Textverständnis Set 4 (leicht)

Drosophila melanogaster (Aufgabe 1 – 4)

Die fußlosen, segmentierten Maden [der Drosophila melanogaster] besitzen an
ihrem etwas stärker zugespitzten Vorderende einen dunklen Chitin-Stift, der
ausgestreckt und eingezogen werden kann und die recht kümmerlichen
Mundwerkzeuge enthält. Die Larven kriechen im Nahrungsbrei oder in der
Umgebung der Nahrungsquelle umher, fressen und wachsen innerhalb weniger
Tage von der Größe des Eies (0,5 mm) bis zur Größe der Fliege (2,5 mm)
heran. Sie häuten sich in dieser Zeit zweimal. Es werden dementsprechend
drei Larvenstadien unterschieden.

Im letzten Larvenstadium stellt das Insekt bald das Umherkriechen ein und
verpuppt sich. Die Puppe färbt sich zunächst nach und nach braun, ähnelt
bei D. melanogaster aber nicht einer typischen Insektenpuppe, sondern sieht
eher wie eine verschrumpelte und vertrocknete Made aus. Im Inneren der
Madenhaut entwickelt sich nämlich eine Tönnchenpuppe, deren Hülle aus
verhärteter Larvenhaut besteht. Nach einigen Tagen platzt ein Deckel am
Ende des Tönnchens auf, und eine fertig entwickelte Taufliege kriecht
heraus, die ihre Körperdecke nachträglich noch etwas verfärbt und aushärtet
und ihre Flügel ausrichtet.

Das Geschlecht der Taufliege ist – wie bei vielen Tieren üblich – genetisch
bedingt. D. melanogaster hat nur vier verschiedene Chromosomen, sie kommen
in den Zellen paarweise vor. Dieser zweifache Chromosomensatz enthält ein
Paar Geschlechtschromosomen, die auch als erstes Chromosom oder X-
beziehungsweise Y-Chromosom bezeichnet werden, und drei Paar Autosomen, die
als zweites, drittes und viertes Chromosom bezeichnet werden. Ebenso wie
der Mensch besitzt D. melanogaster zwei Geschlechtschromosomen: Weibchen
haben zwei X-Chromosomen, sind homogametisch; Männchen haben ein X- und ein
Y-Chromosom, sind heterogametisch. Anders als beim Menschen jedoch trägt
das Y-Chromosom keine geschlechtsbestimmende Komponente, vielmehr ist das
Verhältnis der X-Chromosomen zu den Autosomen geschlechtsbestimmend.

Liegt das Verhältnis von X-Chromosom zu Autosomensatz bei größer oder
gleich 1 (z. B. zwei X im diploiden Satz), so entsteht ein Weibchen; ist es
kleiner oder gleich 0,5 (z. B. ein X im diploiden Satz), entsteht ein
Männchen. Mutanten mit dazwischenliegenden Verhältnissen, etwa bei XX und
triploidem Autosomensatz (Verhältnis: 0,67) bilden Intersexe aus mit
mosaikartig verteilten männlichen und weiblichen Merkmalen (sogenanntes
„Salz-und-Pfeffer-Muster“). Das Geschlecht wird demnach von jeder Zelle
selbst festgelegt; es kann bei nicht eindeutigem Effekt (zwischen 0,5 und
1) verschieden sein.

Die Kompensation der unterschiedlichen Gendosen von nicht
geschlechtsbestimmenden Genen des X-Chromosoms gelingt durch eine beim
Männchen stark erhöhte Transkriptionsrate. Ermöglicht wird dies durch
Acetylierungen von Lysinresten des Histons H4, womit die elektrostatische
Wechselwirkung zwischen dem Histonkomplex und dem Zucker-Phosphat-Rückgrat
der DNA abnimmt; die somit weniger stark an die Nukleosomen gebundene DNA
ist nun leichter ablesbar. Derart kann mit Hyperaktivierung des singulären
X-Chromosoms des Männchens dessen geringere Gendosis kompensiert werden.

