Evolutie en biodiversiteit Les 1: 23-09-2019
Les 2: 25-09-2019
Les 3: 27-09-2019
Macro-evolutie, evolutie mens en belang biodiversiteit
Macro-evolutie
Cruciale gebeurtenissen
• Ontstaan van het leven: eerste prokaryoten cellen/ontstaan van DNA-RNA
• Ontstaan van eukaryote cellen (mitochondria en chloroplast)
• Multi-cellulariteit
• Veroveren van het land (insecten, planten, dieren)
• Veroveren van de lucht (insecten, vogels, vleermuizen)
• Rise en fall van groepen organismes (massa extinctie, adaptieve radiatie)
• Ontstaan primaten en mensen
• Ontstaan taal en cultuur
Hoe is de tijdschaal gemaakt? Fossielen, moleculaire klok, carbondating
Verandert die nog? Ja, is zeker dynamisch. Grote gebeurtenissen zijn minder dynamisch.
Evolutie: vertelt ons hoe het leven veranderd, maar niet hoe het is ontstaan.
(ultimated cold-case)
Al het leven heeft DNA en RNA nodig om eiwitten te repliceren, maar deze
zelfde eiwitten zijn nodig om DNA en RNA te maken in de eerste plaats.
Ontstaan van het leven
Twee hypotheses:
1. Replicator first
• DNA/RNA eerst
• Voor: RNA kan katalyseren maar ook informatie opslaan
(essentieel voor evolutie)
• Tegen: RNA is labiel (breekt snel af)
2. Metabolism first
• Voor: chemische reacties in overvloed om complex te
evolueren.
,Evolutie en biodiversiteit Les 1: 23-09-2019
Les 2: 25-09-2019
Les 3: 27-09-2019
• Tegen: niet gebaseerd op chemie en geen voorafgaande manier om informatie door
te geven.
Replicator first
1. Abiotische synthese van kleine organische moleculen.
• Miller-Urey experiment ‘organische soep hypothese’: waterdamp + gassen (methaan,
ammonia, waterstof) + UV en licht → organische moleculen
2. Formatie van polymeren
• Druppeloplossingen van aminozuren op heet zand, kei of gesteente → vorming van
polymeren (uitdrogingsreacties)
• Over een grotere tijd kan dit gebeuren.
3. Formatie van protobionten
• Binnenkant een afgesloten milieu → nieuwe omgeving creëren waar dit verder kan
gebeuren
• Aggregaat van abiotische geproduceerde moleculen
4. Ontstaan van zelf-replicatie moleculen die uiteindelijk erfelijkheid mogelijk maken
• DNA wereld/RNA wereld
• DNA opslaan → drift (etc.) kan gebeuren
Theoretisch gezien is deze hypothese waar, want je kan het nadoen.
Waarom is RNA een meer waarschijnlijke kandidaat om het eerste zelf-replicerende molecuul te zijn?
• Van korte virusachtige sequenties van RNA is aangetoond dat het wordt gerepliceerd met
behulp van aminozuurpolymeren.
• RNA als enzym (ribozyme).
Protobiont + RNA → groei → splitsing en doorgeven van RNA naar de ‘dochters’→ erving
RNA wereld → DNA wereld → explosie van levensvormen.
RNA wereld → DNA wereld → explosie van levensvormen.
Precambium (4,5 BYA – 451 MYA)
3,7 BYA: sterk bewijs van leven
2 BYA: bacteriën zoals microfossielen
2 BYA: de eerste eukaryoten (protisten) en blijven unicellulair voor bijna een biljoen jaar
Vandaag de dag is leven afhankelijk van zuurstof, maar dit was niet altijd zo.
Eerste toename van zuurstof leidde tot een van de eerste massa extincties: The Great Oxidation
Event (GOE), ongeveer 2,3 BYA.
Oxide → oxideert → extincties.
Eerste eukaryoten verschenen door endosymbiose (ongeveer 2 BYA), leidend tot multicellulariteit
(ongeveer 1,5 BYA).
Eerste bewijs van aggregaten leven of echte multicellulariteit van Gabon (ongeveer 2,1 BY).
Ediacaran fauna (556 MYA)
Ongeveer 80% van de geologische geschiedenis.
Langzaam meer complexiteit.
Cambrium ‘explosie’: Burgess Shale fauna → ontstaan predatoren.
Prooi-predator cyclus: selectieve druk wordt groter.
, Evolutie en biodiversiteit Les 1: 23-09-2019
Les 2: 25-09-2019
Les 3: 27-09-2019
Burgess Shale fauna: Pikaia → grote groepen en bouwplannen ontstaan van wat we nu hebben.
