Umeå universitet EMG Barbara Giles Kod nummer: Tentamensformalia Kursens namn: 5BI110 Genetik och evolution 15 hp, moment evolution HT12 Datum: 2012-12-21 Tid: 09.00-14.00 Tillåtna hjälpmedel: miniräknare ***************************************************************** Namn: Personnummer: ******************************************************************* Denna tentamen kodas i syfte att möjliggöra anonym rättning. Kodningen sker som följer: På försättsbladet skriver studenten sitt namn På varje blad i den skriftliga examen skriver studenten den kod som är given på försättsbladet När den skriftliga examen lämnas in separerar skrivningsvakten försättsbladet från studentens svar. Studenten får behålla den nedre remsan som kvitto på sin kod. ******************************************************************** Kod nummer:
TENTAMEN, Evolution inom kursen Genetik och evolution 2012-12-21 EMG, Umeå universitet Del 1 Del 2 Betyg alla delar /20 /20 /40 Denna tentamen består av två delar som var och ett kopplade till kursens förväntade studieresultat. Del 1. Analys av allel- och genotypfrekvenser inom populationer; grundläggande processer i populationer; Analys av variation på gen- och fenotypnivå inom och mellan individer och populationer Del 2. Analys av variation på gen-, genom- och fenotypnivå inom och mellan individer, populationer och arter; artbildningsprocesser; kopplingen mellan molekylär och fenotypisk evolution Varje del består av ett antal delfrågor. I början av varje del anges vilket/vilka förväntade studieresultat som frågorna examinerar, maximala poängen för delmomentet samt gränsen för godkänt (60 %) och väl godkänt (80%). Varje del (1-2) bedöms var för sig. För godkänt krävs att du nått upp till 60 % rätt på var och ett av delmomenten. För att komma upp i de poäng som krävs för väl godkänd på varje del (80 % rätt) ska du på ett tillfredsställande sätt besvara de frågor som är av mer problemlösande karaktär (VG kriterier; analysera och lösa problem, samt tillämpa kunskaper på nya frågeställningar). För väl godkänt på hela tentamen ska du ha uppnått väl godkänt på både delar. Kom ihåg! Börjar med att läsa igenom hela tentan. Svara först på frågorna som ni tycker är lättaste för dig, beta av frågorna därefter en efter en. Slappna av ta ett steg i tagit. En formelsamling finns längst bak I denna tentamen.. Skriv dina svar på lösa svarspapper, OBS! olika blad för olika lärare. Glöm inte att skriva din personliga kod på varje svarspapper! Lycka till! Barbara och Pelle 2
Del 1. Frågor för följande förväntat studieresultat max 20p, G = 12p, VG = 16p Analysera allel- och genotypfrekvenser inom populationer utifrån Hardy-Weinbergs lag och förstå dess relation till Mendelsk genetik, analysera de grundläggande processerna i populationsgenetik; mutation, migration, naturligt urval, och genetisk drift och hur dessa processer påverkar genetisk diversitet inom en art (ansvarig Barbara Giles) Läs noggrant igenom följande exempel och svara på frågorna. Alla beräkningar och slutsatser skall redovisas. Svara med fyra decimalers noggrannhet. En formelsamling finns på sista sidan av denna tentamen. Var inte räd att gissa dig fram skriv ned hur du tänka! 1. A population of monkeyflowers (Mimulus guttatus) has 2 alleles (C 1 and C 2 ) for the locus CAX1, which confers tolerance to heavy metals like Cd and Zn. The table below provides the number of genotypes observed in seeds and seedlings collected from a strip mine (highly contaminated soils) near Nitro, West Virginia. (11p) Genotype Number of Seeds Number of Seedlings C 1 C 1 250 225 C 1 C 2 500 450 C 2 C 2 250 10 a. Is there any evidence for departures of this locus from Hardy-Weinberg Equilibrium in the seeds? (2p) b. Is there any evidence for departures of this locus from Hardy-Weinberg Equilibrium in the seedlings? (2p) χ2 tabell df= 1 df=2 df=3 p = 0.5 χ2 = 0,455 1,386 2,366 p = 0.1 χ2 = 2,706 4,605 6,251 p = 0.05 χ2 = 3,841 5,991 7,815 p = 0.01 χ2 = 6,635 9,210 11,345 p = 0.005 χ2 = 7,879 10,597 12,838 c. What is the relative fitness of each genotype in the mine environment? (4p) d. What is the value of s? (1p) e. Provide a reasonable biological hypothesis to explain the observed genotype frequencies? (2p) 3
2. Human beings typically carry many recessive lethal alleles in their genomes. How can you explain the abundance of such alleles, given that they can cause such a drastic reduction in fitness? Be sure to use principles that you have learned in this class in justifying your answer. (3p) 3. Hardy-Weinberg Equilibrium is almost invariably taught at the beginning of Population Genetics classes. What is this law, and why is it fundamentally important in Population Genetics? (3p) 4. Vad är genetisk drift? Vilka naturliga situationer kan skapar förutsättningar för drift? Hur ändras alleloch genotypfrekvenser bland en grupp subpopulationer som en konsekvens av genetisk drift? Vad bestämmer hur fort processen går? (3p) 2
Del 2. Frågor för följande förväntat studieresultat max 20p, G = 12p, VG = 16p diskutera olika metoder för att detektera och analysera variation på gen-, genom- och fenotypnivå inom och mellan individer, populationer och arter, beskriva artbildningsprocesser, redogöra och diskutera hur olika naturliga och evolutionära processer har gett upphov till livets diversitetet redogöra för kopplingen mellan molekylär och fenotypisk evolution, (ansvarig Pelle Ingvarsson) 1. Darwin formulerade fyra förutsättningar för evolution genom naturlig selektion. Ange dessa fyra förutsättningar. (4p) 2. En hunduppfödare har bett dig om hjälp med ett experiment som hon vill utföra med de Alaskan Huskies som hon föder upp för att använda som slädhundar. Hon har valt ut de tio snabbaste hundarna för att avla på, och dessa hundar är 25% snabbare än genomsnittet i hennes flock. a. Uppfödaren har kontaktat dig i din egenskap som expert på evolutionsbiologi och undrar nu om hundarna i nästa generation, i genomsnitt, kommer att vara snabbare än i den nuvarande generationen. Vad blir ditt svar till uppfödaren och hur motiverar du det för henne? (3p) b. Vad skulle du behöva för information for att exakt kunna beräkna hur snabba hundarna i nästa generation kommer att vara? (3p) 3. I en studie av de två närbesläktade arterna Gråkråka (Corvus corone) och Svartkråka (Corvus cornix) har visat att utbredningsområdena för de två arterna överlappar delvis och att de två arterna i dessa områden hybridiserar med varandra. Vilka utfall kan man förvänta sig att denna hybridisering kan leda till? (3p) 4. Haldanes regel brukar beskrivas som en av få evolutionsbiologiska "lagar". Vad säger Haldanes regel? (2p) 5. Vad menas med pre-zygotisk isolering och ge några exempel på detta. (2p) 6. Förklara skillnaden mellan ortologa och paraloga gener. (2p) 7. Vad menas med C-värdesparadoxen? (1p) 3
Formelsamling för populationsgenetik sp=tq p 2 +2pq+q 2 =1 q n = q 0 1 + nq 0 q = s s + t F = (H 0! H) H 0 n = 1 q n! 1 q w = frequency! after! selection frequency! before! selection Survival! efficiency = observed! freq exp ected! freq! 2 = " (obs # exp)2 exp H t = H 0 (1" 1 2N )t 4