{"id":"biologia-2015-maj-matura-rozszerzona/zad/22.1","paper_id":"biologia-2015-maj-matura-rozszerzona","number":"22.1","points":1,"ptype":"open","subject":"biologia","category":"matura","year":2015,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 22.1. (0-1)\nWyjaśnij, dlaczego istnienie populacji szympansów o małej liczebności jest zagrożone.\nW odpowiedzi uwzględnij podłoże genetyczne tego zjawiska.","answer":null,"answer_text":"22.1. (0-1)\nPrzykładowe rozwiązania\n• Pula genowa małej populacji jest (zwykle) mało zróżnicowana i dlatego zadziałanie\nniekorzystnego czynnika, np. zarażenie się szympansa drobnoustrojem od człowieka,\nmoże spowodować zmniejszenie liczebności grożące wymarciem, gdyż ze względu\nna małą różnorodność genetyczną wszystkie/prawie wszystkie osobniki mogą nie być\nodporne na dany patogen.\n• W mało liczebnej populacji dochodzi do krzyżowania wsobnego, co może powodować\nujawnienie\nsię\nniekorzystnych\nrecesywnych\ncech\nletalnych/obniżających\npłodność/zmniejszających dostosowanie osobników potomnych.\n• W małej populacji jest mniejsza zmienność genetyczna, co utrudnia adaptację\ndo (zmieniających się) warunków środowiska.\n• W małych populacjach w wyniku dryfu genetycznego może łatwiej dojść do utrwalenia\nmutacji niekorzystnej.\nSchemat punktowania\n1 p. - za poprawne wyjaśnienie, uwzględniające konsekwencje małej różnorodności\ngenetycznej populacji - podobieństwa genetycznego szympansów (np. większa\nwrażliwość populacji na epidemie, mniejsze prawdopodobieństwo przetrwania\npopulacji w zmieniających się warunkach środowiska, itp.).\nlub\nza\npoprawne\nwyjaśnienie,\nuwzględniające\nkonsekwencje\nchowu\nwsobnego\n(np. ujawnienie się niekorzystnych cech warunkowanych przez allele recesywne)\nlub\nza poprawne wyjaśnienie, uwzględniające konsekwencje dryfu genetycznego\n(np. utrwalanie mutacji niekorzystnych).\n0 p. - za odpowiedź, która nie spełnia powyższych wymagań, lub za brak odpowiedzi.","solution":"## Poprawna odpowiedź\n\nMała liczebność populacji szympansów prowadzi do **chowu wsobnego (inbreeding)**, co zwiększa homozygotyczność osobników - ujawniają się szkodliwe recesywne allele, a jednocześnie **dryfta genetyczny** prowadzi do utraty rzadkich alleli. Efektem jest obniżona zmienność genetyczna całej populacji, a przez to zmniejszona zdolność do adaptacji i przeżycia.\n\n## Sposób 1 - Mechanizm biologiczny krok po kroku\n\n**Krok 1: Mała liczebność → spokrewnione osobniki się rozmnażają (inbreeding)**\n\nW małej populacji (~100 osobników w Gombe) wszyscy osobnicy są ze sobą mniej lub bardziej spokrewnieni. Przy losowym kojarzeniu prawdopodobieństwo, że oboje rodzice niosą ten sam rzadki allel recesywny **a** (odziedziczony od wspólnego przodka), drastycznie rośnie.\n\n**Krok 2: Wzrost homozygotyczności → ekspresja alleli szkodliwych**\n\nGdy oboje rodzice są heterozygotami \\(Aa\\), potomek może być \\(aa\\). Allele recesywne, dotychczas \"ukryte\" w heterozygotach, ujawniają swoją szkodliwą funkcję:\n- wady metaboliczne, immunologiczne, morfologiczne\n- obniżona płodność, żywotność, odporność na choroby\n- zjawisko to nazywa się **depresją inbredową**\n\n**Krok 3: Dryfta genetyczna → utrata alleli rzadkich**\n\nW małej populacji losowe zdarzenia (śmierć jednostki, brak rozrodu) mają nieproporcjonalnie duży wpływ na pulę genową. Rzadkie allele mogą zostać **przypadkowo utracone** (allele te nigdy nie powrócą, jeśli nie nastąpi migracja ani mutacja). Populacja traci zmienność genetyczną.