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CAL - BIOLOGY 1 - Biology 1B Final Study Guide - Study Guide

Created by: Sam Phillips Elite Notetaker

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CAL - BIOLOGY 1 - Biology 1B Final Study Guide - Study Guide

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background image Biology 1B
Evolution Section­ Alan Shabel
Names Terminology When writing, underline scientific names, when typing, italicize scientific names
4.6 billion years ago earth was formed
3.9 billion life begins
Stromatolite ­ ecosystem with first life (near water and volcanoes) Stromatolites were layers of bacteria that formed biofilms Atmosphere­ H2O, N2, CO2
Temporal as well as spatial distance important in history of biology
History of Biology
Aristotle ­ “father of biology” Steno ­ discovered fossils. Sharp rocks turned out to be ancient shark teeth Moving up strata of rock becomes more recent (geological lines), lower older Linneas ­ taxonomy of naming and organizing life’s organisms, chose latin, creationist Paley ­ creationist with argument: all parts act harmoniously toward an end, form and function  are  connected.  Therefore it must have been designed Hutton ­ gradualism and study of temporal processes.  Slow processes result in massive change  over time Cuvier ­ showed extinction was a reality Lamarck ­ Darwin’s grandfather.  Formed an evolutionary theory Lyell ­ the laws of today are the same as in the past.  No miracles allowed Evolutionary Biology Humboldt ­ develops Naturgemalde (Humboldt highly influential) Plants share similarities by altitude, biogeographic patterns  Monitors new world environment with real instruments Darwin HMS Beagle (goes all over)­ law of the succession of types Darwin found armadillos and glyptodont fossils, sees they are related Two similar creatures in one place at different times creates problems for  intelligent design­ why would two similar creatures be in one place if each  is unique in design? Galapagos islands (archipelago) is perfect for studying evolution Difficult landscape, far from mainland but not too far Different forms of animals are found on each island Marine iguanas on island next to land iguanas on mainland
Tortoises shells different as well
background image Biogeographic connections are beginning to be made “Evolution of Land” in which volcano subsides into the ocean while the edges of the  island form a coral rings that grows up and out
Darwin gains immediate fame for his ideas on evolution of land
Morphological convergence­ form fits function, geographically driven and recurrent Darwin draws the first evolutionary tree Alfred Russell Wallace Studies biogeographical patterns in Indonesia­ comes to similar conclusions about  morphological convergence and evolution as Darwin
Darwin decides to go public with his Theory of Evolution, which he has kept hid
Malthus ­ “Principle of Population” shows widening gap between amount of people and available resources, predicts catastrophe
Darwin and Wallace translate this population essay to animals and the natural world
“Struggle for existence” where organisms produce more than can survive D&W attribute population variations to conditions and heritable traits, throwing out the  idea of the “essence” of an animal
Animal husbandry (human selection) is similar to natural selection
Axioms of the struggle for existence: 1) Surplus production of heritable variation
2) Sorting of variation by selection (tendency for some to live or die)
“Change by insensible degrees” Lamarck ­ individuals change through effort and pass on their acquired traits (wrong) Darwin disagrees and attributes evolution to the variation of offspring
Darwin’s theory of evolution has incredible explanatory power
Homology ­ similarities arising due to a common ancestor Vestigial structure explained Analogy ­ same function, convergent adaptation Difficulties on Theory
Darwin accounts for the progression of species over time, but has to explain: Missing links ­ gradual changes not evident in the fossil record Solution: Fossil record sucks.  Fossils are unlikely anyways
Darwin’s required timescale is proven by blackbody radiation
“Organs of Extreme Perfection” ­ organs are highly advanced and specified Solution: Organs are built in stages, structure formed then improved  upon
Building a room example­ frame, then insulation, then A/C
“Blending Inheritance” ­ genetics not known yet, extreme genes would  blend to common normality, creating boundaries of inheritance
Solution: Pangenesis, which wasn’t quite right
background image Mendel’s discovery of genetics brings new life to evolution, shows blending of genes doesn’t 
happen, however this not well understood until after Darwin’s death
Genetic material: Cell to Nucleus to Chromosome to Chromatids (holding genetic locii)  to Telomeres to Nucleosomes to Histones to DNA to Genes and Base Pairs Population Population ­ group of individuals that live in the same area and interbreed successfully Gene pool­ all alleles in a population Gene flow in a population­ movement of genes between populations Hardy­Weinberg Principle for Gene pool of a Population Assumptions (essentially meaning no evolution): No mutations
No gene flow
No natural selection
Random mating
Large (infinite) population
Biallelic (two alleles) Rr where f(R)=p f(r)=q p 2  + 2pq +  q 2  =1 Allele frequencies in gene pool won’t change with these assumptions
Equation can give predicted number of individuals as well, given allele 
Compare predicted to actual­ is the population evolving?
