Les 1 - Inleiding & evolutie
Wat is biologie?
= alles wat leeft …?
Centrale thema’s
Structuur en functie Cellen en weefsels, bouw en ontwikkeling van lichaam
Informatie Info die alle organismen met elkaar gemeen hebben (RNA & DNA) en doorgeven op
generatie
Energie en materie Organismen kunnen energie omzetten: autotroof of heterotroof
Regulatie en homeostase Intern: regulaties zoals metabolisme, lichaamstemperatuur
Extern: aanpassingen van organisme
Evolutie Alle levende organismen evolueren > veel variatie
Van moleculen naar ecosystemen
Cellen > weefsels > organen > organismen > ecosystemen > aarde
Alles is gecollecteerd en gelinkt aan elkaar
Evolutie theorieën
Anaximander en proto-evolutieleer
Mensen ontstaat uit vissen, deze vissen bestaan uit modder
Aristoteles en de Scala Naturae
Aristoteles geloofde in de tredes van leven
➢ Stenen/aarde/grond > Vuur > Planten > Dieren > Mens > Engelen > God
James Hutton en het gradualisme
Gradualisme stelt dat geologische structuren (bergen, valleien, sedimentlagen) ontstaan door trage, continue
processen zoals erosie, sedimentatie en vulkanisme. Bij het bestuderen van de grondlagen kun je dus een trage
tijdslijn zien.
Cuvier en het catatrofisme
Catastrofisme stelt dat grote veranderingen in de aarde veroorzaakt worden door korte, drastische gebeurtenissen in
plaats van langzame processen.
Lamarck en de transformatietheorie
Transformatietheorie stelt dat soorten veranderen doordat gebruikte organen versterkt worden en ongebruikte
verdwijnen, zulke verworven eigenschappen aan nakomelingen worden doorgegeven.
➢ VOORBEELD: lange nek van giraf
,Charles Darwin en het ontstaan van de evolutietheorie
Darwin gaat mee met de HMS Beagle om Zuid-Amerika in kaart te brengen. Hij ontdekt allemaal dieren die lijken op
Europese dieren en toch een beetje anders zijn.
= Descent with modification: dieren hebben een gemeenschappelijk voorouder, maar zijn toch iets anders
➢ Darwin schreef verschillende essays en schetsen
➢ VOORBEELDEN: Mockingbird, schilpad, vogels
Context en tijdgenoten
• Maltus: er zijn te veel kinderen op aarde, de oplossing hiervoor is door te populatie soms eens te reduceren
• Wallace: gelijkaardige ideeën als Darwin
o Wallace en Darwin produceren samen ‘The orgin of species’
The Orgin Of Species
We stammen allemaal af van een gemeenschappelijk voorouder
• Gebasseerd op 3 zaken
o Unity of life: al het leven lijkt op elkaar
o Diversity: duidelijk verschil tussen organsimen
o Aanpassing aan omgeving: leven en ons lichaam is aangepast aan
waar we leven
Selectie
Bij selectie zijn er 2 belangrijke observaties => NOOD aan selectie!
1. Binnen een populatie is er vaak veel variatie
2. Alle organismen produceren veel meer nakomelingen dan de omgeving aan kan
Hieruit volgen 2 belangrijke conclusies:
1. Individuen waarvan de erfelijke eigenschappen in een bepaalde omgeving een grotere kans geven te overleven
en voor te planten, hebben de neiging meer nakomelingen achter te laten
2. De ongelijke kans te overleven en voor te planten leidt er toe dat gunstige eigenschappen zich opstapelen in
een populatie
Survival of the fittest: niet de sterkste maar best aangepast
Selectiemechanismes
Directionele selectie Wanneer generatie na generatie dezelfde druk dezelfde genotype bevoordeelt
➢ Fenotypische veranderingen
➢ Micro-evolutie
Stabiliserende selectie De extreme worden benadeeld, de gemiddelde hebben meer kans
➢ Verlaagt de diversiteit
Disruptieve selectie Bevoordeelt de extreme gevallen
➢ Opsplitsing in de 2 uiterste
➢ Sympatrische soortvorming: samenlevend
Seksuele selectie Handicap-hypothese: als je met deze ‘handicap’ kan overleven, ben je extra sterk
➢ Interseksuele selectie: aantrekking tussen andere geslacht
➢ Intraseksuele selectie: competitie tussen hetzelfde geslacht om wie de baas is
➢ VOORBEELD: hert met gewei, pauw met grote staart
Kunstmatige selectie Door kunstmatige selectie van de mens kunnen nieuwe soorten ontstaan
➢ Kan voor problemen zorgen: enkel op uiterlijk denken en niet op genetische
negatieve kenmerken
➢ VOORBEELD: wilde kolen, slechte gekweekte hondenrassen
,Genetische drift en soortvorming
Genetische drift Verandering die heel traag en puur toevallig gebeuren
➢ Kunnen versterkt worden door bepaalde factoren: mens, natuurrampen …
Bottleneck-effect Drift, na een plotselinge sterke afname (door bv een ramp) van de populatie waardoor de
variatie afneemt door overleving op toeval
➢ Vergoot de kans op inteeltdepressie: door verlies van variatie lijken de overblijvende
individuen sterker op elkaar die dan weer voortplanten
➢ VOORBEELD Island of the colorblind
Na tsunami waren veel inwoners van Pingelap gestorven, een van de overlevende was
kleurenblind, ondertussen is 15% kleurenblind
Founder-effect Drift, wanneer een kleine groep een nieuwe populatie start waardoor de variatie afneemt
door wie toevallig vertrekt
➢ Ook hier kans op inteeltdepressie
➢ VOORBEELD Creveld syndroom bij Amisch
Dwerggroei is zeldzaam syndroom, behalve bij de Amisch. Een van de voorouders was
een drager en nu bevat een groot deel van de populatie dit syndroom
Bemerkingen!
