EVOLUTIE

1. Inhoud EVOLUTIE Groepsleden Birgit Hanssen Atma Saam Wouter van Vugt Wing Kee Yiek Volgende »

2. Waarom evolutie? Om ons te kunnen oriënteren op de verschillende onderwerpen binnen het thema leven , hebben wij een boekje gekregen met daarin de belangrijkste thema’s. Nadat wij dit hadden doorgelezen besloten we dat het onderwerp dat ons het meeste aansprak ‘evolutie’ is. Dit komt doordat wij allemaal al iets over dit onderwerp weten, maar wij zijn erg nieuwsgierig naar wat we hier nog meer over kunnen vinden. Ook leek ons dit een erg interessant onderwerp door de verschillende meningen die er op het gebied van evolutie zijn: sommige wetenschappers denken dat de evolutie op een bepaalde manier is gegaan, terwijl anderen bewijzen zoeken of hebben voor andere manieren. Hierdoor is er zeer veel informatie en verschillende wetenschappelijke artikelen die het onderwerp vanuit een ander standpunt benaderen. Een andere reden voor ons om het onderwerp evolutie te kiezen is dat veel andere onderwerpen binnen het thema leven hiermee verbonden zijn. Voorbeelden zijn DNA en mutaties in cellen, erg belangrijke factoren in de evolutie. Wij hebben deze onderwerpen dan ook in onze zoektocht door de wetenschappelijke artikelen gebruikt. Ten slotte hebben wij evolutie gekozen zodat we meer kunnen leren over een wat onbekendere wetenschapper. Iedereen denkt bij evolutie aan Charles Darwin, terwijl er veel andere wetenschappers zijn die op dit gebied belangrijke ontdekkingen hebben gedaan.

3. 1. Wat is natuurlijke selectie? • Natuurlijke selectie (bij dieren meestal door jagen, zie afb. 1) is één van de fundamenten van evolutie. Het kan begrepen worden als de combinatie aan positieve en negatieve factoren die bij de omgeving waarin organismen leven en voortplanten . • Natuurlijke selectie zal inwerken op alles dat de volgende eigenschappen vertoont: • Variatie • Overerving • Hiermee wordt de variatie op het genotype en fenotype bedoeld. • Bij mensen is het fenomeen van natuurlijke selectie vertraagd. Door de nieuwe technologieën en wetenschappen overleven ook de minder “ontwikkelde” mensen. • Toch blijft er sprake van natuurlijke selectie. Kijk naar miskramen en ongeneeslijke ziektes. • Is dit genoeg om te concluderen dat evolutie toch doorgaat? Kan evolutie überhaupt wel vertraagd worden? Hier gaan we in het volgende artikel verder op in. Afbeelding 1 Natuurlijke evolutie zal niet stoppen doordat er altijd variatie is in het genotype. Natuurlijke selectie kan ervoor zorgen dat bepaalde soorten uitsterven of zich tot nieuwe soorten ontwikkelen. Hoe kan het dat evolutie nooit zal stoppen ook al zijn organismen even ver ontwikkeld?

4. 2. Exit evolutie? Gaat de evolutie van de mens gewoon door? Gaat de evolutie nog door? Of is de mens klaar met evolueren? Zullen we er later nog anders uit gaan zien? Als het aan sommige wetenschappers ligt niet. De mensheid wordt steeds gelijker. Iedereen leeft in dezelfde omstandigheden, dus heeft iedereen de kans om te overleven en kinderen te krijgen. Zo beweert ook futuroloog Michio Kaku (“Mankind has stopped evolving”(Afbeelding 1)). De realiteit ligt anders. Seksuele en natuurlijke selectie doen nog steeds hun werk. Het is nog te vroeg om te kijken wat er geëvolueerd is in de afgelopen anderhalve eeuw. We moeten de effecten van bijvoorbeeld de seksuele revolutie en anticonceptiemiddelen daarvoor afwachten. Dus de mensheid heeft zich evolutionair wel degelijk ontwikkeld, en de evolutie gaat (hoewel minder duidelijk aantoonbaar) gewoon door. Afbeelding 2 De ontwikkeling die de mensheid doormaakte in de 18e en 19eeeuw is op evolutionair gebied kleiner dan de ontwikkeling die de mensheid 3000 jaar daarvoor al heeft doorgemaakt. De evolutie gaat niet alleen door voor de mens. Bij bepaalde vogels ontdekken onderzoekers bijvoorbeeld de effecten die de leefomgeving heeft op de evolutie. Hoe kan er bewezen worden dat evolutie van de mensheid nog steeds doorgaat?

