Samenvatting Evolution - Evolutie 2 (B-B2EVO09)

Samenvatting evolutie II

Hoofdstuk 2: The Tree of Life
The tree of life, from Darwin to today
Charles Darwin was de eerste die het idee van gemeenschappelijke
afstamming populair maakte. Hij besefte dat soorten niet los van elkaar
zijn ontstaan, maar dat ze veranderen over een lange tijd. Als je ver
genoeg teruggaat in de tijd, hebben alle dieren en planten één
gemeenschappelijke voorouder: de “oervorm” van alle leven op aarde

Darwin gebruikte de boom als een metafoor voor de geschiedenis van
het leven

- De groene twijgen: Deze stellen de soorten voor die vandaag de dag
leven
- De takken: De verbindingen tussen de twijgen laten zien hoe soorten
in groepen bij elkaar horen op basis van hun gezamenlijke
voorouders
- Afgevallen takken: Deze staan voor hele groepen dieren of planten
die zijn uitgestorven en die we nu alleen nog als fossielen kennen.
- De strijd: Darwin zag de groen van de boom als een strijd waarbij
vitale takken andere takken overgroeien en doden, net zoals soorten
met elkaar concurreren in de natuur

Dankzij modern onderzoek met DNA en fossielen hebben we de stamboom
veel nauwkeuriger kunnen invullen. Dit heeft geleid tot een paar
ontdekkingen die voor veel mensen verrassend zijn:

- Onderzoek toont aan dat dieren meer verwant zijn aan fungi’s dan
aan planten
- Het vermogen om uit veel cellen te bestaan is niet één keer
ontstaan, maar is onafhankelijk van elkaar ontwikkeld in
verschillende groepen



Om alle soorten uit elkaar te houden gebruiken we het systeem van
Carolus Linnaeus

- Binomiale nomenclatuur: Elke soort heeft een tweedelige Latijnse
naam. De eerste naam is het geslacht (genus) en de tweede de
soortaanduiding

, - Hiërarchie: Soorten worden gegroepeerd in steeds grotere
categorieën: soortgeslachtfamilieordeklassestamrijk. Een
specifieke groep op elk niveau (zoals zoogdieren) noemen we een
taxon.



Fylogenetische stamboom
Om te begrijpen hoe een stamboom ontstaat, kijken we naar 3 belangrijke
processen

- Anagenese: Dit is de verandering die plaatsvindt binnen 1 enkele
soortlijn over een bepaalde tijd
- Cladogenese: dit is het splitsen van een lijn in 2 of meer nieuwe
lijnen (door soortvorming)
- Divergentie: Nadat een lijn is gesplitst (cladogenese), zorgen
veranderingen in de nieuwe lijnen (anagenese) ervoor dat ze steeds
meer van elkaar gaan verschillen



Er worden specifieke woorden gebruikt om de onderdelen van een
stamboom te omschrijven:

- Lijn/tak (branch): Een lijn in de
boom die een groep organisme
door de tijd heen voorstelt.
- Knooppunt (node): Het punt
waar een tak zich splitst. Dit stelt
een gemeenschappelijke voorouder
voor
- Wortel (Root): De onderste tak
van de boom die leidt naar de
meest recente gemeenschappelijke
voorouder van alle groepen in die boom
- Clade (Monofyletische groep): Een groep die bestaat uit een
voorouder en alle nakomelingen daarvan
- Zustergroepen: Twee groepen die direct uit hetzelfde knooppunt
voortkomen en dus elkaars nauwste verwanten zijn



Hoe lees je een stamboom af

- De vertakkingsvolgorde is bepalend: Het gaat erom wanneer
groepen uit elkaar zijn gegaan, niet wie er toevallig links of rechts
getekend.

, - Draaien mag: Je kunt de takken rondom een knooppunt draaien, de
relaties tussen de soorten blijven precies hetzelfde
- Verwantschap vs gelijkenis: Een stamboom laat zien wie van wie
afstamt, niet wie het meest op elkaar lijkt.