• Selectie kan enkel gebeuren op bestaande variatie
• Evolutie beperkt de omstandigheden
• Aanpassingen zijn vaak compromis: voor- en nadeel
• Toeval, natuurlijke selectie en omgeving interageren
Manieren van soortvorming (specialisatie)
Een soort is een groep organismen die onderling kunnen voortplanten en waarvan de nakomelinge vruchtbaar zijn.
Ontstaan van soorten
Populatie gaan kruisen (gene-flow): hoe groter de populatie, hoe groter de gene-flow
• Barrière: aantal individuen worden gescheiden en evolueren tot een andere soort
o Hybride: kruising van 2 soorten
3 type soortvorming
Allopatrische soortvorming Barrièrevorming
Groep wordt afgescheiden en evolueren onafhankelijk, je krijgt 2 verschillende
soorten
➢ VOORBEELD: Bij Panama waren de Atlantische en Stille oceaan lang
verbonden en hier had je specifieke kreeften. Later, als het zeewater daalt
en 2 afzonderlijke oceanen krijgt, krijg je langs beide kanten gelijkaardige
soorten
Parapatrische soortvorming Gedeeltelijke scheiden
Soortvorming in aangrenzende gebieden, met gedeeltelijke genenstroom en
verschillende selectiedruk die uiteindelijk tot reproductieve isolatie leidt.
Sympatrische soortvorming Samenlevend
Nieuwe soorten ontstaan binnen hetzelfde gebied, zonder scheiding. Dit kan
enkel als reproductie isolatie is.
, ➢ Disruptieve selectie creëert twee ecologische groepen
➢ Assertive mating: voorkomt dat 2 groepen mengen (soort zoekt soort)
➢ VOORBEELD: In het begin waren slechts enkele vissen in Victoriameer,
maar omdat ze elk andere zaken eten ontstaan er andere soorten
! 99% van alle dieren zijn al uitgestorven
Geleidelijke evolutie versus punctuated equilibrium
Geleidelijke evolutie Trage, maar continue verandering door kleine, opeenvolgende aanpassingen
➢ VOORBEELD: paard wordt steeds groter
Punctuated equilibrium Soorten blijven een lange tijd stabiel, maar kunnen plots veranderen door korte,
snelle verstoring
➢ VOORBEELD 1: vissers vingen vooral grote vissen (kleine konden door net)
waardoor vissen snellere vruchtbaar moesten worden
➢ VOORBEELD 2: hagedissen die konden klimmen in bomen weerden niet
opgegeten
Evidentie voor evolutie: Waarom is de evolutie een feit?
Direct waarneembare Antibiotica-resistentie: bacteriën worden na een tijd gewoon aan de antibiotica
evolutie VOORBEELD Peper en zout vlinder
Je hebt witte en zwarte vlinders die leven op witte berk. De zwarte stierf sneller uit
omdat hij opviel. Maar tijdens industriële evolutie werden berken zwart en nu stierf de
witte uit. Na de revolutie werden de berken weer wit …
Homologe structuren Vergelijkende anatomie bij dieren met dezelfde voorouder
➢ Rudimentaire structuren: structuren die we nu niet meer nodig hebben, maar die
wel noodzakelijk waren voor onze voorouder
▪ Wijsheidstanden, staartbeentje, kippenvel …
VOORBEELDEN
➢ dezelfde botstructuur bij kat & mens of bij walvis & vleermuis
➢ mens en pantoffeldiertje hebben dezelfde cilia
➢ menselijk embryo heeft nog altijd dezelfde evolutionaire structuren die belangrijk
waren voor kip en vis => rudimentaire structuren: staart en kieuwboog
= Evo-Devo
Wat is biologie?