5. 3. Live evolutie? Vinken veranderen supersnel van snavel. Voor de komst van de grote vinken lagen er voldoende zaden voor het oprapen. De populatie van de middelste grondvink kon je verdelen in twee groepen. De vinken met grote snavel, en de vinken met een kleine snavel (zie afb. 3). Toen de grote grondvinken kwamen, waren zij veel sterker en groter dan de middelste vinken. Zij aten, net als de middelste vinken met grote snavel grote zaden. De middelste vinken met kleine snavel hadden daar geen problemen mee omdat er geen concurrentie ontstond voor de kleine zaden. De middelste vinken met een kleine snavel hebben het gen niet voor een grote bek. Doordat de vinken met een kleine snavel zich niet hebben voortgeplant met de vinken met een grote snavel is het gen verloren gegaan. Dat is natuurlijke evolutie. Deze vogels waren wel verwant aan elkaar. Hoe meet je dat? Zijn ze niet uit elkaar gegroeid? Afbeelding 3 De vinken zijn niet van snavel veranderd. De vinken met een grote snavel zijn uitgestorven omdat ze niet tegen de grote vinken op konden en daarom dus uithongerden. Waarom komt het gen voor een grote bek niet tot uiting, als de middelste grondvinken met een kleine snavel wel dat gen hebben?

6. 3.1 Evolutie teruggespoeld Kan evolutie ook teruggedraaid worden? We hebben bij de vinken gezien dat evolutie vooruit gaat volgens het principe van natuurlijke selectie. Kan dit ook achteruit? En wat kan dit voor effecten hebben. Theoretisch zou men zeggen dat het best mogelijk is. Evolutie heeft betrekking op de leefomgeving van het organisme, en wanneer de leefomgeving veranderd op en de organismes in hun oudere vorm beter kunnen overleven zouden ze daarnaar moeten kunnen evolueren. Dan stuit je op het probleem dat de leefomgeving ook evolueert, en om ervoor te zorgen dat de leefomgeving van het organisme verouderd, moet de leefomgeving zélf ook veranderen. Dit maakt het zeer onwaarschijnlijk dat evolutie ook achteruit kan. Genetica DanielaDeneri heeft een gistsoort succesvol geëvolueerd naar een oudere naast verwante soort. Deze soort was echter niet zo efficiënt. Dit roept ons meer vragen op. Is evolutie altijd even efficiënt? Wanneer is evolutie efficiënt? Afbeelding 5 Door herschikking van het DNA zijn wetenschappers al erg ver gekomen in het “terugdraaien” van evolutionaire veranderingen, en de organismen te laten lijken op (oudere) naast verwante andere organismen. • Is achterwaartse evolutie op een natuurlijke wijze mogelijk?

7. 3.2 Efficiënte evolutie Welke genen staan meer ‘aan’ of ‘uit’ dan andere waardoor het bijna identieke erfelijk materiaal van de aap en de mens toch niet even actief is. Wetenschappers bedachten al jaren geleden dat de verschillen tussen de chimpansee en de mens niet in de genen alleen kon zitten. Het verschil zou in de expressie van de genen zitten (hoe actief de verschillende genen zijn). (zie afb. 6) Wetenschapper van de Amerikaanse Yale University vergeleken het RNA uit levers van mensen en verschillende apensoorten met elkaar. Hieruit bleek dat 60% van de soorten even actief is. Niet alleen de activiteit van de genen is belangrijk, ook de manier hoe genen tot expressie komen is belangrijk. Toch verschillen enkele “apengenen” met de genen van de mens. De veranderingen tussen de genen zijn voortgekomen uit de periode waarin beide soorten in een andere omgeving leefden. De fysieke verschillen lijken groot, maar zijn bijvoorbeeld de handen en voeten zoveel anders? Afbeelding 6 De genen die meer “aan” of “uit” staan, zijn de genen voor eiwitsynthese bij de mens. Deze genen zorgen voor de synthese van eiwitten, die andere genen “aan” of “uit” zetten. Hoe groot zijn de veranderingen in de genen tussen de mens en de chimpansee en hoe zijn ze tot stand gekomen?

