Evolutie

Biologie - Evolutie

De evolutietheorie
Evolutie: De ontwikkeling van levensvormen op aarde die in de loop van zeer lange tijd ontstaan en veranderd zijn.

Generatio spontanea: Organismen ontstaan uit levenloze materie.

Creationisme: Aanhanger van de Bijbel. De ‘scheping’ van god.

Evolutie ontdekkers (chronologisch):
1. Jean de Lamarck : Geloofde in geleidelijke verandering van soorten. (Giraffenvoorbeeld).

Charles Darwin : In zijn boek ‘The origin of species’ kwam de definitieve doorbraak van de evolutietheorie.


Neodarwinistische evolutietheorie / Neodarwinisme:

Gaat uit van:

1. Diversiteit in genotypen

2. Natuurlijke selectie: De dieren met het gunstigste genotype overleven. De sterkste dieren overleven: survival of the fittest.

3. Soortvorming door reproductieve isolatie

Door recombinatie en mutaties: Een grote diversiteit in genotypen binnen een populatie. Daardoor kan een verschil in het fenotype zich voordoen.

Draagkracht van een leefomgeving: Voedsel en ruimte voor organismen.

Adaptatie: Aanpassing t.o.v. het soort.

Selectiedruk: Hoog: Veel organismen gaan dood door natuurlijke selectie.

Laag: Veel organismen blijven leven. Ook degene met een minder gunstig genotype.

Reproductieve isolatie: Hierbij vindt er gedurende lange tijd geen voortplanting plaats tussen individuen van verschillende populaties.


Fossielen
Fossiel: Versteende overblijfselen van organismen, of afdrukken van organismen in gesteenten.

Paleontologie: Wetenschap die zich bezighoud met fossielen.


Fossielen ontstaan:
Sterven organisme.

Lichaam raakt bedekt met sedimenten: afzettingslagen van steen- en kleideeltjes. (lichaam vergaat hierdoor niet)

Door druk op gedurende wijs verstenen.

Oudheid vaststellen:
Radio-isotopen.

Ouderdom bepalen van omliggend gesteente.

Gidsfossielen: Fossielen die de ouderdom van een gesteentelaag kunnen geven.


Argumenten voor evolutie
Fossielen

Vergelijkende anatomie:

Homologe organen: Organen die hetzelfde bouwplan hebben. Hebben een gelijke embryonale ontstaanswijze. Deze ontstaan uit dezelfde grondvorm. Deze organen hebben door evolutie een andere functie gekregen.

Analoge organen: Organen met dezelfde functie (door evolutie) maar hebben geen verwantschap.

Rudimenten: Of rudimentaire organen. Resten van organen waarvan de functie door evolutie is vergaan.


Embryologie:

Door de overeenkomsten in bouw van de embryo's in de eerste stadia van de embryonale ontwikkeling hebben deze organismen vermoedelijk dezelfde voorouder.

Biochemie

De overeenkomst van aanwezige stoffen in het organisme bij 2 verschillende organismen. Hoe meer van deze stoffen bij 2 soorten overeenkomen, des te groter het verwantschap.

Het evolueren van een soort
Geen selectiedruk - genotypen willekeurig doorgegeven - toeval

Genfrequentie = Hoeveelheid aantal keren het allel voorkomt in een populatie. (Of allelfrequentie)

Als er geen beinvloedende factoren zijn blijft deze frequentie constant.

Regel van Hardy-Weinberg:

Bij bevruchting kunnen gameten (geslachtscellen) de volgende combinaties vormen:

A x A = AA p^2

A x a = Aa pq

a x A = aA pq

a x a = aa q^2

In de populatie is het totaal aan genotypen in de volgende generatie:

p^2 + 2pq + q^2

Voorbeeld:
Welk deel van de gameten bevat allel A?

p^2 + 1/2(2pq) =

p^2 + pq =

p(p+q) =

p


Macro-evolutie: Het ontstaan van nieuwe soorten en groepen organismen.

Micro-evolutie: Veranderingen van genfrequenties binnen een populatie.

Door mutaties in het gen kunnen nieuwe allelen ontstaan. Als dit dominant is, komt dit meteen in het fenotype:

Als dit positief is voor de overlevingskans: Deze organismen overleven en dit blijft in het genotype van de populatie.

Als dit negatief is voor de overlevingskans: Deze organismen overleven niet en dit verdwijnt uit het genotype van de populatie.

Co-evolutie: Een evoluerende soort beïnvloed een andere soort, waardoor die andere soort ook evolueert.

De meeste gemuteerde allelen zijn recessief. Deze kunnen zich heel lang in een populatie handhaven, zonder tot uiting te komen in het fenotype. Maar als een klein groepje organismen geïsoleerd raakt, kan de genfrequentie van dit recessieve allel toenemen. Omdat de genfrequentie dan toeneemt is de kans groter dat het gen wel in het fenotype tot uiting komt. In sommige gevallen heeft het recessieve allel in heterozygote toestand toch invloed op het fenotype. DIt kan positief of negatief zijn.