= alles wat leeft …?
Centrale thema’s
Structuur en functie Cellen en weefsels, bouw en ontwikkeling van lichaam
Informatie Info die alle organismen met elkaar gemeen hebben (RNA & DNA) en doorgeven op
generatie
Energie en materie Organismen kunnen energie omzetten: autotroof of heterotroof
Regulatie en homeostase Intern: regulaties zoals metabolisme, lichaamstemperatuur
Extern: aanpassingen van organisme
Evolutie Alle levende organismen evolueren > veel variatie
Van moleculen naar ecosystemen
Cellen > weefsels > organen > organismen > ecosystemen > aarde
Alles is gecollecteerd en gelinkt aan elkaar
Evolutie theorieën
Anaximander en proto-evolutieleer
Mensen ontstaat uit vissen, deze vissen bestaan uit modder
Aristoteles en de Scala Naturae
Aristoteles geloofde in de tredes van leven
➢ Stenen/aarde/grond > Vuur > Planten > Dieren > Mens > Engelen > God
James Hutton en het gradualisme
Gradualisme stelt dat geologische structuren (bergen, valleien, sedimentlagen) ontstaan door trage, continue
processen zoals erosie, sedimentatie en vulkanisme. Bij het bestuderen van de grondlagen kun je dus een trage
tijdslijn zien.
Cuvier en het catatrofisme
Catastrofisme stelt dat grote veranderingen in de aarde veroorzaakt worden door korte, drastische gebeurtenissen in
plaats van langzame processen.
Lamarck en de transformatietheorie
Transformatietheorie stelt dat soorten veranderen doordat gebruikte organen versterkt worden en ongebruikte
verdwijnen, zulke verworven eigenschappen aan nakomelingen worden doorgegeven.
➢ VOORBEELD: lange nek van giraf
,Charles Darwin en het ontstaan van de evolutietheorie
Darwin gaat mee met de HMS Beagle om Zuid-Amerika in kaart te brengen. Hij ontdekt allemaal dieren die lijken op
Europese dieren en toch een beetje anders zijn.
= Descent with modification: dieren hebben een gemeenschappelijk voorouder, maar zijn toch iets anders
➢ Darwin schreef verschillende essays en schetsen
➢ VOORBEELDEN: Mockingbird, schilpad, vogels
Context en tijdgenoten
• Maltus: er zijn te veel kinderen op aarde, de oplossing hiervoor is door te populatie soms eens te reduceren
• Wallace: gelijkaardige ideeën als Darwin
o Wallace en Darwin produceren samen ‘The orgin of species’
The Orgin Of Species
We stammen allemaal af van een gemeenschappelijk voorouder
• Gebasseerd op 3 zaken
o Unity of life: al het leven lijkt op elkaar
o Diversity: duidelijk verschil tussen organsimen
o Aanpassing aan omgeving: leven en ons lichaam is aangepast aan
waar we leven
Selectie
Bij selectie zijn er 2 belangrijke observaties => NOOD aan selectie!
1. Binnen een populatie is er vaak veel variatie
2. Alle organismen produceren veel meer nakomelingen dan de omgeving aan kan
Hieruit volgen 2 belangrijke conclusies:
1. Individuen waarvan de erfelijke eigenschappen in een bepaalde omgeving een grotere kans geven te overleven
en voor te planten, hebben de neiging meer nakomelingen achter te laten
2. De ongelijke kans te overleven en voor te planten leidt er toe dat gunstige eigenschappen zich opstapelen in
een populatie
Survival of the fittest: niet de sterkste maar best aangepast
Selectiemechanismes
Directionele selectie Wanneer generatie na generatie dezelfde druk dezelfde genotype bevoordeelt
➢ Fenotypische veranderingen
➢ Micro-evolutie
Stabiliserende selectie De extreme worden benadeeld, de gemiddelde hebben meer kans
➢ Verlaagt de diversiteit
Disruptieve selectie Bevoordeelt de extreme gevallen
➢ Opsplitsing in de 2 uiterste
➢ Sympatrische soortvorming: samenlevend
Seksuele selectie Handicap-hypothese: als je met deze ‘handicap’ kan overleven, ben je extra sterk
➢ Interseksuele selectie: aantrekking tussen andere geslacht
➢ Intraseksuele selectie: competitie tussen hetzelfde geslacht om wie de baas is
➢ VOORBEELD: hert met gewei, pauw met grote staart
Kunstmatige selectie Door kunstmatige selectie van de mens kunnen nieuwe soorten ontstaan
➢ Kan voor problemen zorgen: enkel op uiterlijk denken en niet op genetische
negatieve kenmerken
➢ VOORBEELD: wilde kolen, slechte gekweekte hondenrassen
,Genetische drift en soortvorming
Genetische drift Verandering die heel traag en puur toevallig gebeuren
➢ Kunnen versterkt worden door bepaalde factoren: mens, natuurrampen …
Bottleneck-effect Drift, na een plotselinge sterke afname (door bv een ramp) van de populatie waardoor de
variatie afneemt door overleving op toeval
➢ Vergoot de kans op inteeltdepressie: door verlies van variatie lijken de overblijvende
individuen sterker op elkaar die dan weer voortplanten
➢ VOORBEELD Island of the colorblind
Na tsunami waren veel inwoners van Pingelap gestorven, een van de overlevende was
kleurenblind, ondertussen is 15% kleurenblind
Founder-effect Drift, wanneer een kleine groep een nieuwe populatie start waardoor de variatie afneemt
door wie toevallig vertrekt
➢ Ook hier kans op inteeltdepressie
➢ VOORBEELD Creveld syndroom bij Amisch
Dwerggroei is zeldzaam syndroom, behalve bij de Amisch. Een van de voorouders was
een drager en nu bevat een groot deel van de populatie dit syndroom
Bemerkingen!