8. 4. DNA: standaardmaat bij bepaling evolutionaire verwantschap. Is er een standaardmaat voor evolutionaire verwantschap die verschilt van de verschillen in herseninhoud of afmetingen van tanden? Vroeger maten wetenschappers de evolutionaire verwantschap tussen organismen door de verschillen in herseninhoud of afmetingen van tanden te vergelijken. (zie afb. 4) Totdat James Watson en Francis H. Crick in 1953 onderzoek deden naar het DNA. Zij slaagden erin om de structuur van het DNA te ontrafelen en stelden vast dat dit de cellen vertelde wat zij moesten doen. Toch zijn er nog steeds (onbetrouwbare) manieren om verwanten tussen organismen te zien. Kijk eens naar de handen, voeten en nek van de mens en een aap. Vissen hebben dat niet. Mutaties worden veroorzaakt door straling, Chemicaliën en door virussen. Ook kan dit gebeuren door milieufactoren. Kan de mens zo ook terug evolueëren? Afbeelding 4 Door DNA vergelijkingen kan de evolutionaire verwantschap worden vast gesteld, en deze is altijd constant. Welke aap ook met welke mens wordt vergeleken. Stamt de mens af van de chimpansee of is er sprake van een gemeenschappelijke voorouder?

9. 5. De universele hand Zijn wij familie van alle dieren met handen en danken we deze handen aan een gemeenschappelijke voorouder? Zonder handen kunnen we niets. Ze zitten zo in elkaar dat we ze voor bijna alle mogelijke doelen kunnen gebruiken. We zijn echter niet uniek, we delen deze eigenschap met vele andere (zoog)dieren. Darwin deed al onderzoek naar deze vraag. In zijn boek “On the origin of species” vroeg hij zich af waarom alle soorten ahdnen van dieren volgens hetzelfde patroon waren gemaakt, maar toch andere doeleinden hadden. Als je kijkt naar de hand van de mens (rechts, afbeelding 7) en de poot (ook hand) van een hond zie je dat de bottenstructuur hetzelfde is. Dit stopt niet bij de handen, bijna al onze botten komen wel op een of andere manier ook voor bij andere dieren. Ze zijn dan wel vaak anders gecombineerd, maar dat hoort erbij wanneer ze ook voor andere hoofdzakelijke doeleinden gebruikt worden. De mens grijpt dingen en moet daarop gespecialiseerd zijn met een flexibele, lichte bottenstructuur, terwijl een hond veel loopt en een sterke stabiele structuur nodig heeft. Qua lichaamsdelen zijn er weinig verschillen tussen mensen en bepaalde apensoorten, zoals de chimpansee. Ze zijn wel anders ontwikkeld. Afbeelding 7 Hoe komt een verandering in de genen die de vorm van de hand kunnen veranderen tot stand en hebben deze veranderingen een grote invloed op ons?

10. 6. Gestuurde evolutie Hebben mutaties een grote invloed op ons en kunnen organismen het aantal mutaties dat plaatsvindt zelf regelen? Soorten evolueren doordat er mutaties plaatsvinden in het erfelijk materiaal. Dit kan op een aantal manieren gebeuren (zie afb. 8). Door deze veranderingen hebben deze organismen betere overlevingskansen en zullen zich dus ook vaker voortplanten. Wanneer er behoefte is aan veranderingen in het erfelijke materiaal, zullen er meer mutaties voorkomen dan wanneer de leefomgeving hetzelfde blijft. De mens is op dit moment in staat om mutaties te veroorzaken. Dit kan gedaan worden door straling, chemische stoffen en virussen. Door een van deze dingen toe te dienen kan de mens wel mutaties veroorzaken, maar niet controleren. Er wordt veel onderzoek naar gedaan. Misschien zal de mensheid in de toekomst wel in staat zijn zelf mutaties te controleren en daardoor het eigen erfelijk materiaal samen te stellen. Afbeelding 8 Het is dus duidelijk dat mutaties een zeer grote invloed op ons kunnen hebben, maar ook op ons nageslacht. Het is nog niet duidelijk hoe sommige organismen het aantal van hun eigen mutaties kunnen regelen, maar het is wel duidelijk dat het zeker mogelijk is. Op wat voor manier komen er mutaties voor in plantencellen?