Eerste chordadieren (Chordate) met 3 belangrijke evolutionaire innovaties:
• Zenuwkoord van voor naar achter.
• Stijve staaf van voor naar achter (notochord – later ingekapseld door wervels).
• Spieren georganiseerd in myotomen (voor vloeiende bewegingen)
Oorzaken van Cambrium ‘explosie’:
• Evolutie van genetische toolkit (hox-genen): mutaties → nieuwe lichaamsplannen
• Grote veranderingen in oceanen: verhoging van het zee level (fosfaten werkten als
meststof/calciumvergiftiging: schelpen (exoskeletten) stelde dieren in staat om calcium veilig
uit weefsels te verwijderen.
• Hogere niveaus van zuurstof (beter in staat om collagenen te produceren en het toestaan
van hogere levels van spieractiviteit).
• Nieuwe niches ontstaan: holen in zeebodem (tunnels – meer zuurstof).
Resultaten van Cambrium ‘explosie’:
De Cambrium explosie is ontstaan nadat dieren begonnen te variëren en snel veroorzaakten snel een
diversificatie van leven.
Fossielrecord documenteert overgangen
Uit het fossielrecord kunnen we de evolutie van kritische overgangen teruggaan in onze
evolutionaire geschiedenis.
Meer dan 70% van alle dieren zijn Arthropoden.
Waarom zijn Arthropoden zo succesvol?
Redenen:
• Exoskelet (protectie en flexibiliteit)
• Segmentaties lichaam en aanhangsels (specificeerde organen, locomotie)
• Vleugels (ontsnappen, eten, vinden van een partner)
• Klein
• Ontwikkeling (kan aanpassen aan verschillende habitatten)
• Efficiënte reproductie en korte generatie tijd
• Verfijnde zintuigen (geur, aanraking, zicht)
• Kampioenen in water conservatie (extraheert water uit vocht)
• Levensstijl (herbivoren, detritivoren, carnivoren), predatoren, parasieten
575-535 MYA: Precambriun Ediacaran biota.
535-525 MYA: Cambrium explosie
500 MYA: planten koloniseren het land gevolgd door
de dieren (Arthropoden – 420 MYA, Tetrapoden – 365
MYA).
Met welke probleem hadden pionierplanten te maken?
Voordeel: licht en ruimte (minder competitie)
Van aquatisch naar atmosferische omgeving betekend:
• Uitdroging
• Blootstellen aan UV
• Gebrek aan water voor:
o Support
Les 2: 25-09-2019
Les 3: 27-09-2019
Macro-evolutie, evolutie mens en belang biodiversiteit
Macro-evolutie
Cruciale gebeurtenissen
• Ontstaan van het leven: eerste prokaryoten cellen/ontstaan van DNA-RNA
• Ontstaan van eukaryote cellen (mitochondria en chloroplast)
• Multi-cellulariteit
• Veroveren van het land (insecten, planten, dieren)
• Veroveren van de lucht (insecten, vogels, vleermuizen)
• Rise en fall van groepen organismes (massa extinctie, adaptieve radiatie)
• Ontstaan primaten en mensen
• Ontstaan taal en cultuur
Hoe is de tijdschaal gemaakt? Fossielen, moleculaire klok, carbondating
Verandert die nog? Ja, is zeker dynamisch. Grote gebeurtenissen zijn minder dynamisch.
Evolutie: vertelt ons hoe het leven veranderd, maar niet hoe het is ontstaan.
(ultimated cold-case)
Al het leven heeft DNA en RNA nodig om eiwitten te repliceren, maar deze
zelfde eiwitten zijn nodig om DNA en RNA te maken in de eerste plaats.
Ontstaan van het leven
Twee hypotheses:
1. Replicator first
• DNA/RNA eerst
• Voor: RNA kan katalyseren maar ook informatie opslaan
(essentieel voor evolutie)
• Tegen: RNA is labiel (breekt snel af)
2. Metabolism first
• Voor: chemische reacties in overvloed om complex te
evolueren.
,Evolutie en biodiversiteit Les 1: 23-09-2019
Les 2: 25-09-2019
Les 3: 27-09-2019
• Tegen: niet gebaseerd op chemie en geen voorafgaande manier om informatie door
te geven.
Replicator first
1. Abiotische synthese van kleine organische moleculen.
• Miller-Urey experiment ‘organische soep hypothese’: waterdamp + gassen (methaan,
ammonia, waterstof) + UV en licht → organische moleculen
2. Formatie van polymeren
• Druppeloplossingen van aminozuren op heet zand, kei of gesteente → vorming van
polymeren (uitdrogingsreacties)
• Over een grotere tijd kan dit gebeuren.