Die Entscheidung, welche geschlechtsspezifischen Gene wie transkribiert
werden, wird über das Gen sex lethal (Sxl) gesteuert. Bei Weibchen ist Sxl
aktiv, bei Männchen inaktiv. Das Genprodukt Sxl ist ein RNA-spleißendes
Enzym, das die sogenannte Transformer-mRNA spleißt. Das entstehende Protein
„Transformer“ (tra) ist ebenfalls ein Spleißfaktor, welcher die mRNA des
Gens double sex (dsx) spleißt. Das produzierte dsx bewirkt dann die
eigentliche Geschlechtsfestlegung auf molekularer Ebene, und zwar ebenfalls
als Transkriptionsfaktor. Das Protein dsx gibt es in einer männlichen und
weiblichen Variante.

Weibchen: sxl aktiv, tra aktiv, dsxF (Female) entsteht. Die Realisatorgene
des männlichen Geschlechts werden reprimiert. Männchen: sxl inaktiv, tra
inaktiv, dsxM (Male) entsteht. Die Realisatorgene des weiblichen
Geschlechts werden reprimiert.

Der Zusammenhang zwischen Aktivität von „sex lethal“ und der
X-Chromosomen-Dosis erklärt sich nun folgendermaßen: Auf dem X-Chromosom
werden 3 Gene für Transkriptionsfaktoren im syncytialen Blastoderm
aktiviert, die auch „Numeratorgene“ genannt werden. Diese Faktoren
(Beispiel: sisterless) binden an den sogenannten early promoter, eine
regulatorische Region vor dem Sxl-Gen, und aktivieren es. Auf den Autosomen
sind hingegen Gene zu finden, die man „Denominatorgene“ nennt. Sie codieren
Faktoren (Beispiel: deadpan), die dem entgegenwirken.

Das Verhältnis X-Chromosomen zu Autosomen ist somit als ein Verhältnis der
Numeratorgene zu Denominatorgenen aufzufassen. Liegt ein weiblicher
Chromosomensatz vor (XX), überwiegen die Numeratorgene und aktivieren die
Sxl-Transkription. Bei einem männlichen Satz (XY) sind dagegen die
Denominatoren in Überzahl, die Transkription von Sxl wird reprimiert. In
diesem Fall ist Sxl im Entwicklungsverlauf somit inaktiv.

Das Sxl-Gen besitzt zusätzlich einen late promoter. Dieser ist in der
späteren Entwicklung konstitutiv in beiden Geschlechtern aktiviert. Durch
eine Autoregulation von Sxl bleibt jedoch das Level an Sxl-Protein in
weiblichen Zellen hoch, in männlichen niedrig. In weiblichen Zellen nämlich
bindet frühes Sxl-Protein an Poly(U)-Sequenzen in Introns später
Sxl-prä-mRNA. Jene Introns flankieren das Exon3, das ein Stop-Codon
enthält. Wenn Sxl-Protein an diese Introns bindet, wird das Exon3 nicht als
solches erkannt und herausgespleißt. Die Translation der so erzeugten
Sxl-mRNA ergibt weiteres effektives Sxl-Protein. In männlichen Zellen ist
die Konzentration an frühem Sxl-Protein nahezu null, sodass das Stop-Codon
der späten Sxl-prä-mRNA wirksam wird. Die Translation der aus jener
erzeugten mRNA ist daher unvollständig und ergibt keine effektive Isoform
von Sxl.

Bei D. melanogaster ist die Festlegung des Geschlechts somit “zellautonom”,
d. h. durch interne Steuerungsmechanismen der einzelnen Zelle erklärbar.
Jede Zelle „zählt“ gewissermaßen ihr X/Y-Verhältnis ab und entwickelt sich
dementsprechend.

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Drosophila_melanogaster

Pablo Escobar (Aufgabe 5 – 6)

Pablo Emilio Escobar Gaviria wurde in der Stadt Rionegro im Departamento de
Antioquia als drittes von sieben Kindern des Viehzüchters Abel de Jesús
Escobar und der Lehrerin Hermilda Gaviria geboren. Er entstammte dem
ländlichen Mittelstand, seine Familie besaß Milchkühe und 12 Hektar Land.
Die relativ wohlhabenden Rinderfarmen von Frontino und Rionegro waren stets
Schauplätze gewalttätiger Auseinandersetzungen zwischen liberalen
Heereseinheiten und Guerilleros aus den Bergen.

