Dispatch—Explain thiscladogram
Practice Evolution Quiz
http://tinyurl.com/3nmb6gm
Problem 3
If you observe a population and find that16% show the recessive trait, you knowthe frequency of the aa genotype. Thismeans you know q2. What is q for thispopulation?
Evolution of populations
Evolution = change in allele frequenciesin a population
hypothetical: what conditions would causeallele frequencies to not change?
non-evolving population
REMOVE all agents of evolutionary change
1.very large population size (no genetic drift)
2.no migration (no gene flow in or out)
3.no mutation (no genetic change)
4.random mating (no sexual selection)
5.no natural selection (everyone is equally fit)
5 Agents of evolutionary change
Mutation
f21-05a_five_agents_of__c
Gene Flow
f21-05b_five_agents_of__c
Genetic Drift
f21-05d_five_agents_of__c
f21-05e_five_agents_of__c
Selection
Non-random mating
f21-05c_five_agents_of__c
23-16x2-MalePeacock
Application of H-W principle
Sickle cell anemia
inherit a mutation in gene coding forhemoglobin
oxygen-carrying blood protein
recessive allele = HsHs
normal allele = Hb
low oxygen levels causesRBC to sickle
breakdown of RBC
clogging small blood vessels
damage to organs
often lethal
Sickle cell frequency
High frequency of heterozygotes
1 in 5 in Central Africans = HbHs
unusual for allele with severedetrimental effects in homozygotes
1 in 100 = HsHs
usually die before reproductive age
Why is the Hs allele maintained at such highlevels in African populations?
Rectangle: Click to edit Master text styles
Second level
Third level
Fourth level
Fifth level
Why is the Hs allele maintained at such highlevels in African populations?
Suggests some selective advantage ofbeing heterozygous…
Rectangle: Click to edit Master text styles
Second level
Third level
Fourth level
Fifth level
Suggests some selective advantage ofbeing heterozygous…
Malaria
Single-celled eukaryote parasite(Plasmodium) spends part of itslife cycle in red blood cells
Single-celled eukaryote parasite(Plasmodium) spends part of itslife cycle in red blood cells
Mosquito
1
2
3
f21-13b_frequency_of_si_c
Heterozygote Advantage
In tropical Africa, where malaria is common:
homozygous dominant (normal)
die or reduced reproduction from malaria: HbHb
homozygous recessive
die or reduced reproduction from sickle cell anemia: HsHs
heterozygote carriers are relatively free of both: HbHs
survive & reproduce more, more common in population
Hypothesis:
In malaria-infectedcells, the O2 level islowered enough tocause sickling whichkills the cell & destroysthe parasite.
Hypothesis:
In malaria-infectedcells, the O2 level islowered enough tocause sickling whichkills the cell & destroysthe parasite.
Frequency of sickle cell allele& distribution of malaria
Hardy-Weinberg lab pod cast
http://www.youtube.com/watch?v=KmqgZvUoq3k
Lab—Part A
Taster
NonTaster
PTC
Control
Non-Tasters=Homo recessive (aa)
Tasters=Homo Dominant (AA) or Heter (Aa)
Figure out the p2 and 2pq for our class
Results and Discussion
5 Hardy Weinberg calculations
Show work—organzied part A-E
Discussion: In part A evolution did/did nothappen because….  In part B….  In part C
Explain WHY, use terms
Part B—Testing an idealPopulation
Initial Class Frequencies  GG____  Gg____ gg___
My initial genotype ___
F1____
F2_____
F3_____
F4_____
F5______
Final Class Frequencies
GG____  Gg____ gg ___
Part C—Selection (homo recessiveselected against)
Initial Class Frequencies GG____  Gg____ gg___
My initial genotype ___
F1____
F2_____
F3_____
F4_____
F5______
Final Class Frequencies
GG____  Gg____ gg___
Part D—Heterozygous Advantage(Homo dom—may die of maleria (flip coin; homorecessive—die of sickle cell)
Initial Class Frequencies  GG____  Gg 24/48gg___
My initial genotype ___
F1____
F2_____
F3_____
F4_____
F5______
Final Class Frequencies
GG 16/48  Gg 32/48   gg 0/48
Part E—Genetic Drift (break into 3smaller populations—makehypothesis)
Initial Class Frequencies  GG____  Gg____gg___
My initial genotype ___
F1____
F2_____
F3_____
F4_____
F5______
Final Class Frequencies
Frequencies  GG____  Gg____ gg___
evolution zez1
Macroevolution: the origin of new taxonomic groupsMacroevolution: the origin of new taxonomic groups
Speciation: the origin of new speciesSpeciation: the origin of new species
1- Anagenesis (phyletic evolution):accumulation of heritable changes1- Anagenesis (phyletic evolution):accumulation of heritable changes
2- Cladogenesis  (branching evolution):budding of new species from a parent species thatcontinues to exist (basis of biological diversity)
24-01-SpeciationPattern-L.gif                                  0000002BBIOLOGY6eCIPLchapters18-28     B847A324:
What is species?What is species?