11. 7. Plant kloont in kou Hoe komt het dat de Decodon verticillatuszich niet meer voortplanten in het oosten van Noord- Amerika? Is dit gunstig voor de planten? Canadese onderzoekers onderzochten de Decodonverticillatus, (zie afb. 9) die in wetlands in het oosten van Noord-Amerika groeit. Hoe verder je naar het noorden gaat, hoe vaker de planten zich uitsluitend aseksueel voortplanten. Een mogelijke oorzaak daarvoor is een toevallige mutatie. De verandering naar aseksuele voortplanting is handig zodat de boeren altijd het “goede” gewas hebben, maar is niet in alle gevallen gunstig. Omdat de populaties aan de grens van het verspreidingsgebied genetisch identieke klonen zijn, kunnen ze zich niet meer goed aanpassen aan de plotselinge veranderingen in de leefomstandigheden. Hoe sterk heeft aseksuele voortplanting effect op evolutie van organismes. Kunnen organismen overleven zonder geslachtelijk voort te planten? Afbeelding 9 Het verlies van seks heeft een verhoogde fitness van de soort opgeleverd. Echter omdat de populaties aan de grens van het verspreidingsgebied genetisch identieke klonen zijn, kunnen ze zich niet meer goed aanpassen aan plotseling veranderde milieuomstandigheden, zoals het versterkte broeikaseffect. Waarom kunnen organismen overleven zonder geslachtelijk te voortplanten?

12. 8. Overleven zonder seks Wat zijn de voor- en nadelen van seks? Seks is inefficiënt. Het vinden van een partner kost tijd. Verder zijn er ook veel externe factoren die bevruchting kunnen tegenwerken. Sommige organisme planten zich voort zonder tussenkomst van een soortgenoot. Dar noemen we klonale voortplanting. Zo wordt het DNA van een mogelijk “mindere” soort niet overgenomen. Nadelige DNA mutities kunnen zich echter erg snel opstapelen in a-seksuele organismen. Daardoor kunnen ze zich vrijwel nooit tot complexere wezens ontwikkelen. Omdat het doel van de meeste organismen is om beter te worden, zal een a-seksuele soort meestal overstappen naar seksuele voortplanting. De meeste planten kunnen op beide manieren voortplanten. Als de omgeving ongunstig is gebruiken ze seksuele voortplanting, omdat het genotype dan veranderd en de overlevingskans dan flink vergroot wordt. Kunnen (bij a-seksuele voortplanting) eigenschappen zomaar opduiken? Afbeelding 10 Door geslachtelijke voortplanting ontstaat er natuurlijke selectie die voor evolutie zorgt. Op lang termijn heeft geslachtelijke voortplanting dus veel meer voordeel dan ongeslachtelijke voortplanting. Hoe is het mogelijk voor vrouwen om kinderen te krijgen zonder de spermacel van mannen?

13. 9 Geen kind zonder vader? Waarom doet de mens niet aan maagdelijke voortplanting? Bij de mens is een kind altijd het product van een spermacel en een eicel die fuseren. Maar er zijn ook diersoorten waarbij het nageslacht alleen een moeder heeft en geen vader. Dit heet maagdelijke voortplanting. Het kan bijvoorbeeld bij insecten ontstaan door een bacteriële infectie waardoor ze zonder bevruchting een dochter krijgen. Maagdelijke voortplanting komt meestal voor bij hybridensoorten. Dit zijn organismen die ontstaan zijn uit twee verschillende soorten. Bij de mens ligt de genetische aanleg in de weg voor maagdelijke voortplanting. Bij bevruchting worden de genen die ervoor zorgen dat het nageslacht snel groeit en ontwikkelt tijdelijk uitgeschakelt, zodat het zo lang mogelijk kan profiteren van de moeder. Maagdelijke voortplanting kan ook voor een imbalans in geslachten zorgen. Het nageslacht krijgt alle erfelijke eigenschappen (zoals bloedgroep, zie afb. 11) mee. Hoe zit die balans in elkaar bij seksuele voortplanting? Afbeelding 11 De mens doet niet aan maagdelijke voortplanting vanwege het verlies aan genetische variatie. Door deze manier van voortplanting zouden onze overlevingskansen bij een plotselinge verandering in de omgeving kleiner worden.. Wat doet een bacterie zodat vrouwelijke sluipwespen zonder bevruchting nageslacht krijgen?

