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Mutation und Selektion – Anwendung

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Bio-Team
Mutation und Selektion – Anwendung
lernst du in der 9. Klasse - 10. Klasse

Beschreibung Mutation und Selektion – Anwendung

Mutation – Biologie

Beim Menschen werden Mutationen oft mit Krankheiten, zum Beispiel mit der Entstehung von Krebs, assoziiert. Mutationen können aber auch positive Effekte haben, so sind sie für die Artenvielfalt auf der Erde verantwortlich. Aber was ist eine Mutation und welche Bedeutung haben Mutationen in der Evolution?

Mutation – Definition

Eine Mutation ist eine Veränderung von Erbanlagen (DNA). Dabei können Gene so verändert werden, dass Merkmale verschwinden, sich verändern oder gar neue Merkmale entstehen. Diese Veränderungen treten meist spontan und zufällig auf. Mutationen können aber auch durch externe Auslöser wie UV-Strahlung, radioaktive Strahlung und Chemikalien hervorgerufen werden. Zudem können Mutationen an die Nachkommen weitervererbt werden.

Mutation und Selektion am Beispiel der Kerguelen-Fliege

In der Evolution bilden Mutationen die Grundlage für die Entstehung neuer Arten. Aber Mutationen alleine reichen nicht aus: Ein weiterer Faktor ist maßgeblich an der Artenentstehung beteiligt – die Selektion. Schauen wir uns die Vorgänge der Mutation und Selektion am Beispiel der Kerguelen-Fliege an, einer auf den Kerguelen-Inseln entstandenen flügellosen Fliegenart.

Mutation
Das Merkmal, das in diesem Beispiel von Mutation betroffen war, war die Flügelgröße. So traten, bedingt durch Mutation, immer wieder Fliegen mit unterschiedlicher Flügelgröße und -form auf.

Mutation Merkmalsänderung

Einige von ihnen hatten Stummelflügel, wodurch sie flugunfähig waren. Diese Mutation war ein Nachteil für die Fliegen auf dem Festland, da sie schneller gefressen oder zertreten wurden als Fliegen mit normalen Flügeln. Sie starben, bevor sie sich fortpflanzen konnten. Die Flügel-Mutation konnte sich so nicht durchsetzen. Aber warum entstand dann die Art der Kerguelen-Fliegen auf den Kerguelen-Inseln?

Selektion
Zur Entstehung einer neuer Art braucht es neben der Mutation immer die Selektion, auch natürliche Auslese genannt. Welche Vorgänge der Selektion führten zur Entstehung der Art der Kerguelen-Fliege? Auf die Kerguelen-Inseln gelangten durch Wind oder Treibholz Fliegen mit normalen Flügeln und welche mit Stummelflügeln. Im Gegensatz zum Festland ist es auf den Kerguelen-Inseln sehr windig. Fliegen mit normalen Flügeln waren hier im Nachteil, da sie vom Wind weggeweht wurden. Je kleiner die Flügel, desto besser waren die Fliegen auf der Insel an die Bedingungen angepasst, sie waren im Vorteil. Der Wind war hier der Selektionsfaktor.

Selektion und Selektionsfaktor

Im Laufe der Evolution verschwanden die Flügel aufgrund von Mutation und Selektion schließlich komplett, denn Merkmale, die einen Vorteil liefern, werden weiter vererbt. Fressfeinde gibt es auf den Kerguelen-Inseln für die flügellosen Fliegen kaum. Im Gegensatz dazu sind auf dem Festland die Fressfeinde der treibende Selektionsfaktor und bewirken, dass sich die Art der flügellosen Fliegen nicht durchsetzt.

Mutation – Bedeutung in der Biologie

Was bedeutet die Mutation für die Biologie? Durch Mutationen werden Merkmale verändert. Das führt zu Variationen von Individuen innerhalb einer Art. Individuen einer Art sind somit nicht gleich bezüglich eines Merkmals.
Es gibt Mutationen, die einen Vorteil für das Individuum in der jeweiligen Umwelt bringen. Das kann das Fehlen von Flügeln bei der Kerguelen-Fliege sein oder das braune Fell des Feldhasen, das ihn in Feldern und Wäldern besser tarnt als weißes Fell. Andersherum ist der Polarhase mit weißem Fell an die Umgebung im Schnee in den Polarregionen besser angepasst.
Durch Selektion pflanzen sich Individuen mit dem jeweiligen Merkmal öfter fort und vererben dieses an die Nachkommen. Langfristig führt das zur Entstehung einer neuen Art. Ohne Mutationen können Arten weder entstehen, noch sich an verändernde Umweltbedingungen anpassen. Mutation und Selektion werden daher auch als „Antrieb der Evolution“ bezeichnet.

