Pelsfarge hos rock pocket mus

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Rock pocket mus (Chaetodipus intermedius) finnes i én lys og én mørk fenotype.

Figur 1: Rock pocket mus, lys og mørk fenotype.

Undersøkelser viser at genet Mc1r bestemmer pelsfargen til mus. Genet Mc1r består av ett ekson med 954 baser.

For hånd

Hvor mange aminosyrer består Mc1r-proteinet av? Begrunn svaret ditt.

Figuren nedenfor viser DNA-sekvensen til mus med lys fenotype, og to forskjeller i aminosyrerekkefølgen i Mc1r-proteinet hos mus med lys og mørk fenotype.

Figur 2: DNA-sekvensen til mus med lys fenotype, og aminosyrerekkefølgen i Mc1r-proteinet hos mus med lys og mørk fenotype.

For hånd

Hva er det laveste antallet baseforandringer som fører til forskjellene i aminosyrerekkefølgen som er vist i figur 2? Begrunn svaret ditt. Bruk tabellen i vedlegg 1 når du svarer.

Figuren nedenfor illustrerer at berggrunnen er mørk i de tre områdene kalt Vest, Midt og Øst, mens den er lys i de tre andre områdene. Den mørke bergarten er størknet lava, og den er yngre enn den lyse bergarten. Den mørke sektoren i hvert kakediagram viser andelen mus med mørk fenotype i hvert område.

Figur 3: Bildene viser at berggrunnen er mørk i de tre områdene kalt Vest, Midt og Øst, mens den er lys i de tre andre områdene. Den mørke sektoren i hvert kakediagram viser andelen mus med mørk fenotype i hvert område.

For hånd

Beskriv hvordan mutasjon, genflyt og naturlig seleksjon har bidratt til evolusjonen av pelsfarge i området Øst i figur 3.

Det ble fanget inn 29 mus fra et område hvor det er både lys og mørk berggrunn. Tabell 1 viser de observerte frekvensene av alleler/genvarianter og genotyper til musene, basert på DNA-analyser.

Tabell 1: Observerte allel- og genotypefrekvenser.

Allel	Observert allelfrekvens	Genotype	Fenotype	Observert genotypefrekvens
M	$p = 0,48$	MM	Mørk	0,38
m	$q = 0,52$	Mm	Mørk	0,21
		mm	Lys	0,41

Kalkulator

Bruk tabell 1 til å vise at populasjonen i dette området ikke er i Hardy-Weinberg-likevekt.

For hånd

Forklar hvorfor avkom av Mm-individer, som lever på mørk berggrunn, i gjennomsnitt har lavere overlevelse enn avkom av MM-individer.

Mørk pels er fullstendig dominant over lys pels og nedarves autosomalt (ikke-kjønnsbundet). En tredje fenotype er albino. Anta at albinisme skyldes et recessivt allel som nedarves kjønnsbundet på X-kromosomet. Mus med genotype for albinisme er helt hvite, uavhengig av om de har genotype for lys eller for mørk pels.

For hånd

Tenk deg at to mørke mus får mørke, lyse og albino avkom. Hvilke genotyper må foreldrene ha?

For hånd

En lys hunn som er bærer av allelet for albinisme, blir krysset med en mørk hann som er heterozygot for pelsfarge. Hvor sannsynlig er det at et avkom er en albino hann? Begrunn svaret med et krysningsskjema.

Fasit

$317$ aminosyrer.

$2$ baseforandringer.

En mutasjon i Mc1r-genet ga allelet for mørk pels, naturlig seleksjon favoriserer mørke mus på den mørke lavaen i Øst, og genflyt fra de lyse områdene rundt tilfører stadig allel for lys pels.

Ved likevekt skulle frekvensene vært $p^{2} = 0,23$ , $2 p q = 0,50$ og $q^{2} = 0,27$ . De observerte frekvensene er 0,38, 0,21 og 0,41, altså langt flere homozygote og langt færre heterozygote enn forventet.

Avkom av Mm-individer kan bli mm og dermed lyse. Lyse mus er dårlig kamuflert på mørk berggrunn og blir lettere tatt av predatorer. Avkom av MM-individer blir alltid mørke.