Sikkelcelamine: Voorbeeld van een recessieve allel in heterozygote toestand die toch invloed op het fenotype heeft. Als je dit hebt dan heb je een afwijkende aminozuursamenstelling van hemoglobine. Het gevolg hiervan is dat rode bloedcellen van vorm veranderen en sikkelvormig worden. Hierdoor is er een verminderd zuurstoftransport en en een versnelde afbraak van rode bloedcellen. In heterozygote toestand heeft een lichte vorm van bloedarmoede tot gevolg: anemie. Hebben ook een verhoogde weerstand tegen malaria.

Genetische drift: Allelen die zonder selectievoordeel door toevallige gebeurtenissen van genfrequentie veranderen.


Het ontstaan van nieuwe soorten

Voor het ontstaan van nieuwe soorten is reproductieve isolatie nodig tussen populaties van dezelfde soort.

Reproductieve isolatie: Er moet gedurende een lange tijd geen voortplanting plaatsvinden tussen de indivuduen van twee of meerdere populaties. Daardoor vind er geen uitwisseling van de genen plaats tussen deze populaties. Mutaties die bij de ene populatie optreed, bereikt de andere populaties niet. Zo kunnen er grote veranderingen plaatsvinden.

Reproductieve isolatie kan op verschillende manieren plaatsvinden:

Geografische isolatie: Een populatie word van elkaar gescheiden door natuurlijke krachten.

Gedrag: Als er door ‘vreemd’ gedrag het individu niet meer als voortplantingskandidaat wordt herkend.

3. Tijd: Als een soort twee verschillende paringstijden heeft, en die is verschillend. Zullen de ene-tijds individu nooit kruisen met een individu van de andere tijd.

Bastaarden: Nakomelingen van twee verwante soorten bij kunstmatige omstandigheden.

De eerste levensvormen

3,8 miljard jaar geleden:

Eerste levensvormen ontstonden. Hier zijn organische stoffen ontstaan uit anorganische stoffen. Tot 3 miljard jaar geleden was de atmosfeer (oeratmosfeer) anders dan de huidige. Door energie van bliksemontladingen, UV-straling, lava door vulkaanuitbarstingen en botsende meteorieten zijn de stoffen van de oeratmosfeer geïoniseerd. Waardoor er stoffen vrijkwamen die met elkaar reageerde tot organische stoffen.

De eerste organische verbindingen kwamen terecht in oerzeeën. Door verdamping van binnenzeeën ontstond de oersoep. Hierin verenigden kleine organische moleculen met grotere moleculen. Door basenparing werd het mogelijk dat langs deze strengen nieuwe strengen vormden. Daardoor kon het eerste leven zich voortplanten. De organische stoffen concentreerde zich in druppeltjes, hieruit ontstonden de eerste cellen; biogenese (= het ontstaan van leven uit levenloze materie). Alle fossielen die ouder dan 1,4 miljard jaar zijn prokaryoot: eencellige organismen zonder celkern of organellen. Deze eerste organismen waren anaëroob: Ze konden uitsluitend leven in een milieu zonder zuurstof.


2,8 miljard jaar geleden:
De eerste autotrofe organismen ontstaan. Deze organismen hadden dus geen organische stoffen uit de oersoep nodig, want die konden ze maken uit anorganische stoffen. Ze produceerde zuurstof, wat gif was voor alle andere organismen op aarde. Deze organismen zijn vergelijkbaar met de cyanobacteriën van tegenwoordig.


2 miljard jaar geleden:
Er kwamen zoveel cyanobacteriën dat de atmosfeer zuurstofrijk werd. De anaërobe organismen werden vergiftigd. Toen ontstonden de eerste aërobe bacteriën. Ze benutte de zuurstof voor de afbraak van organische stoffen.


1,5 miljard jaar geleden:
Ontstaan eerste cellen met organellen door de endosymbiosetheorie:

Het celmembraan stulpt in. DNA-molecuul hecht aan het celmembraan. Hierdoor is de celkern met kernmembraan en het endoplasmatisch reticulum ontstaan.

Vrij levende bacteriën worden in de cel opgenomen. Hierdoor zijn de chloroplasten (uit de cyanobacteriën) en de mitochondriën (uit de aërobe bacteriën) ontstaan.

Aanwijzingen endosymbiosetheorie:

Het kernmembraan is een dubbel membraan met kernporiën.

Mitochondriën en chloroplasten hebben een kringvormig DNA-molecuul.

Bij deling van de cel delen de chloroplasten en de mitochondriën mee.

De verdere geschiedenis van het leven op aarde
De eerste veelcellige organismen waren bijv de zeewieren, sponzen en platwormen. Daarna ontstonden de gepantserde dieren (geleedpotigen, stekelhuidigen). Hierna ontstonden de landplanten en daarna de eerste landdieren (geleedpotigen). Na de geleedpotigen ontstonden de gewervelden. Hierna ontstonden planten met vaatbundels waardoor de planten steeds groter werden. Hierna hadden de reptielen hun bloeiperiode. Tijdens deze tijd ontstonden ook de eerste vogels en zoogdieren. De dinosauriërs stierven uit en de vogels en zoogdieren overleefden het.