• Selectie kan enkel gebeuren op bestaande variatie
• Evolutie beperkt de omstandigheden
• Aanpassingen zijn vaak compromis: voor- en nadeel
• Toeval, natuurlijke selectie en omgeving interageren
Manieren van soortvorming (specialisatie)
Een soort is een groep organismen die onderling kunnen voortplanten en waarvan de nakomelinge vruchtbaar zijn.
Ontstaan van soorten
Populatie gaan kruisen (gene-flow): hoe groter de populatie, hoe groter de gene-flow
• Barrière: aantal individuen worden gescheiden en evolueren tot een andere soort
o Hybride: kruising van 2 soorten
3 type soortvorming
Allopatrische soortvorming Barrièrevorming
Groep wordt afgescheiden en evolueren onafhankelijk, je krijgt 2 verschillende
soorten
➢ VOORBEELD: Bij Panama waren de Atlantische en Stille oceaan lang
verbonden en hier had je specifieke kreeften. Later, als het zeewater daalt
en 2 afzonderlijke oceanen krijgt, krijg je langs beide kanten gelijkaardige
soorten
Parapatrische soortvorming Gedeeltelijke scheiden
Soortvorming in aangrenzende gebieden, met gedeeltelijke genenstroom en
verschillende selectiedruk die uiteindelijk tot reproductieve isolatie leidt.
Sympatrische soortvorming Samenlevend
Nieuwe soorten ontstaan binnen hetzelfde gebied, zonder scheiding. Dit kan
enkel als reproductie isolatie is.
, ➢ Disruptieve selectie creëert twee ecologische groepen
➢ Assertive mating: voorkomt dat 2 groepen mengen (soort zoekt soort)
➢ VOORBEELD: In het begin waren slechts enkele vissen in Victoriameer,
maar omdat ze elk andere zaken eten ontstaan er andere soorten
! 99% van alle dieren zijn al uitgestorven
Geleidelijke evolutie versus punctuated equilibrium
Geleidelijke evolutie Trage, maar continue verandering door kleine, opeenvolgende aanpassingen
➢ VOORBEELD: paard wordt steeds groter
Punctuated equilibrium Soorten blijven een lange tijd stabiel, maar kunnen plots veranderen door korte,
snelle verstoring
➢ VOORBEELD 1: vissers vingen vooral grote vissen (kleine konden door net)
waardoor vissen snellere vruchtbaar moesten worden
➢ VOORBEELD 2: hagedissen die konden klimmen in bomen weerden niet
opgegeten
Evidentie voor evolutie: Waarom is de evolutie een feit?
Direct waarneembare Antibiotica-resistentie: bacteriën worden na een tijd gewoon aan de antibiotica
evolutie VOORBEELD Peper en zout vlinder
Je hebt witte en zwarte vlinders die leven op witte berk. De zwarte stierf sneller uit
omdat hij opviel. Maar tijdens industriële evolutie werden berken zwart en nu stierf de
witte uit. Na de revolutie werden de berken weer wit …
Homologe structuren Vergelijkende anatomie bij dieren met dezelfde voorouder
➢ Rudimentaire structuren: structuren die we nu niet meer nodig hebben, maar die
wel noodzakelijk waren voor onze voorouder
▪ Wijsheidstanden, staartbeentje, kippenvel …
VOORBEELDEN
➢ dezelfde botstructuur bij kat & mens of bij walvis & vleermuis
➢ mens en pantoffeldiertje hebben dezelfde cilia
➢ menselijk embryo heeft nog altijd dezelfde evolutionaire structuren die belangrijk
waren voor kip en vis => rudimentaire structuren: staart en kieuwboog
= Evo-Devo