Die Familie zog nach Envigado, dort gründete Hermilda eine Volksschule.
Pablo Escobar schloss sich in Envigado einer nihilistischen Jugendbewegung,
dem Nadaísmo an und begann bereits mit 13 Jahren Marihuana zu rauchen.
Seine Schule Liceo Lucrecio Jaramillo verließ er 1966 aus Protest
vorzeitig. Escobar konsumierte große Mengen an Softdrinks, Pizza und
Fastfood, was zu seinem Übergewicht führte.

Zusammen mit seinem Cousin Gustavo „El León“ Gaviria verbrachte er seine
Jugend auf den Straßen und in den Bars des Medellíner Rotlichtbezirks Jesús
el Nazareno. Im Barrio Antioquia von Medellín machte er Bekanntschaft mit
lokalen Unterweltgrößen, die für seine weitere Laufbahn wichtig waren. Der
Besitz von Schusswaffen brachte ihm schnell den Respekt der anderen Banden
ein, die damals meist nur mit Messern und Macheten bewaffnet waren. Früh
schloss er sich einer Marihuana-Schmugglerbande an und beteiligte sich an
Raubüberfällen auf der Straße. Ein weiterer Erwerbszweig war der Handel mit
geschmuggelten Marlboro-Zigaretten. Nach Aussagen seiner Mutter war er für
eine ehrliche Tätigkeit ungeeignet, denn er wollte sich schon früh große
Macht aneignen.

Mit 20 Jahren begann er Autos zu stehlen, um sie zerlegt als Hehlerware zu
verkaufen. Kurze Zeit später entführte er mit seiner Bande reiche Bürger
und ermordete sie oft auch trotz Lösegeldzahlung, um seine Macht zu
demonstrieren.

1971 entführte er den beim Volk sehr unbeliebten Industriellen Diego
Echavarría und erdrosselte ihn nach Erhalt des Lösegeldes. Die Entführung
machte ihn in Medellín berühmt und brachte ihm den Beinamen „El Doctor“
ein.

Mitte der 1970er-Jahre wurde der Marimba-Marihuanahandel durch die
Modedroge Kokain abgelöst. Pioniere in diesem neuen Boom-Geschäft waren
Escobar, die Ochoa-Brüder, Carlos Lehder und José Rodriguez Gacha.

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Pablo_Escobar

Ableitung (Aufgabe 7 – 9)

Als Ableitung wird in der theoretischen Informatik der Vorgang bezeichnet,
ein Wort nach den Regeln einer formalen Grammatik zu erzeugen.

Unter einem Wort versteht man eine beliebige Zeichenkette, also eine
endliche Folge von Symbolen. Eine formale Grammatik ist ein mathematisches
Modell, das eine Menge solcher ableitbaren Wörter festlegt. Diese Menge
nennt man eine formale Sprache. Das einmalige Ersetzen von einem
Teilabschnitt einer Zeichenkette, gemäß einer der Regeln der formalen
Grammatik, stellt einen Ableitungsschritt dar. Durch die formale Grammatik
werden auch die Symbole festgelegt, aus denen ein Wort bestehen darf, und
solche, die alleine in den Zwischenergebnissen der Ableitung eines Wortes
auftreten dürfen. Zum Ableiten eines Wortes beginnt man mit einem
besonderen Symbol, dem Startsymbol, und führt dann nacheinander
Ableitungsschritte durch (bei Wahl geeigneter Regeln), bis schließlich das
Wort erzeugt worden ist.

Die Frage nach der Zugehörigkeit eines Wortes zu einer Sprache wird
Wortproblem genannt. Ob ein Wort zur Sprache einer Grammatik gehört, wird
darüber definiert, ob eine Ableitung des Wortes existiert. Eine Ableitung
eines Wortes nach den Regeln einer Grammatik ist deshalb ein mathematischer
Beweis dafür, dass das Wort zur Sprache der gegebenen Grammatik gehört.