Mor: Mm $X^{A} X^{a}$ . Far: Mm $X^{A} Y$ .

$0,25$ , altså 25 %.

LøsningsforslagKI-generert

Hvert kodon består av tre baser, og eksonet har 954 baser:

\frac{954}{3} = 318

Eksonet inneholder altså 318 kodoner. Ett av dem er stoppkodonet, og det koder ikke for noen aminosyre. Proteinet består derfor av

318 - 1 = 317

aminosyrer.

DNA-sekvensen i figuren er malstrengen. mRNA får den komplementære basesekvensen, med U der malen har A.

Malen TGG GCG TGT gir mRNA-kodonene ACC CGC ACA. Kodontabellen i vedlegg 1 viser at disse koder for Thr, Arg og Thr. Malen GTG GTT CCA gir mRNA-kodonene CAC CAA GGU, som koder for His, Gln og Gly. Dette stemmer med aminosyrerekkefølgen hos lys fenotype.

Hos mørk fenotype er Arg byttet ut med Cys, og Gln er byttet ut med His. Vi finner den korteste veien mellom kodonene:

Arg har her kodonet CGC. Cys kodes av UGU eller UGC. CGC blir til UGC hvis bare den første basen endres fra C til U. Det er én baseforandring.
Gln har her kodonet CAA. His kodes av CAU eller CAC. CAA blir til CAC hvis bare den siste basen endres fra A til C. Det er også én baseforandring.

Det laveste antallet baseforandringer som gir begge forskjellene, er derfor 2.

Mutasjon. Allelet for mørk pels oppsto ved en tilfeldig mutasjon i Mc1r-genet. Baseforandringene endret aminosyrerekkefølgen i Mc1r-proteinet, slik vi så i oppgave b, og det endrede proteinet gir mørkt pigment i pelsen. Mutasjonen skjedde uavhengig av om den var nyttig, og den er kilden til den genetiske variasjonen som seleksjonen kan virke på.

Naturlig seleksjon. Berggrunnen i Øst er mørk, størknet lava. Mørke mus er godt kamuflert mot denne bakgrunnen, mens lyse mus er lette å se for predatorer som ugler og rovfugl. Mørke mus overlever derfor i større grad og får flere avkom. Allelet for mørk pels blir vanligere for hver generasjon. Kakediagrammet viser at de fleste musene i Øst nå har mørk pels.

Genflyt. Mus vandrer mellom områdene. Allelet for mørk pels kan ha kommet inn i Øst med mus fra Vest eller Midt, eller det kan ha spredt seg ut fra Øst. Samtidig grenser Øst til lyse områder, og innvandrende lyse mus tilfører stadig nye allel for lys pels. Genflyt motvirker dermed seleksjonen, og det er en del av forklaringen på at det fortsatt finnes lyse mus i Øst.

Den mørke lavaen er yngre enn den lyse bergarten. Denne evolusjonen har derfor skjedd i løpet av forholdsvis kort tid.

I en populasjon som er i Hardy-Weinberg-likevekt, er genotypefrekvensene $p^{2}$ , $2 p q$ og $q^{2}$ . Med $p = 0,48$ og $q = 0,52$ blir de forventede frekvensene:

p^{2} = {0,48}^{2} = 0,2304 \approx 0,23

2 p q = 2 \cdot 0,48 \cdot 0,52 = 0,4992 \approx 0,50

q^{2} = {0,52}^{2} = 0,2704 \approx 0,27

Vi sammenligner med de observerte frekvensene i tabellen:

Genotype	Forventet frekvens	Observert frekvens
MM	0,23	0,38
Mm	0,50	0,21
mm	0,27	0,41

De observerte frekvensene avviker klart fra de forventede. Det er langt flere homozygote mus (MM og mm) og under halvparten så mange heterozygote (Mm) som likevekten tilsier. Populasjonen er derfor ikke i Hardy-Weinberg-likevekt.

En forklaring kan være at området har både lys og mørk berggrunn. Musene parer seg da ikke tilfeldig over hele området, og seleksjonen virker ulikt på lyse og mørke mus i de to delene.

