dich an das Beispiel mit der Flasche voll bunter Perlen. Dreht man die Flasche um, kommt nur eine kleiner Anteil der Perlen heraus. Diese haben nur ein paar verschiedene Farben, aber nicht so viele verschiedene, wie sich in der Flasche befinden. Die Variabilität ist deutlich eingeschränkt.

    Dieses Beispiel zeigt auch, dass nur der Zufall entscheidet, welche Perlen aus der Flasche kommen. Genauso ist es im Falle einer Naturkatastrophe. Ein Vulkanausbruch löscht einen Teil einer Population aus, egal wie gut diese Individuen an die vorherigen Umweltbedingungen angepasst waren.

  • Vergleiche Gendrift und natürliche Selektion.

    Tipps

    Selektion findet immer gerichtet statt.

    Lösung

    Selektion findet immer gerichtet statt. Das bedeutet, dass die Natur mit all ihren Einflüssen, wie dem Wetter oder Konkurrenz, selektiert. Somit überleben und vermehren sich diejenigen Tiere, die am besten an die herrschenden Umweltbedingungen angepasst sind. Vorteilhafte Merkmale werden so weitergegeben, wohingegen nachteilige mit der Zeit verschwinden.

    Gendrift geschieht hingegen durch ein zufälliges Ereignis. Zum Beispiel durch eine Naturkatastrophe oder die zufällige Neubesiedelung einer Insel. Der Genpool wird hierdurch verkleinert. Es spielt jedoch keine Rolle, ob die Individuen gut oder schlecht angepasst sind, da die Auswahl dem Zufall unterliegt. Vorteilhafte Merkmale können durch Gendrift verschwinden.

  • Erkläre, welche Folgen der Artenerhalt in Zoos mit sich bringt.

    Tipps

    Überlege, was Inzucht bedeutet und welche Probleme dabei entstehen.

    Erinnere Dich an die Definition der natürlichen Selektion.

    Lösung

    Der Flaschenhalseffekt muss nicht zwangsläufig durch eine Naturkatastrophe entstehen, sondern kann wie in diesem Beispiel auch durch das zufällige Einfangen einiger weniger Tiere und durch ihre Aufzucht im Zoo entstehen. Die Rettung einer Art durch Zucht ist zwar gut und wichtig, aber es führt auch zu den Problemen, die eine Gendrift mit sich bringt.

    Diese Tiere stellen sozusagen die Gründerpopulation dar. Der Genpool besteht nur noch aus ein paar wenigen Allelen. Vermehren sich diese Tiere nun in Gefangenschaft, bleibt der Genpool trotzdem gering, es kommt zu Inzucht und Genverlust. Durch diesen Genverlust steigt das Risiko von Erkrankungen, da die Fitness der Tiere stetig abnimmt.

    In freier Wildbahn könnte die natürliche Selektion diesem Phänomen mit der Zeit entgegenwirken, da sich die besser angepassten und gesünderen Tiere stärker vermehren würden. In Gefangenschaft greift die natürliche Selektion jedoch nicht, da es keine Feinde und keine Konkurrenz gibt.

    Daher versuchen Zoos untereinander Tiere zu tauschen um neue Gene in den Genpool zu bringen und die Variation zu erhöhen. Nur so kann eine erfolgreiche Artenrettung funktionieren.

  • Benenne die folgenden Evolutionsfaktoren.

    Tipps

    „Rekombinieren“ bedeutet „neu anordnen“.

    Den Begriff „Isolierung“ benutzt man zum Beispiel auch bei Kabeln. Ist ein Kabel elektrisch isoliert, bedeutet das, dass es von der Umwelt räumlich getrennt ist.

    Lösung

    Es gibt fünf Evolutionsfaktoren. Die Mutation und die Rekombination wirken direkt auf der Ebene der DNA.

    Durch Mutationen kommt es zu Veränderungen der Basensequenz und somit auch manchmal zur Entstehung neuer Merkmale, wie zum Beispiel einer anderen Fellfarbe.

    Bei der Rekombination wird das vorhandene genetische Material neu gemischt, also neu kombiniert. So kommt es zu neuen Merkmalskombinationen.

    Die anderen Selektionsfaktoren wirken durch die Umwelt.

    Bei der Selektion oder auch „natürlichen Auslese“ überleben die Individuen einer Population, die an die herrschenden Umweltbedingungen am besten angepasst sind. Zum Beispiel ist ein Tier mit weißem Fell in der Arktis besser getarnt als ein Tier mit braunem Fell.

    Isolation hingegen beruht auf der räumlichen Trennung von Populationen derselben Art, zum Beispiel durch ein sehr hohes Gebirge oder Wasser. Die beiden Teilpopulationen entwickeln sich unterschiedlich.

    Als Gendrift bezeichnet man schließlich die Veränderung des Genpools aufgrund eines zufälligen Ereignisses, zum Beispiel eines Vulkanausbruches, durch den ein großer Teil einer Population stirbt. Aus den Überlebenden entwickelt sich eine neue Population mit einem veränderten Genpool.

  • Entscheide, ob durch die genannten Prozesse der Genpool vergrößert oder verkleinert wird.

    Tipps

    Eine Veränderung der Gene sorgt für neue Variationen.

    Lösung

    Es gibt verschiedene Prozesse, die den Genpool beeinträchtigen. Mutation und Rekombination vergrößern den Genpool durch Veränderung der Gene. Auch die Einkreuzung fremder, jedoch naher verwandter Arten kann den Genpool einer Population bereichern, sofern eine Kreuzung möglich ist.

    Gendrift, Isolation und Selektion verkleinern den Genpool einer Population. Selektion ist eine gerichtete Aussortierung nicht vorteilhafter Merkmale, wohingegen Gendrift und Isolation zufällig stattfinden und demnach ungerichtet sind.

  • Analysiere das beschriebene Ereignis.

    Tipps

    Überlege, wie es zu einer neuen Farbvariante der Frösche kommen kann.

    Was symbolisiert der Flaschenhals?

    Lösung

    Durch ein zufälliges Ereignis wie das Austrocknen des Sees (Flaschenhals) überlebt nur eine vom Zufall „gewählte“ Gruppe von Tieren, nämlich sechs grüne und zwei gelbe Frösche. Der Genpool hat sich demnach in Richtung des Allels für eine grüne Färbung verschoben.

    Wären Störche gekommen und hätten alle schlecht getarnten Frösche gefressen, würde es sich um Selektion und nicht um Gendrift handeln. Bei der Gendrift spielen vorteilhafte Merkmale, wie eine gute Tarnung, keine Rolle.

    Vor dem Austrocknen des Sees hatten die braunen Frösche durch ihre gute Tarnung einen Selektionsvorteil. Der Selektionsdruck wirkte also zu Gunsten brauner Frösche.

    Im Laufe der Zeit können durch Mutation oder möglicherweise durch Rekombination wieder braune Frösche auftauchen. Diese haben gute Chancen zu überleben, da sie so gut getarnt sind. Der Selektionsdruck könnte also über viele Jahre hinweg wieder zu Gunsten der zufällig entstandenen braunen Frösche wirken.