Havoter, tareskog og utryddelsen av Stellers sjøku
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.
Arten Stellers sjøku (Hydrodamalis gigas) levde ved Kommandørøyene i Stillehavet, men ble utryddet i 1768. Et individ kunne bli åtte meter langt og veie mellom fire og ti tonn. Arten beitet på tareskogen.
Forskere mener at utryddelsen av Stellers sjøku hang sammen med jakten på havoter (Enhydra lutris). Jakten varte fra 1743 til 1753, da havoteren var utryddet fra Kommandørøyene.
Forskerne undersøkte endringer i økosystemet ved en annen øy, Adak. Figur 2 viser endringer over tid i populasjonstetthetene til havoter (prosentdel av tetthet i 1990), kråkebolle (kg per 0,25 m²) og tare (antall individ per 0,25 m²) ved Adak.
Forklar hvorfor utryddelsen av havoteren kan ha ført til at arten Stellers sjøku døde ut. Bruk informasjonen i figur 1 og figur 2 når du svarer.
I dag lever tre arter av sjøku i havet og en art i ferskvann. Figur 3 inneholder informasjon om artene.
Skisser et slektstre for art 1, art 2, art 3, art 4 og Stellers sjøku. Bruk informasjonen i figur 3. Beskriv hvordan du kom fram til slektstreet.
I dag er mange sjøkuarter utryddingstruet. Langs Floridas kyst ble en sjøkupopulasjon beregnet til cirka 7 000 dyr. I 2021 ble det registrert over 840 døde sjøkuer i Florida, mest sannsynlig på grunn av menneskelig påvirkning.
Vurder hvordan dette kan påvirke genlageret/genreservoaret til populasjonen, og faren for utryddelse.
Noen sjøkuer mangler tenner. Et gen koder for et protein som er nødvendig for å danne tenner. Forskerne oppdaget en mutasjon som gjør at ett av intronene ikke fjernes under RNA-spleisingen.
Forklar hvorfor det at intron ikke blir spleiset ut, kan føre til at proteinet, som genet koder for, mister funksjonen sin.
Sjøkuer har værhår som enten er korte eller lange. Tenk deg at allelet/genvarianten for korte værhår er dominant over allelet for lange værhår. En annen arvelig egenskap er formen på halefinnen, som kan være kløftet eller buet. Allelet for kløftet halefinne er dominant over allelet for buet halefinne. Værhår nedarves autosomalt (ikke kjønnsbundet), mens formen på halefinnen nedarves kjønnsbundet på X-kromosomet.
En hann med lange værhår og kløftet halefinne får avkom med en hunn som er heterozygot for begge egenskapene. Hva er sannsynligheten for at paret får et avkom med buet halefinne og lange værhår? Begrunn svaret med et krysningsskjema.
Tenk deg at allelet for lange værhår har oppstått ved en delesjon.
Lag en skisse som viser resultatet av en gelelektroforese av tre individer: ett individ med homozygot dominant genotype, ett individ med heterozygot genotype og ett individ med homozygot recessiv genotype. Sett på navn i skissen.
Fasit
Havoteren spiser kråkeboller. Uten havoter økte kråkebollene, som beitet ned tareskogen (trofisk kaskade). Stellers sjøku mistet maten sin og døde ut. Adak: havoter ned til ca. 15–20 %, kråkebolle opp fra ca. 0,05 til ca. 0,33 kg per 0,25 m², tare ned fra ca. 9 til under 1 individ per 0,25 m².
Art X deler seg ved migrasjon 1 (ca. 8 mill. år) i en Stillehavsgrein (art 4 + Stellers sjøku) og en Atlanterhavsgrein. Atlanterhavsgreina deler seg ved migrasjon 2 (ca. 3 mill. år) i art 3 og en grein med art 1 + art 2, som er nærmest i slekt.
Over 12 % av populasjonen døde på ett år. Færre individer gir tap av alleler, mer genetisk drift og innavl og mindre genetisk variasjon. Da blir populasjonen dårligere til å tilpasse seg endringer, og faren for utryddelse øker.
Intronet blir oversatt som kodoner. Det gir ekstra aminosyrer, ofte en forskjøvet leseramme eller et tidlig stoppkodon. Primærstrukturen endres, proteinet foldes feil og mister funksjonen.
Sannsynligheten er (genotype ).
Homozygot dominant: ett bånd (langt fragment). Heterozygot: to bånd. Homozygot recessiv: ett bånd lenger ned i gelen (kortere fragment på grunn av delesjonen).
LøsningsforslagKI-generert
Figuren over økosystemet viser næringskjedene tare → kråkebolle → havoter og tare → Stellers sjøku. Havoteren er predator på kråkeboller. Kråkebollene og sjøkua konkurrerer om tare (interspesifikk konkurranse).
Figurene fra Adak viser hva som skjer når havoteren forsvinner. Tettheten av havoter falt fra 100 % i 1990 til ca. 20 % eller lavere fra 1995. Tettheten av kråkeboller økte fra ca. 0,05 kg i 1987 til ca. 0,33 kg per i 1997. Tettheten av tare falt fra ca. 9 til under 1 individ per .