Microevolutionary Forces (flaws in Hardy­Weinberg) Mutations, genetic drift, gene flow, non­random mating, selection Mutations C­G and A­T Point mutation­ single change in a base pair Genetic Drift­ diverse population becomes uniform, randomly fixing an allele More often in a small population Natural Selection The Founder Effect ­ origins (founders) of a population carry a certain allele, then breeding with  population keeps allele’s rate of appearance high Bottleneck Effect ­ loss of genetic diversity by environmental restrictions, causes general health  issues because detrimental alleles are more likely to appear (shrinking of population) Gene Flow ­ microevolutionary change, organisms under certain conditions acquire higher  concentrations of certain alleles in a gene pool, spreading to a greater population through mating Grass adapts to high levels of copper then spreads copper resistance genes Non­random mating ­ changes genotype frequencies but not allele frequencies… “reshuffling” Positive assortative mating­ phenotypically similar individuals mate
Negative assortative mating­ dissimilar individuals mate (avoids inbreeding)
Evolution by Natural Selection
background image Key­ individual  variance  in a population and struggle for existence leads to  differential success   in survival and reproduction, causing the preservation of favorable,  heritable traits Selection both reduces and increases genetic diversity: think about it Fitness ­ relative contribution an individual makes to a gene pool of the next generation Fitness requires reproductive ability Bimodal­ two bell curves Directional selection ­ environmental conditions (often temporarily extreme) shift population in a  certain direction Bell curve of genetic/phenotypic distribution shifts Stabilizing selection ­ mean of the bell curve stays the same, standard deviation gets smaller as  extremes are knocked off (higher mortality rates at the ends of the bell curve) Disruptive selection ­ extremes are favored, conditions allow extremes to survive (for different  reasons), but not the middle (which do not excel because they are average on the spectrum) Creates bimodality, often seasonal, distribution changes with environmental fluctuation Sexual Selection Intrasexual selection ­ members of the same sex compete for dominance in order to breed Intersexual selection ­ one sex (usually male) appeals to the other to breed, the other selects a  mate for traits Intersexual displays are often reflective of actual fitness To put on a glamorous display requires great wealth
The organism has the capacity to risk itself for a performance
Sexual display outweighs potential predation
Species Concepts Morphological species concept Flawed. Species don’t necessarily look the same Phenotypic variation doesn’t indicate high genetic difference and vice versa
Biological species concept Species­ population or a group of populations whose members can interbreed in   nature to produce viable, fertile offspring
Emphasizes gene flow and reproductive barriers/isolation
Not always true, umbrella statements have exceptions
Isolation types (mechanisms preventing reproduction) Mechanical­ organisms are physically unable to reproduce
Spatial­ not present in the same location to breed
Temporal­ not present in the same time to breed
Behavioral­ behaviors are not recognized by opposite gender
Gametic­ mating occurs but no offspring is generated
“Reduced hybrid fertility”­ gamete issues can produce unstable hybrids (mule)
background image Lethality of “hybrid breakdown”­ unable to interact with other microbiomes   a normal offspring would Ring species­ interbreed successfully with all subspecies of ring except the two ends Ring being defined as geographically isolated subspecies with some  interbreeding Biological concept is flawed in some ways because of these isolations Phylogenetic Species concept Offers some solutions to BSC issues
“Transmutation of species”­ Darwin’s origins of species
Genetic divergence can stem from isolation
Part of the population is separated and evolves on its own Hybrid zone ­ created when geologically isolated population meet with the original  population again Hybrid zones result in 3 outcomes: 1) Reinforcement ­ two populations remain genetically separate and can’t interbreed 2) Fusion ­ two populations genetically meet in the middle and form a new species 3) Stability ­ two populations plus a hybrid population are able to exist Allopatric speciations ­ two “countries” or regionally separated populations Sympatric speciation ­ same “country” for multiple regions Divergence by polyploidy where offspring can’t breed back for chromosomal reasons Phylogenetic Systematics PSC pieces together history through genetic history; easy to do with geologic history Tree of Life Extant­ lineages alive now
Phylogeny­ study of evolutionary history
Teleology­ explanation by purpose, not causation; “goal oriented science”
Six Kingdom System (still problematic) Plantae, Fungi, Protista, Animalia­ Eukaryota
Bacteria, Archaea­ Prokaryota
Cladogram of Life Cladistics­ measure of relation by common characteristics Taxa is defined by common ancestry, diagnosed by shared characteristics Sister taxa ­ right next to each other Node ­ place of a common ancestry for two or more taxa Synapomorphies ­ point where shared characteristics are acquired Polytomy ­ node splits into 3+, usually indicates more work is needed Natural and Unnatural groups Paraphyly ­ artificial grouping that excludes some descendants Monophyletic  group­ includes ancestor up to a point and all descendants

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School: University of California Berkeley
Department: Biology
Course: General BIOLOGY
Professor: Alan Shabel
Term: Summer 2016
Tags: evolution, Ecology, plant, and Biology
Name: Biology 1B Final Study Guide
Description: Covers the whole course in depth- there are highly organized notes from every lecture in all three sections. Important terminology is highlighted.
Uploaded: 11/28/2017
28 Pages 97 Views 77 Unlocks
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