Eggfarge hos gjøk og bjørkefink
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.
Gjøken (Cuculus canorus) legger eggene sine i reiret til andre arter, for eksempel bjørkefink (Fringilla montifringilla). Når et gjøkegg er klekket, kaster gjøkungen de andre ungene ut av reiret, slik at disse dør. På den måten vokser gjøkungen opp hos en annen art.
Fargen på eggeskallet er en arvelig egenskap hos både bjørkefinken og gjøken. Hvert individ legger egg med en bestemt farge, men fargen kan variere innen populasjonen. Dersom gjøkegget har en annen farge enn eggene til bjørkefinken, øker sannsynligheten for at bjørkefinken oppdager gjøkegget og fjerner det fra reiret.
Bruk teksten, figur 2 og annen relevant informasjon til å svare på oppgave a) og b).
Forklar utviklingen i eggfarge hos populasjonen av gjøk fra tidspunkt A til tidspunkt B.
Hvordan vil eggfargen hos populasjonen av bjørkefink mest sannsynlig utvikle seg fra tidspunkt A til tidspunkt B? Begrunn svaret ditt.
Enzymer katalyserer reaksjoner som gir pigmenter (fargestoff) i eggeskallet. Mutasjoner i genene som koder for slike enzymer kan føre til nye farger på egg. Tenk deg at det oppstår en substitusjon i et kodon, som gir en annen aminosyre enn opprinnelig.
Forklar hvordan en slik substitusjon kan påvirke funksjonen til enzymet.
Fasit
Ved tidspunkt A er det stor variasjon i eggfargen hos gjøken, med topper ved rødbrun og blå og færre grønne egg. Gjøkegg som skiller seg fra bjørkefinkens grønne egg, blir oppdaget og kastet ut. Hunner som legger grønne egg, får flere avkom, og allelene for grønn eggfarge øker i frekvens. Ved tidspunkt B legger nesten alle gjøkene grønne egg, og variasjonen er liten. Dette er naturlig utvalg i retning av vertens eggfarge.
Eggfargen hos bjørkefinken vil mest sannsynlig utvikle seg bort fra grønt. Bjørkefinker med avvikende eggfarge oppdager gjøkegget og får fram egne unger, mens de med grønne egg mister kullet. Toppen i fordelingen flytter seg mot en annen farge, og variasjonen kan øke. Dette er et evolusjonært våpenkappløp mellom artene.
Substitusjonen gir en annen aminosyre i enzymet. Får aminosyren andre kjemiske egenskaper, kan proteinet folde seg annerledes og det aktive setet endre form. Da binder enzymet substratet dårligere, og reaksjonen går langsommere eller stopper. Ligger endringen i en mindre viktig del av proteinet, kan funksjonen være omtrent uendret.
LøsningsforslagKI-generert
Figuren viser at gjøkepopulasjonen ved tidspunkt A har stor variasjon i eggfarge. Kurven har topper ved rødbrun og blå, og ligger tydelig lavere i midten, rundt grønn. Bjørkefinken legger på samme tidspunkt nesten bare grønne egg, og fordelingen er smal.
Det finnes altså arvelig variasjon i eggfargen hos gjøken. Legger en hunngjøk et rødbrunt eller blått egg i bjørkefinkreiret, skiller egget seg tydelig fra vertens grønne egg. Bjørkefinken oppdager det og kaster det ut, og gjøkhunnen får ikke fram avkom.
Hunngjøker som tilfeldigvis legger grønne egg, får egg som ligner bjørkefinkens. Disse eggene blir sjeldnere oppdaget, og ungene vokser opp. Disse hunnene får dermed flere avkom enn de andre, og allelene for grønn eggfarge blir ført videre til neste generasjon.
Over mange generasjoner øker frekvensen av allelene for grønne egg, mens allelene for rødbrune og blå egg blir sjeldnere. Ved tidspunkt B legger nesten hele gjøkepopulasjonen grønne egg, og variasjonen i eggfarge er sterkt redusert.
Dette er naturlig utvalg. Miljøfaktoren som velger, er bjørkefinkens evne til å kjenne igjen fremmede egg. Utvalget er retningsbestemt, fordi gjennomsnittsfargen i populasjonen flytter seg mot grønn.
Ved tidspunkt B legger gjøken grønne egg som ligner bjørkefinkens egne. Da er ikke lenger grønn eggfarge noen fordel for bjørkefinken.
En bjørkefink som legger grønne egg, klarer ikke å skille gjøkegget fra sine egne. Gjøkungen klekkes og kaster ut de andre ungene, og bjørkefinken mister hele kullet. Den får altså ingen egne avkom det året.
Bjørkefinker som legger egg med en avvikende farge, for eksempel blå eller rødbrune, ser derimot lett at det grønne gjøkegget ikke er deres eget. De fjerner det fra reiret og får fram sine egne unger. Disse individene får flere avkom, og allelene for avvikende eggfarge øker i frekvens.
Eggfargen hos bjørkefinken vil derfor mest sannsynlig utvikle seg bort fra grønt. Alle farger som skiller seg fra gjøkens, gir en fordel, og utvalget rammer dermed midten av fordelingen og favoriserer begge ytterkantene. Det er splittende (disruptivt) utvalg, og fordelingen kan bli bredere og etter hvert tvepuklet, med topper ved rødbrun og blå. Slår én av fargene tilfeldig gjennom, for eksempel fordi den er vanligst fra før, blir utviklingen i stedet retningsbestemt, og hele toppen flytter seg dit.
Artene påvirker hverandres utvikling gjensidig. Når bjørkefinken skifter farge, blir det igjen en fordel for gjøken å følge etter. Dette kalles koevolusjon, eller et evolusjonært våpenkappløp.
En substitusjon er en punktmutasjon der én base i DNA-et er byttet ut med en annen. Her fører den til at kodonet koder for en annen aminosyre enn opprinnelig, slik at aminosyresekvensen i enzymet blir endret på ett sted.
Rekkefølgen av aminosyrer bestemmer hvordan proteinet folder seg. Foldingen holdes på plass av bindinger mellom sidegruppene til aminosyrene. Har den nye aminosyren andre egenskaper enn den opprinnelige, for eksempel en annen størrelse, ladning eller polaritet, kan bindingene bli annerledes og den tredimensjonale formen endre seg.
Det aktive setet i enzymet er formet slik at bare ett bestemt substrat passer. Ligger den endrede aminosyren i eller nær det aktive setet, kan setet få en annen form. Da binder substratet seg dårligere eller ikke i det hele tatt, og enzymet katalyserer reaksjonen langsommere eller mister funksjonen helt. Pigmentet blir da dannet i mindre mengde eller ikke dannet, og eggeskallet får en annen farge.
Ligger den endrede aminosyren i en mindre viktig del av proteinet, eller ligner den nye aminosyren kjemisk på den opprinnelige, kan formen og funksjonen være omtrent uendret. I sjeldne tilfeller kan endringen gi enzymet en ny funksjon, for eksempel at det danner et annet pigment.