\n\n**Krok 4: Niska zmienność genetyczna → brak zdolności adaptacyjnych**\n\nPopulacja z ubogą pulą genową nie jest w stanie odpowiedzieć na nowe wyzwania ewolucyjne:\n- nowe patogeny (co jest szczególnie istotne - tekst wspomina o podatności szympansów na choroby ludzkie)\n- zmiany klimatyczne, zmiany siedliska\n- naturalna selekcja nie ma \"z czego wybierać\"\n\n> **Wniosek końcowy:** Mała populacja → inbreeding → homozygotyczność → ekspresja alleli recesywnych (depresja inbred) + dryfta genetyczna → utrata zmienności genetycznej → brak adaptacji → ryzyko wyginięcia.\n\n## Sposób 2 - Argumentacja przez kontrast (duża vs. mała populacja)\n\n| Cecha | Duża populacja | Mała populacja (~100 os.) |\n| Kojarzenie | Losowe, zwykle między niespokrewnionymi | Często między krewnymi (inbreeding) |\n| Homozygotyczność | Niska - allele recesywne ukryte | **Wysoka - allele recesywne ujawnione** |\n| Dryfta genetyczna | Nieistotna - liczebność ją \"tłumi\" | **Silna - losowa utrata alleli** |\n| Zmienność genetyczna | Duża - wieloalleliczne loci | **Mała - ubogie locus** |\n| Odporność na choroby | Różnorodność MHC → lepsza odpowiedź | **Mała różnorodność MHC → wrażliwość** |\n| Zdolność adaptacji | Wysoka | **Bardzo niska** |\n\nKontrast pokazuje wyraźnie: każda cecha chroniona przez liczebność staje się czynnikiem ryzyka przy małej populacji.\n\n## Sposób 3 - Wnioskowanie z kontekstu zadania (podejście \"biologa terenowego\")\n\nTekst mówi, że szympansy **są podatne na choroby zakaźne typowe dla ludzi**. Dlaczego?\n\nUkład immunologiczny kręgowców opiera się na **różnorodności genów MHC (głównego układu zgodności tkankowej)** - im więcej różnych alleli MHC w populacji, tym więcej antygenów patogenów może być rozpoznanych.\n\nW małej, izolowanej populacji:\n1. Inbreeding → homozygotyczność w loci MHC\n2. Dryfta → utrata rzadkich alleli MHC\n3. Efekt: większość osobników ma identyczne lub zbliżone cząsteczki MHC\n\n→ **Cały gatunek staje się jednakowo podatny na jeden patogen**, który \"ominął\" tę wąską obronę immunologiczną. Jest to genetyczne podłoże tego, o czym mówi tekst.\n\n## Schemat oceniania CKE\n\n**1 pkt** - za poprawne wyjasnienie uwzgledniajace konsekwencje malej roznorodnosci genetycznej populacji (podobienstwa genetycznego szympansow) LUB konsekwencje chowu wsobnego LUB konsekwencje dryfu genetycznego.\n\n**0 pkt** - za odpowiedz niespelniajaca wymagan lub za brak odpowiedzi.\n## Wzory z karty CKE - czego MASZ użyć\n\n> 📖 **Karta wzorów CKE str. 4 - prawo Hardy'ego-Weinberga:**\n> \\[p + q = 1, \\quad p^2 + 2pq + q^2 = 1\\]\n> Prawo HW zakłada **dużą populację, losowe kojarzenie, brak dryfy, brak selekcji**. Małe populacje **łamią te założenia** - inbreeding łamie losowość kojarzenia, dryfta łamie brak zmiany alleli. Dlatego prawo HW nie działa → zmienność genetyczna spada w sposób nieprzewidywalny.\n>\n> W tym zadaniu karta wzorów służy głównie jako **punkt odniesienia** - rozumowanie, że warunki HW nie są spełnione, to właśnie genetyczne wyjaśnienie zagrożenia populacji.