3. Formatie van protobionten
• Binnenkant een afgesloten milieu → nieuwe omgeving creëren waar dit verder kan
gebeuren
• Aggregaat van abiotische geproduceerde moleculen
4. Ontstaan van zelf-replicatie moleculen die uiteindelijk erfelijkheid mogelijk maken
• DNA wereld/RNA wereld
• DNA opslaan → drift (etc.) kan gebeuren
Theoretisch gezien is deze hypothese waar, want je kan het nadoen.
Waarom is RNA een meer waarschijnlijke kandidaat om het eerste zelf-replicerende molecuul te zijn?
• Van korte virusachtige sequenties van RNA is aangetoond dat het wordt gerepliceerd met
behulp van aminozuurpolymeren.
• RNA als enzym (ribozyme).
Protobiont + RNA → groei → splitsing en doorgeven van RNA naar de ‘dochters’→ erving
RNA wereld → DNA wereld → explosie van levensvormen.
RNA wereld → DNA wereld → explosie van levensvormen.
Precambium (4,5 BYA – 451 MYA)
3,7 BYA: sterk bewijs van leven
2 BYA: bacteriën zoals microfossielen
2 BYA: de eerste eukaryoten (protisten) en blijven unicellulair voor bijna een biljoen jaar
Vandaag de dag is leven afhankelijk van zuurstof, maar dit was niet altijd zo.
Eerste toename van zuurstof leidde tot een van de eerste massa extincties: The Great Oxidation
Event (GOE), ongeveer 2,3 BYA.
Oxide → oxideert → extincties.
Eerste eukaryoten verschenen door endosymbiose (ongeveer 2 BYA), leidend tot multicellulariteit
(ongeveer 1,5 BYA).
Eerste bewijs van aggregaten leven of echte multicellulariteit van Gabon (ongeveer 2,1 BY).
Ediacaran fauna (556 MYA)
Ongeveer 80% van de geologische geschiedenis.
Langzaam meer complexiteit.
Cambrium ‘explosie’: Burgess Shale fauna → ontstaan predatoren.
Prooi-predator cyclus: selectieve druk wordt groter.
, Evolutie en biodiversiteit Les 1: 23-09-2019
Les 2: 25-09-2019
Les 3: 27-09-2019
Burgess Shale fauna: Pikaia → grote groepen en bouwplannen ontstaan van wat we nu hebben.
Eerste chordadieren (Chordate) met 3 belangrijke evolutionaire innovaties:
• Zenuwkoord van voor naar achter.
• Stijve staaf van voor naar achter (notochord – later ingekapseld door wervels).
• Spieren georganiseerd in myotomen (voor vloeiende bewegingen)
Oorzaken van Cambrium ‘explosie’:
• Evolutie van genetische toolkit (hox-genen): mutaties → nieuwe lichaamsplannen
• Grote veranderingen in oceanen: verhoging van het zee level (fosfaten werkten als
meststof/calciumvergiftiging: schelpen (exoskeletten) stelde dieren in staat om calcium veilig
uit weefsels te verwijderen.
• Hogere niveaus van zuurstof (beter in staat om collagenen te produceren en het toestaan
van hogere levels van spieractiviteit).
• Nieuwe niches ontstaan: holen in zeebodem (tunnels – meer zuurstof).
Resultaten van Cambrium ‘explosie’:
De Cambrium explosie is ontstaan nadat dieren begonnen te variëren en snel veroorzaakten snel een
diversificatie van leven.
Fossielrecord documenteert overgangen
Uit het fossielrecord kunnen we de evolutie van kritische overgangen teruggaan in onze
evolutionaire geschiedenis.
Meer dan 70% van alle dieren zijn Arthropoden.
Waarom zijn Arthropoden zo succesvol?
Redenen:
• Exoskelet (protectie en flexibiliteit)
• Segmentaties lichaam en aanhangsels (specificeerde organen, locomotie)
• Vleugels (ontsnappen, eten, vinden van een partner)
• Klein
• Ontwikkeling (kan aanpassen aan verschillende habitatten)
• Efficiënte reproductie en korte generatie tijd
• Verfijnde zintuigen (geur, aanraking, zicht)
• Kampioenen in water conservatie (extraheert water uit vocht)
• Levensstijl (herbivoren, detritivoren, carnivoren), predatoren, parasieten
575-535 MYA: Precambriun Ediacaran biota.
535-525 MYA: Cambrium explosie
500 MYA: planten koloniseren het land gevolgd door
de dieren (Arthropoden – 420 MYA, Tetrapoden – 365
MYA).
Met welke probleem hadden pionierplanten te maken?
Voordeel: licht en ruimte (minder competitie)
Van aquatisch naar atmosferische omgeving betekend:
• Uitdroging
• Blootstellen aan UV
• Gebrek aan water voor:
o Support