Havoteren holdt altså kråkebollebestanden nede. Uten havoter vokste kråkebollebestanden og beitet ned tareskogen. En slik effekt ned gjennom næringskjeden kalles en trofisk kaskade.
Det samme skjedde trolig ved Kommandørøyene etter at havoteren var utryddet i 1753. Stellers sjøku var en svært stor planteeter som beitet på tareskogen. Da tareskogen forsvant, fikk sjøkua for lite mat. Bestanden sank, og arten var utryddet 15 år senere, i 1768.
- Migrasjon 1 for ca. 8 millioner år siden førte sjøkuer fra Karibia vestover til Stillehavet. Der lever art 4 og Stellers sjøku. Første forgreining skiller derfor en Stillehavsgrein fra en Atlanterhavsgrein.
- Figuren sier at Stellers sjøku var nærmere i slekt med art 4 enn med de andre artene. De to er søsterarter i Stillehavsgreina.
- Migrasjon 2 for ca. 3 millioner år siden gikk over Atlanterhavet til Vest-Afrika, der art 3 lever. Art 3 skilte seg da fra forfedrene til art 1 og art 2 i Amerika.
- DNA-sekvensene bekrefter dette. Art 1 og art 2 har lik sekvens, så de har skilt lag sist. Art 3 skiller seg fra dem med én base (CCT/CCA). Art 4 skiller seg fra art 1, 2 og 3 med fem baser. Jo flere forskjeller, desto lenger siden felles stamform, fordi mutasjoner hoper seg opp over tid.
Over 840 døde. Andelen som døde i 2021, er altså minst
Når mange individer dør, forsvinner allelene de bar. Sjeldne alleler kan forsvinne helt. Genlageret kan bli mindre, og den genetiske variasjonen kan gå ned. Dette ligner en flaskehalseffekt.
I en mindre populasjon får genetisk drift større betydning. Tilfeldigheter avgjør hvilke alleler som føres videre. Det blir også mer innavl. Da øker andelen homozygote individer, og skadelige recessive alleler kommer oftere til uttrykk.
Mindre variasjon gjør populasjonen dårligere rustet mot endringer, for eksempel sykdom, forurensning eller endret klima. Det naturlige utvalget har mindre å velge blant. Sjøkuer får dessuten få unger og vokser langsomt, så populasjonen bygges opp igjen langsomt.
På den andre siden er det igjen ca. dyr, som fortsatt er en ganske stor populasjon. Ett år med høy dødelighet fjerner neppe mye genetisk variasjon. Faren for utryddelse øker mest hvis den høye dødeligheten fortsetter år etter år, eller hvis den rammer bestemte områder eller grupper. Da kan populasjonen bli så liten at genetiske problemer og tilfeldige hendelser til sammen fører til utryddelse.
Et gen består av eksoner og introner. Etter transkripsjonen fjernes intronene fra pre-mRNA ved spleising, og eksonene skjøtes sammen til ferdig mRNA. Bare eksonene skal oversettes til aminosyrer.
Hvis et intron ikke fjernes, blir det med i mRNA-et. Ribosomet leser da intronet som kodoner. Det kan gi flere feil:
- Ekstra aminosyrer settes inn i proteinet.
- Hvis antallet baser i intronet ikke er delelig med tre, forskyves leserammen. Alle kodonene etter intronet leses feil, og aminosyrene blir feil.
- Intronet kan inneholde et stoppkodon. Da stopper translasjonen for tidlig, og proteinet blir for kort.
Aminosyrerekkefølgen (primærstrukturen) bestemmer hvordan proteinet foldes til sin tredimensjonale form. Feil aminosyrer gir feil folding. Et protein med feil form fungerer ikke, og tennene dannes ikke.
Vi velger symboler:
- V: korte værhår (dominant), v: lange værhår (autosomalt)
- : kløftet halefinne (dominant), : buet halefinne (kjønnsbundet)
Hannen har lange værhår og kløftet halefinne: . Han lager gametene og .
Hunnen er heterozygot for begge egenskapene: . Hun lager gametene , , og .
Skjemaet har 8 like sannsynlige utfall. Bare gir lange værhår og buet halefinne. Sannsynligheten er
Vi tenker oss at den samme delen av genet er kopiert med PCR hos alle tre individene. DNA er negativt ladet og vandrer mot pluss-polen. Korte fragmenter vandrer lettere gjennom gelen og kommer lengst.
- Allelet for lange værhår (v) mangler en del av DNA-et på grunn av delesjonen. Fragmentet er kortere og havner lenger ned i gelen enn fragmentet fra allel V.
- VV (homozygot dominant) har bare det lange fragmentet og gir ett bånd høyt oppe.
- Vv (heterozygot) har begge allelene og gir to bånd.
- vv (homozygot recessiv) har bare det korte fragmentet og gir ett bånd lenger ned.