En MM-mus kan bare gi videre allelet M. Alle avkommene hennes får minst ett M-allel og blir derfor mørke, uansett hvilken genotype den andre forelderen har.

En Mm-mus gir videre M i halvparten av kjønnscellene og m i den andre halvparten. Krysses to Mm-mus, blir $\frac{1}{4}$ av avkommene mm og dermed lyse. Krysses Mm med mm, blir halvparten av avkommene lyse.

På mørk berggrunn er lyse mus dårlig kamuflert. De blir lettere oppdaget av predatorer, og færre av dem overlever til de blir kjønnsmodne. Siden en del av avkommene til Mm-individer er lyse, mens ingen av avkommene til MM-individer er det, blir gjennomsnittlig overlevelse lavere for avkom av Mm-individer.

Begge foreldrene er mørke, så begge må ha minst ett M-allel. Noen av avkommene er lyse og har genotypen mm. De har fått ett m-allel fra hver av foreldrene. Begge foreldrene må derfor være Mm.

Albinisme skyldes et recessivt allel på X-kromosomet. Vi kaller det normale allelet $X^{A}$ og allelet for albinisme $X^{a}$ . Ingen av foreldrene er albino, for begge har mørk pels.

Et albino avkom kan ikke være en hunn. En albino hunn måtte ha genotypen $X^{a} X^{a}$ og ha fått ett $X^{a}$ fra faren. Faren måtte da vært $X^{a} Y$ og dermed selv vært albino, og det stemmer ikke.

Det albino avkommet må derfor være en hann med genotypen $X^{a} Y$ . Hanner får X-kromosomet fra moren, så moren må være bærer av allelet: $X^{A} X^{a}$ . Faren er ikke albino og har bare ett X-kromosom, så han er $X^{A} Y$ .

Foreldrenes genotyper er altså Mm $X^{A} X^{a}$ (mor) og Mm $X^{A} Y$ (far).

Moren er lys og bærer av albinisme, altså mm $X^{A} X^{a}$ . Hun danner to typer kjønnsceller: m $X^{A}$ og m $X^{a}$ .

Faren er mørk og heterozygot for pelsfarge, altså Mm $X^{A} Y$ . Han danner fire typer kjønnsceller: M $X^{A}$ , M Y, m $X^{A}$ og m Y.

	M $X^{A}$	M Y	m $X^{A}$	m Y
m $X^{A}$	Mm $X^{A} X^{A}$	Mm $X^{A} Y$	mm $X^{A} X^{A}$	mm $X^{A} Y$
m $X^{a}$	Mm $X^{A} X^{a}$	Mm $X^{a} Y$	mm $X^{A} X^{a}$	mm $X^{a} Y$

To av de åtte rutene gir en hann med genotypen $X^{a} Y$ . Disse blir albino. Pelsfargegenotypen har ingen betydning, fordi mus med genotype for albinisme blir helt hvite uansett.

P = \frac{2}{8} = 0,25

Sannsynligheten for at et avkom er en albino hann, er 25 %.

Oppgavedata

Hentet fra: Biologi 2 H2020, del 2, oppgave 3
Del: Del 2, alle hjelpemidler — les om hjelpemidler
Hjelpemidler: Kalkulator
CAS
Graftegner og regneark
Lærebok, formelsamling og egne notater
Ikke åpent internett, kommunikasjon med andre eller kunstig intelligens.
Kategori: 2
Vanskegrad: 2
Temaer: Proteinsyntese, Mutasjoner, Evolusjon, Arv

Pelsfarge hos rock pocket mus

Innstillinger

Utseende

Oppgaver og visning

Utskrift

Synkronisering

Sync på tvers av enheter

Pelsfarge hos rock pocket mus

Lov på eksamen

Kan den løses uten PC?

Forstå oppgaven med en KI

Tastatursnarveier

Navigasjon

I oppgave

Pelsfarge hos rock pocket mus

Pelsfarge hos rock pocket mus

Lov på eksamen

Kan den løses uten PC?

Temaer