Dieses Video

Was heißt Mutation? Was ist eine Mutation? Im Biologie-Unterricht hast du sicher schon einmal davon gehört. In diesem Video lernst du die Bedeutung von Mutation und Selektion am Beispiel der Kerguelen-Fliege kennen. Um dein Wissen zum Thema Mutation zu testen, kannst du die Übungen lösen und das Arbeitsblatt ausfüllen.

Transkript Mutation und Selektion – Anwendung

Mutation und Selektion am Beispiel der Kerguelen-Fliege

Ist dir schon einmal aufgefallen wie unterschiedlich Fliegen aussehen, selbst wenn sie der gleichen Art angehören? Es gibt sie in allmöglichen Farben und Größen, ja selbst die Augenfarbe variiert von Zeit zu Zeit.

Und jetzt stelle dir mal eine Fliege ohne Flügel vor! Was passiert mit ihr? Richtig! Sie wird gefressen oder zertreten. Dennoch gibt es in der Natur Fliegen, die gar nicht fliegen können. Glaubst du nicht? Dann empfehle ich dir einen Ausflug zu den Kerguelen-Inseln in der Nähe des Südpols.

In diesem Video werde ich dir zeigen, wie sich dort flugunfähige Fliegen entwickeln konnten. Damit du alles verstehen kannst, möchte ich dir auch die Begriffe “Mutation” und “Selektion” erklären.

Die Fliegen auf den Kerguelen-Inseln haben nur Stummelflügel und können nicht fliegen. Sie stammen aber von Fliegen auf dem Festland ab. Und diese hatten noch richtige Flügel. Wieso hat die Kerguelen-Fliege aber nur Stummelflügel?

Damit du das verstehen kannst, erkläre ich dir zunächst den Begriff “Mutation”. Eine Mutation ist eine Veränderung der Erbanlagen. Sie können spontan und zufällig auftreten, aber auch äußere Einflüsse können Mutationen bewirken: z.B. UV-Strahlung, Radioaktivität und vieles mehr. Durch Mutationen werden die Gene von Lebewesen verändert. Veränderte Gene können unter Umständen zu ganz neuen Merkmalen eines Lebewesens führen. Diese können an ihre Nachkommen vererbt werden. Somit sind selbst Individuen einer Art nicht alle gleich, man nennt dies auch Variation der Individuen.

Wie kam also die Kerguelen-Fliege zu ihren Stummelflügeln? Bei den Fliegen auf dem Festland kommt es immer mal wieder zu zufälligen Mutationen, die zum Beispiel zu kleineren Flügeln führen. Diese Fliegen werden auf dem Festland schnell gefressen oder finden keine Nahrung. Sie sterben bevor sie Nachkommen zeugen. Sie geben ihr Merkmal nicht weiter.

Von Zeit zu Zeit gelangen ein paar Festlandfliegen auf die Kergueleninseln. Durch Wind oder mit einem Stück Treibholz. Darunter waren auch Fliegen mit kleinen Flügeln. Doch Mutationen allein erklären noch nicht die große Anzahl flugunfähiger Fliegen auf den Kerguelen-Inseln. Dafür ist die Selektion verantwortlich.

Diesen Mechanismus erkläre ich dir jetzt genauer: Auf den Inseln ist es sehr stürmisch. Die Festlandfliegen mit normalen Flügeln können sich auf den Inseln nicht halten. Sie werden also aufs Meer hinausgeweht und sterben. Die Fliegen mit den kleineren Flügeln oder Stummelflügeln können sich am Boden der Inseln halten. Das Merkmal “kleine Flügel” ist auf den Inseln also ein Vorteil.

Diese Fliegen überleben und pflanzen sich fort. Je kleiner ihre Flügel sind, desto besser sind sie an ihre Umgebung angepasst. Je besser die Fliegen angepasst sind, desto leichter fällt ihnen z.B. die Nahrungssuche auf der stürmischen Insel und sie können sich schließlich fortpflanzen. Sie geben das Merkmal “kleine Flügel” weiter. Mit der Zeit werden die Flügel der Nachkommen immer kleiner. Fressfeinde gibt es auf den Inseln überings kaum. So ist eine sehr große Population flugunfähiger Fliegen mit Stummelflügeln entstanden.