14. 9.1 Seks mag weer Hoe kan het dat er plotseling weer evenveel mannetjes- als vrouwtjesvlinders aanwezig zijn op de Polynesische eilanden? Door de bacterie Wolbachia zijn de mannetjesvlinders van de soort Hypolimnas Bolina (zie afb. 12) al in 2001 van de Polunesische eilanden. Deze bacterie kan namelijk alleen in het lichaam van de vrouwtjesembryo’s overleven, waardoor het alle mannelijke embryo’s doodt. Nadat wetenschappers in 2006 weer een grote opkomst van mannelijke vlinders ontdekte, bleek dat de bacterie nog steeds aanwezig was in het lichaam van de vrouwtjes. De conclusie die zij hieruit trokken was dat de bacterie in het lichaam van de vrouwtjes werd onderdrukt. Dit komt door evolutie, in de loop van de jaren zijn er erfelijke eigenschappen bijgekomen die de mannenembryo’s beschermen tegen de bacterie. Dit artikel bracht ons tot de volgende vragen: Kunnen vrouwtjes nageslacht krijgen zonder bevruchting? Welke factoren zijn daarbij van belang? Afbeelding 12 Doordat er sprake is geweest van een versnelde evolutie is de Wolbachia-bacterie onderdrukt. Door welke andere factoren kunnen vrouwtjes nageslacht krijgen zonder bevruchting?

15. Charles Darwin Afbeelding 16 Charles Darwin (Engeland 1809 – 1882) Er is één persoon die keer op keer naar voren kwam bij de zoektocht naar onze artikelen. Deze persoon is zeer beroemd door de theorie die hij heeft opgesteld. Wij hebben het hier natuurlijk over Charles Darwin. Charles Robert Darwinwerd geboren op 12 februari 1809 in het Engelse Shrewsbury. Hij werd gelovig opgevoed en studeerde geneeskunde en theologie. Na zijn studie begon Darwin aan een lange onderzoeksreis naar Zuid-Amerika met het schip de ‘Beagle’. Dankzij zijn vindingen op plaatsen zoals de Galapagoseilandentijdens de reis ontwikkelde hij zijn beroemde evolutietheorie. Zijn bekendste werk is ‘On the Origin of Species’ waarin hij de evolutie van het leven op de aarde beschrijft. Hierin beweert Darwin dat soorten telkens een klein beetje veranderen waardoor telkens nieuwe soorten ontstaan. Darwin ontwierp de hypothese dat soorten evolueren en dus uit elkaar zijnontstaan, en kwam tot de conclusie dat zich in de natuur een strijdom het bestaan (‘struggleforlife’) afspeelt. Dit veroorzaakt de ‘survival of the fittest’: organismen die zich beter aan hun omgeving aan kunnen passen hebben meer kans om meer nakomelingen te krijgen. Hierdoor zal het type dat zich het beste aan kan passen de overhand nemen binnen de soort, waardoor uiteindelijk alleen het beste type overblijft. Dit proces wordt ook wel natuurlijke selectie genoemd.Darwin publiceerde zijn bevindingen in zijn boek ‘Onthe Originof Species bymeansof NaturalSelection’ (‘Over de Oorsprong der Soorten door Natuurlijke Selectie') in 1859. Zijn theorie was omstreden, omdat ze in contrast stond met de opvattingen over God en het leven volgens de leer van de kerk. Tot dan werd namelijk aangenomen dat God elke soort apart had gecreëerd. Toch wordt Darwin’stheorie nog steeds gezien als één van de belangrijkste uit de hedendaagse wetenschap. Darwin stierf op 19 april 1882. Afbeelding 17 «Vorige Volgende »