Bei geeigneten Grammatiken (den kontextfreien) ergibt sich aus der
Ableitung eines Wortes ein Ableitungsbaum. Zu einer Ableitung existiert in
der Regel genau ein Ableitungsbaum. Gibt es aber zu einem Wort mehrere
Ableitungen, die auch unterschiedliche Ableitungsbäume ergeben, ist die
Grammatik mehrdeutig.

Der Syntaxanalyseteil („Parser“) eines Compilers analysiert den Quelltext
eines Programms anhand der Grammatikregeln der verwendeten
Programmiersprache. Dabei stellt er auch fest, ob das Programm ein Wort der
betreffenden Programmiersprache ist, ob es also syntaktisch korrekt ist.
Bei der Analyse des Quelltexts sucht der Parser indirekt nach einer
Ableitung. Scheitert er dabei, weil das Programm einen Syntaxfehler
enthält, ist nachgewiesen, dass zu dem Programm keine Ableitung existiert.

In der genetischen Programmierung verwendet man einem Ansatz zufolge
zufällige Ableitungsbäume einer Grammatik, um Lösungen zu generieren.

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Ableitung_(Informatik)

Dinosaurier (Aufgabe 10 – 12)

Obwohl Dinosaurier in der Größe erheblich variierten, waren sie als Gruppe
groß. Nach einer Schätzung wog der durchschnittliche Dinosaurier ein bis
zehn Tonnen, das durchschnittliche Säugetier des Känozoikums nur zwei bis
fünf Kilogramm. Einige Dinosaurier waren gigantisch; insbesondere die
langhalsigen Sauropoden, zu denen die größten Landtiere der Erdgeschichte
gehörten.

Laut der Cope’schen Regel besteht im Laufe der Evolution einer Tiergruppe
infolge von zwischen- und innerartlicher Konkurrenz eine generelle Tendenz
zur Zunahme der Körpergröße ihrer Vertreter. Dies allein erklärt jedoch
nicht den in der Erd- und Evolutionsgeschichte beispiellosen Gigantismus
der Dinosaurier. Diesbezüglich stellt sich sowohl die Frage, warum die
Tiere so groß wurden, als auch, wie diese Größe erreicht werden konnte.
Hinsichtlich des Warum wird für die Sauropoden angenommen, dass ihr
Riesenwachstum Vorteile für die Verdauung brachte. Da Sauropoden ihre eher
schwer verdauliche pflanzliche Nahrung nicht kauten, ermöglichte ein
längeres Verweilen in einem ausladenden Verdauungstrakt eine intensivere
Nutzung (einen besseren Aufschluss) der Nahrung als bei kleineren
Pflanzenfressern. Dies hätte eine Spezialisierung auf sehr nährstoffarme
Pflanzenkost erlaubt. Hinsichtlich des Wie haben ein vogelähnliches
Luftsacksystem einschließlich luftgefüllter Knochen (Pneumatisierung, bei
den großen Theropoden besonders im Schädel) den Gigantismus der Dinosaurier
ermöglicht. Die Sauropoden hätten zudem durch die Nahrungsaufnahme ohne
Kauen Kiefermuskulatur eingespart, was einen verhältnismäßig kleinen
leichten Kopf zuließ, wodurch wiederum die Hälse so lang werden konnten,
wobei die Halslänge als Merkmal unter anderem möglicherweise einer
sexuellen Selektion unterworfen war, d. h. Männchen mit den längsten Hälsen
hätten den höchsten Paarungserfolg gehabt (eine Form von innerartlicher
Konkurrenz). Des Weiteren sei bei den Sauropoden eine Gewichtszunahme von
bis zu 30 Tonnen in 20 Jahren nur realisierbar, wenn die Stoffwechselraten
bei Jungtieren sehr hoch (vogel- oder säugerähnlich) gewesen seien, mit
zunehmender Körpergröße aber immer weiter abgenommen hätten, um eine
Überhitzung zu vermeiden.

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Dinosaurier