Capitolo 20 - Ateneonline

Biologia generale
Robert J. Brooker, Eric P. Widmaier, Linda E. Graham, Peter D. Stiling
Copyright © 2009 – The McGraw-Hill Companies srl
RISPOSTE AGLI “SPUNTI DI RIFLESSIONE”
Capitolo 20
Figura 20.1 – pag. 436
RISPOSTA: Se R è 0.4, allora r deve essere 0.6, e la somma delle frequenze alleliche è pari a 1.0.
L'eterozigote (2pq) ha frequenza 2(0.4)(0.6) pari a 0.48 o 48%.
Figura 20.2 – pag. 439
RISPOSTA: E' probabile sul breve periodo. Se in una popolazione appare un nuovo allele che
conferisce una migliore fitness darwiniana, la selezione direzionale favorisce la sua presenza nella
popolazione aumentando quindi la diversità. Sul lungo periodo comunque, un allele che conferisce una
fitness più alta allo stato omozigote può diventare monomorfico riducendo perciò la diversità.
Figura 20.9 – pag. 446
RISPOSTA: L'effetto collo di bottiglia riduce la diversità genetica. Ciò può portare all'eliminazione degli
adattamenti che promuovono la sopravvivenza e il successo riproduttivo. Perciò l'effetto collo di bottiglia
rende più difficile la sopravvivenza di una popolazione.
Figura 20.12 – pag. 448
RISPOSTA: L'inincrocio favorisce gli omozigoti. Se un omozigote presenta una fitness darwiniana più
alta, l'inincrocio accelera la diffusione dell'allele nella popolazione. Alternativamente se un omozigote ha
una fitness più bassa l'inincrocio accelera l'eliminazione dell'allele dalla popolazione.
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RISPOSTE AI TEST E AI QUESITI DI FINE CAPITOLO
Capitolo 20
TEST DI AUTOVALUTAZIONE
1.
Risposta: d. In una popolazione il tipo più comune di modificazione genetica è il cambiamento in un
singolo nucleotide, che può dar luogo a un polimorfismo di un singolo nucleotide (SNP).
2.
Risposta: c. L'equazione di Hardy-Weinberg descrive matematicamente la distribuzione dei genotipi
sulla base delle frequenze alleliche in una popolazione (un gruppo di individui della stessa specie
potenzialmente interfecondi) che non si evolve. Ogni fattore che altera la frequenza degli alleli altera
anche le frequenze genotipiche modificando la distribuzione della popolazione.
3.
Risposta: c. La frequenza dei portatori è anche la frequenza degli eterozigoti nella popolazione. La
frequenza degli eterozigoti si determina calcolando 2pq.
4.
Risposta: d. Benché l'inincrocio possa alterare le frequenze genotipiche, la diminuzione del numero
degli eterozigoti in una popolazione non altera direttamente le frequenze alleliche.
5.
Risposta: b. Benché la mutazione generi materiale grezzo per la variabilità genetica in una popolazione,
essa non genera di per sé importanti modificazioni evolutive. Altri fattori, come la seleziona naturale, la
migrazione e la deriva genetica casuale, agiranno sulla variabilità prodotta dalla mutazione alterando la
fisionomia genetica di una popolazione.
6
Risposta: c. Poiché la selezione sta favorendo uno dei due estremi della distribuzione della
popolazione, il tipo di selezione indicato sarà direzionale.
7.
Risposta: b. A causa della selezione disruptiva, le popolazioni che occupano un ambiente eterogeneo
possono evolvere due o più fenotipi che sono adattati ad aree differenti dell'ambiente.
8.
Risposta: d. La deriva genetica si riferisce ai cambiamenti delle frequenze alleliche che si verificano da
una generazione alla successiva. Più piccola è la popolazione e maggiormente drammatico può essere
l'effetto di campionamento su di una frequenza allelica.
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9.
Risposta: b. La teoria neutrale dell'evoluzione suggerisce che la maggior parte delle variabilità genetica
in una popolazione sia dovuta a mutazioni neutrali che non alterano i fenotipi e che, perciò, non
influiscono sul successo riproduttivo o sulla sopravvivenza. La diffusione delle mutazioni neutrali è
dovuta a deriva genetica casuale.
10.
Risposta: a. Benché potrebbe non verificarsi in tutti i casi di inincrocio, l'effetto più comune, in una
popolazione naturale, è la diminuazione della fitness, della sopravvivenza e del successo riproduttivo,
dovuto a un incremento dell'omozigosità e a un aumento nella fequenza delle malattie genetiche
recessive.
QUESITI TEORICI
1.
Risposta:
• La popolazione è così grande che le frequenze alleliche non cambiano a causa di errori casuali di
campionamento.
• I membri della popolazione si accoppiano tra di loro senza tenere conto dei loro genotipi e fenotipi.
• Non si verifica migrazione tra popolazioni differenti.
• Nessun genotipo è avvantagiato nella sopravvivenza o nella riproduzione.
• Non si verificano nuove mutazioni.
2.
Risposta:
• Selezione direzionale – favorisce gli individui all'estremo della distribuzione fenotipica che presenta
un più grande successo riproduttivo in un particolare ambiente.
• Selezione stabilizzante – favorisce la sopravvivenza degli individui con fenotipi intermedi; i valori
estremi di un carattere sono controselezionati.