Biological species concept(ErnstMayr):  population or group ofpopulations whose members have thepotential to interbreed and produce viable,fertile offspring (genetic exchange ispossible and that is genetically isolatedfrom other populations)Biological species concept(ErnstMayr):  population or group ofpopulations whose members have thepotential to interbreed and produce viable,fertile offspring (genetic exchange ispossible and that is genetically isolatedfrom other populations)
24-02b-SpeciesDiversity.jpg                                    0000002BBIOLOGY6eCIPLchapters18-28     B847A324:
How and why do new species originate?How and why do new species originate?
Species are created by series ofevolutionary processesSpecies are created by series ofevolutionary processes
populations become isolatedpopulations become isolated
geographically isolatedgeographically isolated
reproductively isolatedreproductively isolated
isolated populationsevolve independentlyisolated populationsevolve independently
Dispatch—Draw and explainModes of speciation(based on how gene flow is interrupted)Dispatch—Draw and explainModes of speciation(based on how gene flow is interrupted)
Allopatric: “other country”populations segregated by ageographical barrier; can result inadaptive radiation (island species)Allopatric: “other country”populations segregated by ageographical barrier; can result inadaptive radiation (island species)
Sympatric: same countryreproductively isolatedsubpopulation in the midst of itsparent population (change ingenome); polyploidy in plants;cichlid fishesSympatric: same countryreproductively isolatedsubpopulation in the midst of itsparent population (change ingenome); polyploidy in plants;cichlid fishes
24-06-SpeciationModes-L.gif                                    0000002BBIOLOGY6eCIPLchapters18-28     B847A324:
Reproductive Isolation (isolation of gene pools), IReproductive Isolation (isolation of gene pools), I
Prezygotic barriers:  impede mating betweenspecies or hinder the fertilization of the ovaPrezygotic barriers:  impede mating betweenspecies or hinder the fertilization of the ova
Habitat (snakes; water/terrestrial)Habitat (snakes; water/terrestrial)
Behavioral (fireflies; mate signaling)Behavioral (fireflies; mate signaling)
Temporal (salmon; seasonal mating)Temporal (salmon; seasonal mating)
Mechanical (flowers; pollination anatomy)Mechanical (flowers; pollination anatomy)
Gametic (frogs; egg coat receptors)Gametic (frogs; egg coat receptors)
24-05-HybridSterility-L.gif                                    0000002BBIOLOGY6eCIPLchapters18-28     B847A324:
Habitat isolationHabitat isolation
Species occur in same region, but occupy different habitats so rarelyencounter each otherSpecies occur in same region, but occupy different habitats so rarelyencounter each other
reproductively isolatedreproductively isolated
2 species of garter snake, Thamnophis, occur insame area, but one lives in water & other isterrestrial
2 species of garter snake, Thamnophis, occur insame area, but one lives in water & other isterrestrial
lions & tigers couldhybridize, but they livein different habitats:
 lions in grasslands
 tigers in rainforest
lions & tigers couldhybridize, but they livein different habitats:
 lions in grasslands
 tigers in rainforest
Temporal isolationTemporal isolation
Species that breed during different times of day, different seasons, ordifferent years cannot mix gametesSpecies that breed during different times of day, different seasons, ordifferent years cannot mix gametes
reproductive isolationreproductive isolation
Eastern spotted skunk (L)& western spotted skunk(R) overlap in range buteastern mates in latewinter & western mates inlate summer
Eastern spotted skunk (L)& western spotted skunk(R) overlap in range buteastern mates in latewinter & western mates inlate summer
Behavioral isolationBehavioral isolation
Unique behavioral patterns rituals isolate speciesUnique behavioral patterns rituals isolate species
identifies members of speciesidentifies members of species
attract mates of same species attract mates of same species 
courtship rituals, mating callscourtship rituals, mating calls
reproductive isolationreproductive isolation
Blue footed boobies mate onlyafter a courtship display uniqueto their species
Blue footed boobies mate onlyafter a courtship display uniqueto their species
f23-04_differences_in_c
Untitled-1 copy
Mechanical isolationMechanical isolation
Morphological differences can prevent  successful matingMorphological differences can prevent  successful mating
reproductive isolationreproductive isolation
Even in closely related speciesof plants, the flowers oftenhave distinct appearances thatattract different pollinators.These 2 species of monkeyflower differ greatly in shape &color, therefore cross-pollination does not happen.
