Aufgabe 2 - Verwandtschaft der Giraffenarten · Abitur NRW Biologie LK · Giraffe 2025

Thema: Stammbäume, Verhalten und Evolution des Menschen · Aus der Prüfung LK · Giraffe (2025)

Aufgabenstellung

Giraffen: Verwandtschaft, Artbildung und Schutzkonzepte

Bei Giraffen unterscheidet man heute vier Arten und neun Unterarten. Die Verwandtschaft der Arten wurde mithilfe von DNA-Vergleichen aufgeklärt. Alle Arten und Unterarten werden heute als gefährdet eingestuft. Verschiedene Organisationen arbeiten zusammen, um die Biodiversität der Giraffen zu erhalten. Daran sind auch Zoos beteiligt.

Material 2: Verwandtschaft bei Giraffen auf Grundlage von DNA-Sequenzvergleichen

Man unterscheidet vier Giraffenarten: Die Nord-Giraffe ( Giraffa camelopardalis), die Netz-Giraffe ( G. reticulata), die Massai-Giraffe ( G. tippelskirchi) und die Süd-Giraffe ( G. giraffa). Zur Ermittlung der Verwandtschaftsverhältnisse zwischen diesen Arten wurde ein Teil ihres Genoms sequenziert (Tabelle 1). Die DNA-Sequenz des Okapis, dem nächsten Verwandten der Giraffen, entspricht dem ursprünglichen Zustand bei der Stammart von Okapi und Giraffe. Mit den Daten sollten zwei konkurrierende Verwandtschaftshypothesen geprüft werden (Abb. 2).

Tabelle 1: DNA-Sequenzen der Giraffenarten. Dargestellt sind ausgewählte Positionen aus einem 733 Basenpaare langen DNA-Abschnitt. Unterschiede zum Okapi sind durch Fettdruck hervorgehoben. Basenposition · 17 · 18 · 19 · 20 ·... · 51 · 52 · 53 · 54 · 55 ·... · 83 · 84 · 85 · 86 · 87 ·... · 731 · 732 · 733

Okapi (Außengruppe) · C · A · C · C ·... · T · A · T · G · T ·... · C · C · A · G · C ·... · C · A · C

Nord-Giraffe · T · A · C · C ·... · T · G · T · G · T ·... · C · C · G · G · C ·... · T · A · C

Netz-Giraffe · T · A · C · C ·... · T · G · T · G · T ·... · C · C · G · G · C ·... · T · A · C

Massai-Giraffe · C · A · C · C ·... · T · G · T · A · T ·... · C · T · G · G · C ·... · C · A · C

Süd-Giraffe · C · A · C · C ·... · T · G · T · A · T ·... · C · T · G · G · C ·... · C · A · C

(https://www.ncbi.nlm.nih.gov)

2

Begründen Sie anhand der vorliegenden DNA-Sequenzen, welche der beiden Hypothesen zur Verwandtschaft der vier Giraffenarten wahrscheinlicher zutrifft (M 2). [14 BE]

Aufgabenstellung: Aufgabe 2 - Verwandtschaft der Giraffenarten · Abitur NRW Biologie LK · Giraffe 2025

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

Wahrscheinlichere Hypothese:

Lösung: Hypothese A

Begründen Sie anhand der vorliegenden DNA-Sequenzen, welche der beiden Hypothesen zur Verwandtschaft der vier Giraffenarten wahrscheinlicher zutrifft (M 2).

Lösung: Hypothese A ist wahrscheinlicher. Stammbaumhypothese A: - Verwandtschaft aller vier Arten (gemeinsame Stammart) belegt durch Position 52 und 85 (jeweils Mutation A→GA \rightarrow G im Vergleich zum Okapi). - Gemeinsame Stammart von Nord- und Netz-Giraffe durch übereinstimmende Mutation an Position 17 (C→TC \rightarrow T) und 731 (C→TC \rightarrow T) begründbar. - Gemeinsame Stammart von Süd- und Massai-Giraffe durch übereinstimmende Mutation an Position 54 (G→AG \rightarrow A) und 84 (C→TC \rightarrow T) begründbar. Stammbaumhypothese B: - Verwandtschaft aller vier Arten belegt durch Position 52 und 85 [siehe oben]. - Gemeinsame Stammart von Nord- und Netz-Giraffe durch übereinstimmende Mutation an Position 17 und 731 begründbar. - Die übereinstimmende Mutation bei Süd- und Massai-Giraffe an Position 54 (G→AG \rightarrow A) und 84 (C→TC \rightarrow T) lässt sich nicht widerspruchsfrei mit Hypothese B erklären. Es muss entweder jeweils eine zweimalig unabhängige gleichartige Mutation stattgefunden haben oder zweimal eine Rückmutation. Fazit: Die Stammbaumhypothese A erklärt das Mutationsgeschehen innerhalb der Giraffen schlüssiger und ist zu bevorzugen.

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