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Natürliche Selektion – helle und dunkle Birkenspanner

NaturwissenschaftenGenetik und EvolutionAlter 14–15

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Eine Falterpopulation aus hellen (dd) und dunklen Individuen (DD, Dd) sitzt auf einem Baumstamm. In jeder Generation fressen Vögel vor allem die Falter, die sich von der Rinde abheben; die Überlebenden pflanzen sich fort, und Allelfrequenz sowie Phänotypenverhältnis verschieben sich im Diagramm allmählich. Ändern Sie die Stammfarbe (Stamm antippen oder durch Industrieverschmutzung allmählich dunkler werden lassen) und den Selektionsdruck, um zu sehen, wie sich die Richtung der Evolution ändert.

Lektion: Grundbegriffe der Evolution und Formen der Selektion; Evolutionsmechanismen

Was sie zeigt

Der Birkenspanner ist ein klassisches, in der Natur beobachtetes Beispiel für natürliche Selektion. Die dunkle Flügelfarbe wird von einem dominanten Allel D bestimmt: DD- und Dd-Falter sind dunkel, dd-Falter hell. In jeder Generation fressen Vögel die Falter, die sich am stärksten von der Rinde abheben, die Überlebenden paaren sich zufällig, und aus ihren Allelen entsteht die nächste Generation. Das Diagramm zeigt die Frequenz von Allel D, den Anteil dunkler Falter und die Dunkelheit der Rinde; der Text vergleicht die Genotypen mit der Hardy-Weinberg-Erwartung. Selektion bestimmt, welche Varianten überleben; kein Falter ändert seine Farbe.

So funktioniert es

Stellen Sie Farbe der Baumrinde auf Hell → dunkel über Generationen und klicken Sie auf Automatisch, um zu sehen, wie sich Allel D ausbreitet, während Ruß die Rinde verdunkelt. Klicken Sie auf Zurücksetzen und vergleichen Sie einen niedrigen und einen hohen Selektionsdruck. Mit Hintergrund ändern kehren Sie die Selektionsrichtung während des Laufs um; wiederholen Sie den Versuch mit kleiner Populationsgröße, um Zufallsschwankungen zu sehen.

Einstellbare Parameter

  • Farbe der Baumrinde Hell (sauberer Wald, mit Flechten), Dunkel (Industrieruß), Hell → dunkel über Generationen
  • Selektionsdruck (Anteil gefressener auffälliger Falter) 0,1–0,9
  • Maximale Zahl der Generationen 5–50 Generationen
  • Anfangsfrequenz des dunklen Allels (D) 0,05–0,95
  • Populationsgröße 40–400 Falter

Fragen zum Erkunden

  1. Warum können helle dd-Falter wieder auftauchen, obwohl fast die ganze Population dunkel ist?
  2. Wie verändert ein höherer Selektionsdruck die Zahl der Generationen, bis sich Allel D ausgebreitet hat?
  3. Warum ergibt eine Population von 40 Faltern eine unregelmäßigere Kurve als eine von 400?

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