Bunnlevende og pelagisk stingsild
Lov på eksamen
- Kalkulator
- CAS
- Graftegner og regneark
- Lærebok, formelsamling og egne notater
Ikke åpent internett, kommunikasjon med andre eller kunstig intelligens.
Kan den løses uten PC?
Alle deloppgavene kan løses uten PC.
Fra 2027 er det bare kalkulator og skriftlige hjelpemidler på del 2. Vurderingen er gjort med KI og kan inneholde feil.
Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.
I en canadisk innsjø som oppsto for cirka 12 000 år siden, lever to typer trepigget stingsild (Gasterosteus aculeatus). Den ene lever på bunnen (bunnlevende type), og den andre lever høyere opp i vannmassene (pelagisk type). For 1000 år siden innvandret den pelagiske typen fra havet til innsjøen, mens den bunnlevende typen har levd der siden innsjøen oppsto.
De to typene ser ulike ut, men de har lik paringsatferd og formerer seg i samme område. Fenotypen til hybrider mellom bunnlevende og pelagiske stingsild er en mellomting mellom de to typene. Undersøkelser viser at 1–2 prosent av voksen stingsild i innsjøen er hybrider. Hybridegg har like gode sjanser for å klekkes som egg fra bunnlevende og fra pelagisk stingsild.
Vurder hvorfor andelen hybrider er lav i den voksne populasjonen.
Forskere tror at bunnlevende og pelagisk stingsild vil utvikle seg til to arter. Drøft hvilke mekanismer for artsdannelse som bidrar til dette.
Pitx1 er et gen som er aktivt ved dannelsen av bukpigger, kjeve og hypofyse. Det finnes ulike transkripsjonsfaktorer som bindes til de ulike DNA-sekvensene for å starte transkripsjon av genet.
Figur 2 illustrerer Pitx1-genet og DNA-sekvensene som regulerer genuttrykket.
Bare noen stingsilder har bukpigger. DNA-analyser viser at stingsild med og uten bukpigger har lik baserekkefølge i Pitx1-genet.
Stingsild uten bukpigger har en delesjon i DNA-sekvensen som regulerer genuttrykket. Forklar hvorfor dette hemmer produksjonen av protein i celler som danner bukpigger, men ikke produksjonen av protein i celler som danner kjeve og hypofyse.
Fem krysningsforsøk ble gjennomført for å undersøke nedarvingen av egenskapen bukpigger. Tabellen viser antallet avkom med og uten bukpigger.
| Krysningsforsøk | Foreldre | Avkom med bukpigger | Avkom uten bukpigger |
|---|---|---|---|
| 1 | Med bukpigger × Uten bukpigger | 82 | 78 |
| 2 | Med bukpigger × Med bukpigger | 118 | 39 |
| 3 | Uten bukpigger × Uten bukpigger | 0 | 50 |
| 4 | Med bukpigger × Uten bukpigger | 74 | 0 |
| 5 | Med bukpigger × Med bukpigger | 90 | 0 |
Bruk informasjonen i tabellen til å undersøke om egenskapen bukpigger er dominant eller recessiv. Begrunn svaret.
Fasit
Hybridene har en mellomform og er dårlig tilpasset både bunnen og de frie vannmassene. Færre overlever til de blir voksne.
Sympatrisk artsdannelse: disruptiv seleksjon mellom to nisjer og seleksjon mot hybrider begrenser genflyten. Over tid kan det utvikle seg reproduktive barrierer.
Delesjonen fjerner reguleringssekvensen for bukpigg. Transkripsjonsfaktoren kan ikke binde der, og genet blir ikke transkribert i celler som danner bukpigger. Reguleringssekvensene for kjeve og hypofyse er intakte.
Bukpigger er dominant. I krysning 2 får to foreldre med bukpigger avkom uten bukpigger (3 : 1), så foreldrene må være heterozygote.
LøsningsforslagKI-generert
Hybridegg klekkes like godt som andre egg. Den lave andelen hybrider må derfor skyldes at færre hybrider overlever fram til voksen alder.
Den bunnlevende typen lever i grunne områder og spiser organismer på bunnen. Den pelagiske typen lever i de frie vannmassene og spiser dyreplankton. Typene er tilpasset hver sin nisje. Hybridene har en fenotype som er en mellomting. De er dermed dårligere tilpasset både livet på bunnen og livet i de frie vannmassene. De konkurrerer dårligere om maten, vokser trolig langsommere og kan lettere bli spist.