16. Onderzoeksvraag

17. Hypothese en probleemstelling

18. 1) Adriaens, Dominique: “Wat is evolutie?” naar http://www.evolutietheorie.ugent.be2) Straten, Bouwe van: “Exit evolutie ?” naar http://www.wetenschap24.nl3) Brand, Remy van den: “Live evolutie” naar http://www.wetenschap24.nl4) Kruyssen, E.M.F.: “DNA: standaardmaat bij bepaling evolutionaire verwantschap” naarhttp://mens-en-samenleving.infonu.nl5) Zimmer, Carl: “De Universele Hand” naar National Geographic (mei 2012)6) Domis, Marijke: “Gestuurde evolutie?” naar http://www.kennislink.nl eerder verschenen in Archimedes nummer 1 (1999)7) Oijen, Tim van: “Plant kloont in de kou” naar http://www.kennislink.nl8) Tenfelde, Aschwin: “Overleven zonder seks” naar http://www.wetenschap24.nl9) Strien, Willy van: “Geen kind zonder vader?” naar http://www.kennislink.nl10) Veldhuizen, Ronald: “Seks mag weer” naar http://www.wetenschap24.nl11) Tenfelde, Aschwin: “Evolutie teruggespoeld” naar http://www.wetenschap24.nl (zoals op 20-2-’13)12) Brand, Remy van den: “Efficiënte evolutie” naar http://www.wetenschap24.nl (zoals op 20-2-’13)13) Kraaijvanger, Caroline: “Wetenschap ontneemt tegenstanders evolutie belangrijk argument” naar http://www.scientias.nl14) Lalieu, Elles: “Grote hersenen voor snelle evolutie” naar http://www.kennislink.nl (zoals op 7-3-’13)15) Kievith, Tom de: “Synthetisch DNA in opmars” naar http://www.kennislink.nl (zoals op 7-3-’13) Bronvermelding

19. Afbeelding 1: http://ontdekislam.blogcu.com/het-bedrog-van-de-evolutieleer-4/1409556 (zoals op 6-3-13) Afbeelding 2: http://online.wsj.com/article/SB10001424052702303610504577418511907146478.html (zoals op 6-3-13) Afbeelding 3: http://www.vogelsbekijken.be/zangvogels/blzgorzen/Kleine-Grondvink.html (zoals op 6-3-13) Afbeelding 4: http://lincyeindproject.wordpress.com/2008/05/ (zoals op 6-3-13) Afbeelding 5: http://www.grenswetenschap.nl/permalink.asp?grens=1000 (zoals op 6-3-13) Afbeelding 6: http://www.antispace.nl/Mephobian/index.php?page=newsitem?newsid=153 (zoals op 6-3-13) Afbeelding 7:http://hippie.nu/~unicorn/tut/xhtml-chunked/ch03.html (zoals op 6-3-13) Afbeelding 8: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chromosomenmutationen_Dutch_text.png (zoals op 6-3-13) Afbeelding 9: http://www.illinoiswildflowers.info/wetland/plants/sw_loosestrife.html (zoals op 6-3-13) Afbeelding 10: http://testweb.science.uu.nl/microbiology/bacteria/research/inaugural_speech/index.html (zoals op 6-3-13) Afbeelding 11: http://erfelijkheid.nl/node/537 (zoals op 7-3-13) Afbeelding 12: http://www.sciencebuzz.org/blog/hyperspeed_natural_selection_observed (zoals op 7-3-13) Afbeelding 13: http://www.vanhorenzeggen.nl/onlineleren/onlinelerenfiles/Lectora/deel_1_vmbo_gt/modules/hoofdstuk_2/doc2570.htm (zoals op 7-3-13) Afbeelding 14: http://nl.wikipedia.org/wiki/Darwinvinken (zoals op 12-3-2013) Afbeelding 15: http://www.egilia.be/nl/actualiteit-opleiding-belgie/55710-een-e-book-geschreven-met-dna-bouwstenen.html (zoals op 12-3-2013) Afbeelding 16 (Darwin): http://www.sanderpleij.nl/wp-content/uploads/2012/08/charles-darwin.jpg (zoals op 23-3-13) Afbeelding 17: http://www.kennislink.nl/upload/276499_962_1233220468264-Darwins-reis-per-beagle.jpg (zoals op 23-3-13) Bronvermelding (2)