Even in closely related speciesof plants, the flowers oftenhave distinct appearances thatattract different pollinators.These 2 species of monkeyflower differ greatly in shape &color, therefore cross-pollination does not happen.
Plants
sympatric speciation?
Mechanical isolationMechanical isolation
For many insects, male &female sex organs ofclosely related species donot fit together, preventingsperm transferFor many insects, male &female sex organs ofclosely related species donot fit together, preventingsperm transfer
lack of “fit” between sexual organs:hard to imagine for us… but big issue for insects with different shaped genitals!lack of “fit” between sexual organs:hard to imagine for us… but big issue for insects with different shaped genitals!
Damsel fly penises
Animals
Gametic isolationGametic isolation
Sperm of one species may not be able to fertilize eggs of anotherspeciesSperm of one species may not be able to fertilize eggs of anotherspecies
mechanismsmechanisms
biochemical barrier so sperm cannot penetrate eggbiochemical barrier so sperm cannot penetrate egg
receptor recognition: lock key between egg spermreceptor recognition: lock key between egg sperm
chemical incompatibilitychemical incompatibility
sperm cannot survive in female reproductive tractsperm cannot survive in female reproductive tract
Sea urchins release sperm &eggs into surrounding waterswhere they fuse & formzygotes. Gametes of differentspecies— red & purple —areunable to fuse.
Sea urchins release sperm &eggs into surrounding waterswhere they fuse & formzygotes. Gametes of differentspecies— red & purple —areunable to fuse.
Gametic isolationGametic isolation
Sperm of one species may not be able to fertilize eggs of anotherspeciesSperm of one species may not be able to fertilize eggs of anotherspecies
mechanismsmechanisms
biochemical barrier so sperm cannot penetrate eggbiochemical barrier so sperm cannot penetrate egg
receptor recognition: lock key between egg spermreceptor recognition: lock key between egg sperm
chemical incompatibilitychemical incompatibility
sperm cannot survive in female reproductive tractsperm cannot survive in female reproductive tract
Sea urchins release sperm &eggs into surrounding waterswhere they fuse & formzygotes. Gametes of differentspecies— red & purple —areunable to fuse.
Sea urchins release sperm &eggs into surrounding waterswhere they fuse & formzygotes. Gametes of differentspecies— red & purple —areunable to fuse.
Reproductive Isolation, IIReproductive Isolation, II
Postzygotic barriersfertilization occurs, but thehybrid zygote does not develop into viable, fertileadultPostzygotic barriersfertilization occurs, but thehybrid zygote does not develop into viable, fertileadult
Reduced hybrid viability (frogs; zygotes fail todevelop or reach sexual maturity)Reduced hybrid viability (frogs; zygotes fail todevelop or reach sexual maturity)
Reduced hybrid fertility (mule; horse donkey;cannot backbreed)Reduced hybrid fertility (mule; horse donkey;cannot backbreed)
Hybrid breakdown (cotton; 2nd generationhybrids are sterile)Hybrid breakdown (cotton; 2nd generationhybrids are sterile)
24-05-HybridSterility-L.gif                                    0000002BBIOLOGY6eCIPLchapters18-28     B847A324:
Reduced hybrid viabilityReduced hybrid viability
Genes of different parent species mayinteract impair the hybrid’s developmentGenes of different parent species mayinteract impair the hybrid’s development
Species of salamandergenus, Ensatina, mayinterbreed, but mosthybrids do not completedevelopment & those thatdo are frail.
Species of salamandergenus, Ensatina, mayinterbreed, but mosthybrids do not completedevelopment & those thatdo are frail.
Mules are vigorous,but sterile
Reduced hybrid fertilityReduced hybrid fertility
Even if hybrids are vigorousthey may be sterileEven if hybrids are vigorousthey may be sterile
chromosomes of parents may differ in number or structure meiosis inhybrids may fail to produce normal gameteschromosomes of parents may differ in number or structure meiosis inhybrids may fail to produce normal gametes
Donkeys have 62chromosomes
(31 pairs)
Horses have 64chromosomes
(32 pairs)
Untitled-1
Mules have 63 chromosomes!
Hybrid breakdownHybrid breakdown
Hybrids may be fertile viable in firstgeneration, but when they mate offspringare feeble or sterileHybrids may be fertile viable in firstgeneration, but when they mate offspringare feeble or sterile
In strains of cultivated rice,hybrids are vigorous but plantsin next generation are small &sterile.
On path to separate species.
In strains of cultivated rice,hybrids are vigorous but plantsin next generation are small &sterile.
On path to separate species.