Hoe bouw je een boom

- Homologie: We gebruiken kenmerken die zijn geërfd van een
gemeenschappelijke voorouder, zoals botten in de ledematen van
zoogdieren
- Parsimonie (zuinigheid): Dit is de logica dat de meest
waarschijnlijke stamboom degene is die de minst evolutionaire
veranderingen vereist.
Bijv. 3 soorten eekhoorns die een specifieke DNA-letter delen, is het
waarschijnlijker dat hun voorouder die letter 1 keer kreeg, dan dat
die letter bij alle 3 apart is ontstaan.
- Outgroup (buitenstaander): Om te bepalen wat een “oude” of
nieuwe eigenschap is, gebruiken onderzoekers een outgroup: Een
soort waarvan we al weten dat die verder weg staat van de groep
die we onderzoeken.



Lengte van de takken kunnen verschillende dingen betekenen

- Alleen volgorde: Soms
hebben de lengtes geen
betekenis en laten ze alleen
zie wie het eerst aftakte.
- Absolute tijd: De
knooppunten staan op een
specifieke plek op een
tijdsbalk
- Hoeveelheid verandering:
Soms geeft de taklengte aan
hoeveel genetische
veranderingen (mutaties) er hebben plaatsgevonden in die
specifieke lijn.



Variation on the Phylogenetic Theme
Hoewel we vaak denken dat stambomen alleen maar splitsen, kunnen
lijnen in de natuur ook weer samenkomen. Dit noemen we reticulatie,
waardoor de stamboom meer op een netwerk gaat lijken.

, - Hybridisatie: Dit gebeurt wanneer 2 verschillende soorten paren en
een nieuwe soort vormen. Dit komt veel voor bij planten, zoals
bepaalde soorten zonnebloemen die zijn ontstaan uit een kruising
tussen twee voorouders.
- Horizontale gen overdracht (HGT): Dit is het proces waarbij
genen direct van de ene naar de andere soort springen zonder dat er
sprake is van voortplanting. Dit komt voor bij bacteriën bij bijv.
antibiotica resistentie.



De geschiedenis van een specifiek gen is niet altijd hetzelfde als de
geschiedenis van de soort waar het gen in zit.
Door processen zoals horizontale gen overdracht kan een gen in een
bladluis bijvoorbeeld meer lijken op een gen van een schimmel dan op dat
van andere insecten. Omdat genen verschillende geschiedenissen kunnen
hebben, is het voor wetenschappers het beste om naar heel veel
verschillende genen te kijken om de echte stamboom van soorten te
bepalen.

Het aantal genen in een organisme kan toenemen door gen-duplicatie,
waarbij een gen per ongeluk wordt gekopieerd. Hierdoor ontstaan
genfamilies, zoals 2 verschillende soorten hemoglobine-genen die
mensen hebben. Hier zijn 2 termen essentieel

- Orthologe genen: Dit zijn genen in verschillende soorten die direct
afstammen van hetzelfde gen in hun laatste gezamenlijke voorouder.
Deze genen zijn uit elkaar gegaan omdat de soorten zelf uit elkaar
zijn gegaan (soortvorming of speciatie). Omdat ze nu apart van
elkaar evolueren, kunnen er kleine verschillen in het DNA ontstaan,
maar het blijft in de basis "hetzelfde" gen in een andere verpakking.
Een voorbeeld is het alfa-hemoglobine gen, dit vind je in bijna alle
zoogdieren. De versie van de mens en van een muis zijn orthologen
van elkaar. Ze doen hetzelfde werk, maar zitten in een andere soort

- Paraloge genen: Dit zijn genen die zijn ontstaan door een
verdubbeling binnen dezelfde soortlijn. Ze zijn ontstaan door een
foutje bij het kopiëren: een gen-duplicatie. Hierdoor heeft een
organisme ineens twee kopieën van hetzelfde gen in zijn eigen DNA.
Omdat het organisme nu een "reservekopie" heeft, hoeft die tweede
kopie niet meer per se dezelfde taak uit te voeren. Terwijl de ene
kopie het oude werk blijft doen, kan de andere kopie door mutaties
langzaam veranderen en een nieuwe functie krijgen.
Voorbeelden:
- In het menselijk lichaam hebben we een hele "genfamilie" van