• Selezione disruptiva (nota anche come selezione diversificante) – favorisce la sopravvivenza di due
o più differenti genotipi che danno luogo a differenti fenotipi.
• Selezione bilanciante – mantiene la diversità genetica in una popolazione. Nel corso di molte
generazioni la selezione bilanciante può creare una situazione conosciuta come polimorfismo
bilanciato, in cui due o più alleli sono mantenuti in equilibrio.
3.
Risposta: L'effetto del fondatore si verifica quando un piccolo gruppo di individui si separa da una
popolazione più grande e stabilisce una colonia in una nuova località. Questo effetto ha due importanti
conseguenze. Innanzitutto ci si aspetta che la popolazione fondatrice, che è relativamente piccola,
mostri un livello inferiore di variabilità genetica rispetto alla popolazione di origine, più grande, da cui
essa è derivata. In secondo luogo, per effetto del caso, le frequenze alleliche nella popolazione
fondatrice possono differire in modo marcato da quelle della popolazine di origine.
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QUESITI SPERIMENTALI
1.
Risposta: Le due specie di ciclidi usate nell'esperimento sono distinguibili per la colorazione e i
ricercatori verificavano l'ipotesi che le femmine potessero scegliere il partner sulla base di questa
variabilie.
2.
Risposta: Individui di sesso femminile furono collocati in vasche che contenevano un maschio di
ciascuna specie. I maschi erano tenuti in vasche di vetro più piccole per limitarne i movimenti e
permettere alle femmine di vedere ciascuno di essi. I ricercatori registravano il comportamento di
corteggiamento tra femmine e maschi e il numero di incontri positivi tra femmina e ciascuno dei diversi
maschi. Questa procedura fu realizzata in condizioni di illuminazione normale e di luce monocromatica
in grado di oscurare le differenze di colorazione tra le due specie. Il confronto del comportamento delle
femmine sotto le due diverse condizioni di illuminazione, consentì ai ricercatori di determinare
l'importanza della colorazione nella scelta del partner.
3.
Risposta: I ricercatori rilevarono che era più probabile che la femmina scegliesse un partner della sua
stessa specie in condizioni normali di illuminazione. Tuttavia, in condizioni di luce monocromatica, non
fu riscontrata alcuna scelta di partner specie-specifico. Le femmine avevano la stessa probabilità di
scegliere maschi dell'altra specie o della propria stessa specie. Ciò indicava che la colorazione è un
fattore importante nella scelta del partner in queste specie di pesci.
SPUNTI DI DISCUSSIONE
1.
Risposta:
Nuovi alleli – Quando insorgono mutazioni casuali, esse introducono nuovi alleli in una popolazione.
Queste nuove mutazioni possono essere vantaggiose , neutrali o deleterie, Se una nuova mutazione è
vantaggiosa è più probabile che sia selezionata positivamente e che possa rimanere nella popolazione.
Se la mutazione è deleteria può essere rimossa dal pool genico insieme all'individuo.
Duplicazione genica – Un crossing over anormale, o una trasposizine, può talvolta verificarsi e dare
luogo a un incremento del numero di copie di un gene. Ciò può far sì che le mutazioni e la selezione
naturale siano indirizzate a una sola delle copie del gene senza influenzare la funzione delle altre copie
di quel gene. Questo fattore può aumentare la variabilità di un individuo e migliorare la sua fitness.
Rimescolamento degli esoni – Gli eventi anormali di crossing over e gli elementi trasponibili possono
promuovere riarrangiamenti genici in cui uno o più esoni di un gene vengono inseriti in un altro gene. La
proteina codificata da tale gene può mostrare un nuova funzione.
Trasferimento orizzontale di geni – Si verifica quando un gene di una specie viene introdotto nel
genoma di un'altra specie. Di conseguenza, la specie che riceve il nuovo gene può acquisire l'uso del
gene introdotto, incrementando così la sua variabilità e fitness.
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2.
Risposta:
Selezione direzionale – Si verifica quando un fenotipo estremo viene selezionato positivamente perché
rende l'organismo più capace di sopravvivere nel suo ambiente. Di conseguenza, il fenotipo estremo
diventerà predominante nella popolazione. Ciò può verificarsi o attraverso nuove mutazioni, o attraverso
una prolungata modificazione ambientale. Oltre alla selezione positiva per un certo fenotipo, l'estremo
opposto viene rimosso dal pool genico.
Selezione stabilizzante – In questo tipo di selezione gli individui con fenotipi intermedi vengono
selezionati positivamente e gli organismi con i fenotipi estremi vengono controselezionati e rimossi dalla
popolazione. Questo tipo di selezione tende a prevenire importanti modificazioni nel fenotipo degli
organismi.
Selezione disruptiva – Questo tipo di selezione favorisce entrambi gli estremi e rimuove i fenotipi
intermedi. E' anche nota come selezione diversificante.
Selezione bilanciante – Questo tipo di selezione risulta in un polimorfismo bilanciato in cui due o più
alleli vengono stabilmente mantenuti in una popolazione. Esempi includono il vantaggio dell'eterozigote,
come nell'allele dell'anemia falciforme, e la selezione negativa frequenza-dipendente, come negli
impollinatori di Dactylorhiza sambucina.
Selezione sessuale – Questo è un tipo di selezione naturale direttamente indirizzato al successo
riproduttivo. Può verificarsi per mezzo di ciascuno dei precedenti meccanismi. La colorazione dei
maschi nei ciclidi africani è un esempio.