\n\n## Typowe pułapki i uwagi\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Samo napisanie \"jest mało osobników więc mogą wyginąć\" to **0 pkt** - klucz CKE wymaga wyraźnie \"podłoża genetycznego\". Zawsze napisz: **inbreeding → homozygotyczność → allele recesywne** lub **dryfta → utrata alleli**.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Nie mylić **dryfy genetycznej** z **selekcją naturalną** - dryfta to zmiany LOSOWE, niezależne od wartości adaptacyjnej allelu. Nawet korzystny allel może zostać utracony przez dryfę w małej populacji.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Depresja inbred ≠ mutacja. Szkodliwe allele były już w populacji od dawna jako recesywne - inbreeding tylko je **ujawnia**, nie tworzy nowych mutacji.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** W kontekście pytania o choroby zakaźne (tekst zadania) - genetyczne podłoże to właśnie **mała różnorodność MHC** wskutek inbreedingu. Warto to podkreślić, by powiązać biologię ewolucyjną z immunologią.","image":"img/biologia-2015-maj-matura-rozszerzona/zad-22.1.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":22,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Biologia · Matura · maj 2015 (rozszerzona)","subject_label":"Biologia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 22.1. (0-1)<br>Wyjaśnij, dlaczego istnienie populacji szympansów o małej liczebności jest zagrożone.<br>W odpowiedzi uwzględnij podłoże genetyczne tego zjawiska.</p>","answer_text_html":"<p>22.1. (0-1)<br>Przykładowe rozwiązania<br>• Pula genowa małej populacji jest (zwykle) mało zróżnicowana i dlatego zadziałanie<br>niekorzystnego czynnika, np. zarażenie się szympansa drobnoustrojem od człowieka,<br>może spowodować zmniejszenie liczebności grożące wymarciem, gdyż ze względu<br>na małą różnorodność genetyczną wszystkie/prawie wszystkie osobniki mogą nie być<br>odporne na dany patogen.<br>• W mało liczebnej populacji dochodzi do krzyżowania wsobnego, co może powodować<br>ujawnienie<br>się<br>niekorzystnych<br>recesywnych<br>cech<br>letalnych/obniżających<br>płodność/zmniejszających dostosowanie osobników potomnych.<br>• W małej populacji jest mniejsza zmienność genetyczna, co utrudnia adaptację<br>do (zmieniających się) warunków środowiska.<br>• W małych populacjach w wyniku dryfu genetycznego może łatwiej dojść do utrwalenia<br>mutacji niekorzystnej.<br>Schemat punktowania<br>1 p. - za poprawne wyjaśnienie, uwzględniające konsekwencje małej różnorodności<br>genetycznej populacji - podobieństwa genetycznego szympansów (np. większa<br>wrażliwość populacji na epidemie, mniejsze prawdopodobieństwo przetrwania<br>populacji w zmieniających się warunkach środowiska, itp.).<br>lub<br>za<br>poprawne<br>wyjaśnienie,<br>uwzględniające<br>konsekwencje<br>chowu<br>wsobnego<br>(np. ujawnienie się niekorzystnych cech warunkowanych przez allele recesywne)<br>lub<br>za poprawne wyjaśnienie, uwzględniające konsekwencje dryfu genetycznego<br>(np. utrwalanie mutacji niekorzystnych).<br>0 p. - za odpowiedź, która nie spełnia powyższych wymagań, lub za brak odpowiedzi.</p>","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"<h4>Poprawna odpowiedź</h4>\n<p>Mała liczebność populacji szympansów prowadzi do <strong>chowu wsobnego (inbreeding)</strong>, co zwiększa homozygotyczność osobników - ujawniają się szkodliwe recesywne allele, a jednocześnie <strong>dryfta genetyczny</strong> prowadzi do utraty rzadkich alleli. Efektem jest obniżona zmienność genetyczna całej populacji, a przez to zmniejszona zdolność do adaptacji i przeżycia.