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Artbildung – allopatrisch und sympatrisch (Polyploidie), reproduktive Isolation und Artbegriff

BiologieEvolutionAlter 17–18

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Eine geografische Barriere (ein Fluss, ein Gebirge oder das Meer) teilt eine Mäusepopulation in zwei Hälften. Die beiden Seiten haben unterschiedlich gefärbte Böden, daher treibt die natürliche Selektion die Fellfarbe in entgegengesetzte Richtungen, zusammen mit Mutation und genetischer Drift. Verfolgen Sie die mittlere Fellfarbe, den genetischen Abstand und den Anteil der Paare, die sich noch kreuzen können, und entfernen Sie die Barriere zum Test. Weitere Bildschirme zeigen sympatrische Artbildung durch Polyploidie, ökologische oder ethologische Isolation, prüfen den biologischen Artbegriff mit echten Kreuzungen (Pferd und Esel ergeben ein unfruchtbares Maultier) samt Chromosomenzahlen und Genomgrößen und verfolgen eine adaptive Radiation aus einem Vorfahren auf einem Archipel.

Lektion: Artbildung: allopatrisch und sympatrisch, Polyploidie, ökologische und ethologische Isolation, reproduktive Isolation, biologischer Artbegriff und adaptive Radiation

Was sie zeigt

Neue Arten entstehen, wenn der Genfluss zwischen Populationen aufhört. Bei der allopatrischen Artbildung teilt eine geografische Barriere eine Population, und Selektion, Mutation und Drift lassen beide Teile auseinanderdriften, bis sie reproduktiv isoliert sind. Bei der sympatrischen Artbildung geschieht das am selben Ort: Eine Pflanze, die ihre Chromosomen verdoppelt (Polyploidie), kann mit ihrer Ausgangsart keine fruchtbaren Nachkommen zeugen, und Insekten oder Fische, die sich auf ihrem eigenen Wirt paaren oder Partner ihrer Farbe wählen, können sich ebenfalls trennen. Der biologische Artbegriff prüft Arten über die Kreuzung, was bei Pferd und Esel funktioniert, aber Grenzen hat.

So funktioniert es

Wählen Sie auf dem Bildschirm Allopatrisch Fluss und klicken Sie auf Start; zeigt der Status zwei Arten, klicken Sie auf Barriere entfernen und zählen Sie die Hybriden. Wählen Sie unter Sympatrisch die Polyploidie und beobachten Sie, wie Tetraploide entstehen; senken Sie dann die Selbstbestäubung, um sie scheitern zu sehen, und testen Sie auch die beiden anderen Isolationen. Wählen Sie unter Artbegriff eine Kreuzung wie Pferd × Esel. Klicken Sie unter Adaptive Radiation auf Start und sehen Sie, wie ein Vorfahr sich in Arten mit verschiedenen Schnäbeln aufspaltet.

Einstellbare Parameter

  • Geografische Barriere Keine Barriere, Fluss, Gebirge, Meer (steigendes Wasser bildet eine Insel)
  • Individuen je Population 30–150
  • Unterschied zwischen den beiden Umwelten 0–100 %
  • Selektionsstärke 0–10
  • Mutationsrate je Locus und Generation 1–10 ×10⁻⁴
  • Schwelle des genetischen Unterschieds für reproduktive Isolation 10–40 %
  • Bildschirm Allopatrische Artbildung, Sympatrische Artbildung, Biologischer Artbegriff, Adaptive Radiation
  • Mechanismus der sympatrischen Artbildung Polyploidie, Ökologische Isolation, Ethologische Isolation
  • Anteil unreduzierter Gameten 0,5–10 %
  • Anteil der Selbstbestäubung 0–100 %
  • Fortpflanzungsvorteil der Tetraploiden 0–50 %
  • Stärke der Partnerwahl nach Farbe 0–10
  • Testkreuzung Pferd × Esel, Hauspferd × Przewalski-Pferd, Pferd × Zebra, Löwe × Tiger, Hund × Grauwolf, Grauwolf × Kojote, Nachtkerze 2n × 4n, Nachtkerze 4n × 4n, Primula floribunda × Primula verticillata, Indischer Muntjak × Chinesischer Muntjak
  • Chance, alle 10 000 Jahre auf eine andere Insel zu wechseln 0,5–10 %

Fragen zum Erkunden

  1. Warum kann eine tetraploide Pflanze schon nach einer Generation und ohne geografische Barriere eine neue Art sein?
  2. Warum ist ein Maultier unfruchtbar, obwohl es gesund ist, und was sagt das über Pferd und Esel?
  3. Warum zeigen Wolf und Kojote eine Grenze des biologischen Artbegriffs?

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