Dieser Vorgang wird als natürliche Auslese oder Selektion bezeichnet.

Fassen wir noch mal den Prozess der Selektion oder natürliche Auslese zusammen : Die Individuen einer Art weisen durch Mutationen immer leicht unterschiedliche Merkmale auf, man spricht auch von Variation der Individuen. Bestimmte Merkmale stellen einen Vorteil in der jeweiligen Umwelt dar, wie z.B. die Stummelflügel auf windigen Inseln oder das farbige Fell von Hasen.

Die Lebewesen mit diesem Merkmal können sich häufiger fortpflanzen und ihr Merkmal häufiger weitergeben. Das Merkmal kommt also durch eine Selektion immer häufiger vor. Über einen sehr langen Zeitraum verändern sich Populationen auf diese Weise. Neue Arten, wie z.B. die Kerguelen-Fliegen, können so entstehen.

Nun weißt du auch warum sich so viele unterschiedliche Fliegen entwickeln konnten wie du sie am Anfang des Videos gesehen hast. Außerdem hast du gelernt, dass sich durch Mutation und Selektion sogar so außergewöhnliche Arten wie die flugunfähige Kerguelen-Fliege entwickeln konnten. Diese wichtigen Faktoren zur Entstehung neuer Arten werden darum auch oft als “Antrieb” der Evolution bezeichnet. Tschüss und bis zum nächsten mal!

7 Kommentare

7 Kommentare
  1. Hallo,
    vielen Dank für deine Frage.
    Es ist eigentlich genau anders herum: bestimmte Tiere verändern sich und diese Veränderung bringt ihnen einen Vorteil. Dadurch können sie besser überleben und sich besser fortpflanzen und ihre Population wird dadurch immer größer. Das nennt man dann Selektion.

    Von Amrei Rolof, vor mehr als einem Jahr
  2. Ich habe eine Frage ist die Selektion jetzt,wenn Tiere sich besser fortpflanzen und durch die bestimmte Veränderung eine neue Population entsteht ?
    Lg

    Von Shiringurl123, vor mehr als einem Jahr
  3. Super am Beispiel erklärt!!!

    Von Sybillemeyer74, vor fast 3 Jahren
  4. sehr guter Video , gut strukturiert , nachvollziehbar.

    Von Mirjam A., vor mehr als 4 Jahren
  5. top video!!

    Von Sveamerit, vor mehr als 5 Jahren
Mehr Kommentare

Mutation und Selektion – Anwendung Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Mutation und Selektion – Anwendung kannst du es wiederholen und üben.
  • Definiere den Begriff „Mutation“.

    Tipps

    Mutationen sind nie geplant.

    Lösung

    Beim Ablesen der Gene kann es immer wieder zu Veränderungen kommen. Dies passiert zufällig und ist nicht geplant. Es kann aber auch äußere Auslöser für eine solche Veränderung geben, zum Beispiel durch radioaktive Strahlung. Diese Veränderungen können zu unterschiedlichen Merkmalen führen, wie beispielsweise die Farbe der Augen.

    Durch Mutationen sind die Individuen einer Art nicht alle gleich, sondern variieren in ihren Genen und oft auch in ihrem Aussehen.

  • Gib an, warum die Kerguelen-Fliege auf den Inseln einen Selektionsvorteil gegenüber der normalen Fliege hat.

    Tipps

    Überlege, welche Probleme eine Fliege mit normalen Flügeln bei starkem Wind hat.

    Die Kerguelen-Fliege sieht genauso aus wie die normale Fliege. Sie hat nur keine richtigen Flügel.

    Individuen mit einem vorteilhaften Merkmal haben mehr Nachkommen.

    Lösung

    Auf den Kerguelen-Inseln ist es sehr windig. Fliegen mit normalen Flügeln werden oft auf das Meer hinaus geweht. Die Kerguelen-Fliegen haben nur Stummelflügel, mit denen sie nicht fliegen können. Sie entgehen dieser Gefahr.

    Fliegen ohne Flügel sind somit besser an ihren Lebensraum angepasst und erzeugen daher auch mehr Nachkommen.

    Da es im Gegensatz zum Festland keine natürlichen Feinde auf den Inseln gibt, werden sie auch nicht gefressen. Ihre Population wächst.

  • Entscheide, um welche Selektionsfaktoren es sich handelt.

    Tipps

    Das Wort „biotisch“ stammt von dem altgriechischen Wort „bios = Leben“ ab und bezieht sich daher auf lebendige Faktoren.