</p>\n<h4>Sposób 1 - Mechanizm biologiczny krok po kroku</h4>\n<p><strong>Krok 1: Mała liczebność → spokrewnione osobniki się rozmnażają (inbreeding)</strong></p>\n<p>W małej populacji (~100 osobników w Gombe) wszyscy osobnicy są ze sobą mniej lub bardziej spokrewnieni. Przy losowym kojarzeniu prawdopodobieństwo, że oboje rodzice niosą ten sam rzadki allel recesywny <strong>a</strong> (odziedziczony od wspólnego przodka), drastycznie rośnie.</p>\n<p><strong>Krok 2: Wzrost homozygotyczności → ekspresja alleli szkodliwych</strong></p>\n<p>Gdy oboje rodzice są heterozygotami <math xmlns=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" display=\"inline\"><mrow><mi>A</mi><mi>a</mi></mrow></math>, potomek może być <math xmlns=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" display=\"inline\"><mrow><mi>a</mi><mi>a</mi></mrow></math>. Allele recesywne, dotychczas &quot;ukryte&quot; w heterozygotach, ujawniają swoją szkodliwą funkcję:</p>\n<ul><li>wady metaboliczne, immunologiczne, morfologiczne</li><li>obniżona płodność, żywotność, odporność na choroby</li><li>zjawisko to nazywa się <strong>depresją inbredową</strong></li></ul>\n<p><strong>Krok 3: Dryfta genetyczna → utrata alleli rzadkich</strong></p>\n<p>W małej populacji losowe zdarzenia (śmierć jednostki, brak rozrodu) mają nieproporcjonalnie duży wpływ na pulę genową. Rzadkie allele mogą zostać <strong>przypadkowo utracone</strong> (allele te nigdy nie powrócą, jeśli nie nastąpi migracja ani mutacja). Populacja traci zmienność genetyczną.</p>\n<p><strong>Krok 4: Niska zmienność genetyczna → brak zdolności adaptacyjnych</strong></p>\n<p>Populacja z ubogą pulą genową nie jest w stanie odpowiedzieć na nowe wyzwania ewolucyjne:</p>\n<ul><li>nowe patogeny (co jest szczególnie istotne - tekst wspomina o podatności szympansów na choroby ludzkie)</li><li>zmiany klimatyczne, zmiany siedliska</li><li>naturalna selekcja nie ma &quot;z czego wybierać&quot;</li></ul>\n<blockquote><strong>Wniosek końcowy:</strong> Mała populacja → inbreeding → homozygotyczność → ekspresja alleli recesywnych (depresja inbred) + dryfta genetyczna → utrata zmienności genetycznej → brak adaptacji → ryzyko wyginięcia.</blockquote>\n<h4>Sposób 2 - Argumentacja przez kontrast (duża vs. mała populacja)</h4>\n<p>| Cecha | Duża populacja | Mała populacja (~100 os.) |<br>| Kojarzenie | Losowe, zwykle między niespokrewnionymi | Często między krewnymi (inbreeding) |<br>| Homozygotyczność | Niska - allele recesywne ukryte | <strong>Wysoka - allele recesywne ujawnione</strong> |<br>| Dryfta genetyczna | Nieistotna - liczebność ją &quot;tłumi&quot; | <strong>Silna - losowa utrata alleli</strong> |<br>| Zmienność genetyczna | Duża - wieloalleliczne loci | <strong>Mała - ubogie locus</strong> |<br>| Odporność na choroby | Różnorodność MHC → lepsza odpowiedź | <strong>Mała różnorodność MHC → wrażliwość</strong> |<br>| Zdolność adaptacji | Wysoka | <strong>Bardzo niska</strong> |</p>\n<p>Kontrast pokazuje wyraźnie: każda cecha chroniona przez liczebność staje się czynnikiem ryzyka przy małej populacji.