Naturlig seleksjon virker altså mot hybridene. Dette er en postzygotisk barriere: hybridene dannes og klekkes, men har lavere overlevelse (fitness).
Typene lever i samme innsjø og formerer seg i samme område. Hvis de blir to arter, er det derfor sympatrisk artsdannelse. Det skjer uten geografisk isolasjon.
Mekanismer som kan bidra:
- Disruptiv seleksjon. Bunnen og de frie vannmassene er to ulike nisjer. Seleksjonen favoriserer de to ytterformene og virker mot mellomformer.
- Seleksjon mot hybrider. Hybridene har lav overlevelse (se a). Det begrenser genflyten mellom typene, så genpoolene kan fortsette å bli ulike.
- Forsterkning av barrierer. Individer som parer seg med sin egen type, får flere avkom som overlever. Over tid kan seleksjonen gi prezygotiske barrierer, for eksempel ulik paringsatferd, ulikt gyteområde eller ulik gytetid.
Mot dette taler at typene i dag har lik paringsatferd og gyter i samme område. Genflyten er altså ikke stoppet, og 1–2 % hybrider holder genpoolene litt blandet. Den bunnlevende typen var dessuten isolert i innsjøen i ca. 11 000 år før den pelagiske kom fra havet. En del av forskjellen kan derfor ha oppstått allopatrisk, og artsdannelsen blir i så fall fullført sympatrisk etter sekundær kontakt.
Konklusjon: Dette er sympatrisk artsdannelse. Nisjeforskjellen gir disruptiv seleksjon og seleksjon mot hybrider. Hvis dette etter hvert gir prezygotiske barrierer, kan typene bli to arter.
Pitx1-genet har flere regulatoriske DNA-sekvenser, én for hvert vev. Hver celletype har sine egne transkripsjonsfaktorer. I celler som danner bukpigger, binder transkripsjonsfaktoren seg til sekvensen for bukpigg og starter transkripsjonen av genet.
Når denne sekvensen har en delesjon, kan transkripsjonsfaktoren ikke binde seg. Genet blir da ikke transkribert i disse cellene. Det blir ikke dannet mRNA eller protein, og fisken får ikke bukpigger.
I celler som danner kjeve og hypofyse, binder andre transkripsjonsfaktorer seg til sine egne reguleringssekvenser. Disse er ikke rammet av delesjonen, så genet blir transkribert og translatert som vanlig. Selve genet har lik baserekkefølge hos begge fisketypene, så proteinet som dannes, er normalt.
Vi kaller allelet for bukpigger B og allelet for ingen bukpigger b, og antar at bukpigger er dominant.
- Krysning 3: To foreldre uten bukpigger får bare avkom uten bukpigger. Det passer med bb × bb.
- Krysning 2: To foreldre med bukpigger får avkom uten bukpigger. Foreldrene må da være heterozygote bærere, Bb × Bb. Forholdet er , altså 3 : 1, som ventet.
- Krysning 1: , altså omtrent 1 : 1. Det passer med Bb × bb.
- Krysning 4 og 5: Bare avkom med bukpigger. Det passer med BB × bb og BB × BB eller BB × Bb.
Hvis bukpigger var recessivt, ville to foreldre med bukpigger (bb × bb) bare fått avkom med bukpigger. Krysning 2 gir 39 avkom uten bukpigger, så det er ikke mulig. Egenskapen bukpigger er dominant.
Sensorveiledning
2 poeng: Gir en forklaring som er i tråd med informasjonen i teksten (for eksempel at hybridindivider har dårligere overlevelse fordi de ikke uttrykker egnet tilpasning).
1 poeng: Ufullstendig svar.
2 poeng: Drøfter sympatrisk artsdannelse og mekanismer for artsdannelsen.
1 poeng: Ufullstendig svar (for eksempel beskriver artsdannelse uten å beskrive mekanismer).
2 poeng: Forklarer at delesjonen i reguleringsområdet for bukpigg fører til at genet ikke blir transkribert, og dermed blir bukpigg ikke dannet. Reguleringsområdene for hypofyse og kjeve er ikke påvirket.
1 poeng: Ufullstendig svar (for eksempel forklarer at delesjonen påvirker uttrykking av Pitx1-genet, uten å knytte svaret til genregulering).
2 poeng: Oppgir at å ha bukpigger er dominant egenskap, med begrunnelse.
1 poeng: Ufullstendig svar (riktig svar, mangler begrunnelse).