    Das Wort „abiotisch“ hingegen setzt sich aus „a = un-“ und „bios = Leben“ zusammen und bezieht sich auf unbelebte Faktoren.

    Überlege, welche der Faktoren von Tieren ausgehen. Es kann sich auch um ganz kleine Tiere handeln.

    Biotische Faktoren können sich auf Tiere derselben Art oder Tiere unterschiedlicher Art beziehen.

    Lösung

    Abiotische Selektionsfaktoren wirken aus der unbelebten Umwelt, beispielsweise das Wetter oder der pH-Wert von Wasser. Unter biotischen Selektionsfaktoren versteht man solche, die von Lebewesen ausgehen. So spielt zum Beispiel die Anfälligkeit gegenüber Parasiten oder die Tarnung gegenüber Fressfeinden eine entscheidende Rolle beim Überleben eines Individuums.

  • Ordne den Merkmalen der Lebewesen die passenden Selektionsfaktoren zu.

    Tipps

    Über große Ohren können Tiere Wärme abgeben. Umgekehrt geht bei kleinen Ohren nicht so viel Wärme verloren.

    Überlege, welche Wirkung ein Antibiotikum auf ein Bakterium hat.

    Die meisten Kakteen gehören zu den so genannten Stammsukkulenten. Sie speichern Wasser in ihrem Stamm.

    Lösung

    Viele Lebewesen sind perfekt an ihren Lebensraum angepasst. Biotische und abiotische Selektionsfaktoren sorgen dafür, dass Individuen mit einem für die jeweilige Umwelt vorteilhaften Merkmal überleben und sich fortpflanzen.

    So haben Eisbären mit einem weißen Fell im Schnee eine bessere Tarnung als Bären mit einem braunen Fell.

    Männliche Hirsche mit einem großen Geweih können ihr Revier besser verteidigen.

    Kakteen speichern in speziellem Gewebe Wasser, um auch in sehr trockenen Phasen überleben zu können.

    Wüstentiere haben oft größere Ohren als ihre Verwandten in kälteren Regionen. Durch die größere Oberfläche kann das Tier mehr Wärme abgeben.

    Bakterien können durch Mutationen resistent gegenüber Antibiotika werden. Das Antibiotikum wirkt auf Bakterien wie ein Gift.

  • Beschreibe den Prozess der „Natürlichen Auslese“.

    Tipps

    Überlege, wie ein neues Merkmal entsteht.

    Was passiert, wenn ein Merkmal einen Überlebensvorteil darstellt?

    Lösung

    Bei der Selektion kommt es zu einer natürlichen Auslese von Individuen mit bestimmten Merkmalen innerhalb einer Population. Ein neues Merkmal, wie beispielsweise die Stummelflügel der Kerguelen-Fliege, ensteht durch zufällige Mutation des Erbguts. Stellt dieses Merkmal in der jeweiligen Umwelt einen Vorteil dar, vermehren sich die Individuen, die dieses Merkmal aufweisen, stärker. Irgendwann gibt es immer mehr Lebewesen, die diese vorteilhafte Merkmal tragen. Alle anderen Lebewesen sterben langsam aus. So kann eine ganz neue Art entstehen, wie zum Beispiel die Fliege mit den Stummelflügeln auf den Kerguelen-Inseln.

  • Bewerte die Folgen der Industrialisierung für den Birkenspanner.

    Tipps

    Überlege, ob Mutationen bewusst herbeigeführt werden können.

    Ein Individuum mit einem vorteilhaften Merkmal pflanzt sich häufiger fort.

    Lösung

    Der helle Birkenspanner ist auf den hellen Flechten der Birkenstämme gut getarnt und wird von den Vögeln meist übersehen. Kommt es auf Grund einer Mutation zu einer dunklen Variante des Birkenspanners, wird dieser schnell gefressen.

    Während der Industrialisierung wurden viele Fabriken gebaut und die Luft wurde immer schmutziger. Die Flechten, die den Birkenstämmen ihr helles Aussehen verleihen, starben ab und die dunkle Rinde kam zum Vorschein.

    Unter diesen veränderten Umständen konnte sich der dunkle Falter besser tarnen als der helle. Die Mutation, die zu dem Merkmal „dunkle Flügel“ führte, stellte auf einmal einen Vorteil dar. Der dunkle Falter wurde weniger häufig gefressen und konnte sich vermehren. Da Mutationen spontan und zufällig entstehen, hat der helle Birkenspanner nicht die Möglichkeit, sich dunkel zu verfärben.

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