</p>\n<h4>Sposób 3 - Wnioskowanie z kontekstu zadania (podejście &quot;biologa terenowego&quot;)</h4>\n<p>Tekst mówi, że szympansy <strong>są podatne na choroby zakaźne typowe dla ludzi</strong>. Dlaczego?</p>\n<p>Układ immunologiczny kręgowców opiera się na <strong>różnorodności genów MHC (głównego układu zgodności tkankowej)</strong> - im więcej różnych alleli MHC w populacji, tym więcej antygenów patogenów może być rozpoznanych.</p>\n<p>W małej, izolowanej populacji:</p>\n<ol><li>Inbreeding → homozygotyczność w loci MHC</li><li>Dryfta → utrata rzadkich alleli MHC</li><li>Efekt: większość osobników ma identyczne lub zbliżone cząsteczki MHC</li></ol>\n<p>→ <strong>Cały gatunek staje się jednakowo podatny na jeden patogen</strong>, który &quot;ominął&quot; tę wąską obronę immunologiczną. Jest to genetyczne podłoże tego, o czym mówi tekst.</p>\n<h4>Schemat oceniania CKE</h4>\n<p><strong>1 pkt</strong> - za poprawne wyjasnienie uwzgledniajace konsekwencje malej roznorodnosci genetycznej populacji (podobienstwa genetycznego szympansow) LUB konsekwencje chowu wsobnego LUB konsekwencje dryfu genetycznego.</p>\n<p><strong>0 pkt</strong> - za odpowiedz niespelniajaca wymagan lub za brak odpowiedzi.</p>\n<h4>Wzory z karty CKE - czego MASZ użyć</h4>\n<blockquote>📖 <strong>Karta wzorów CKE str. 4 - prawo Hardy&#x27;ego-Weinberga:</strong><br><math xmlns=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" display=\"block\"><mrow><mi>p</mi><mo>&#x0002B;</mo><mi>q</mi><mo>&#x0003D;</mo><mn>1</mn><mo>&#x0002C;</mo><mspace width=\"1em\" /><msup><mi>p</mi><mn>2</mn></msup><mo>&#x0002B;</mo><mn>2</mn><mi>p</mi><mi>q</mi><mo>&#x0002B;</mo><msup><mi>q</mi><mn>2</mn></msup><mo>&#x0003D;</mo><mn>1</mn></mrow></math><br>Prawo HW zakłada <strong>dużą populację, losowe kojarzenie, brak dryfy, brak selekcji</strong>. Małe populacje <strong>łamią te założenia</strong> - inbreeding łamie losowość kojarzenia, dryfta łamie brak zmiany alleli. Dlatego prawo HW nie działa → zmienność genetyczna spada w sposób nieprzewidywalny.<br><br>W tym zadaniu karta wzorów służy głównie jako <strong>punkt odniesienia</strong> - rozumowanie, że warunki HW nie są spełnione, to właśnie genetyczne wyjaśnienie zagrożenia populacji.</blockquote>\n<h4>Typowe pułapki i uwagi</h4>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Samo napisanie &quot;jest mało osobników więc mogą wyginąć&quot; to <strong>0 pkt</strong> - klucz CKE wymaga wyraźnie &quot;podłoża genetycznego&quot;. Zawsze napisz: <strong>inbreeding → homozygotyczność → allele recesywne</strong> lub <strong>dryfta → utrata alleli</strong>.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Nie mylić <strong>dryfy genetycznej</strong> z <strong>selekcją naturalną</strong> - dryfta to zmiany LOSOWE, niezależne od wartości adaptacyjnej allelu. Nawet korzystny allel może zostać utracony przez dryfę w małej populacji.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Depresja inbred ≠ mutacja. Szkodliwe allele były już w populacji od dawna jako recesywne - inbreeding tylko je <strong>ujawnia</strong>, nie tworzy nowych mutacji.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> W kontekście pytania o choroby zakaźne (tekst zadania) - genetyczne podłoże to właśnie <strong>mała różnorodność MHC</strong> wskutek inbreedingu. Warto to podkreślić, by powiązać biologię ewolucyjną z immunologią.</blockquote>"}]}