1d. Biologie
[+] Wat betekenen al die moeilijke termen in discussies over genetica en evolutie? | |
|
Vraag: Wat betekenen al die moeilijke termen in discussies over genetica en evolutie?
Unicorn schreef hierover het volgende:Abiogenesis
De wetenschap rond het ontstaan van de eerste levensvormen. Dit is een vakgebied dat buiten de evolutietheorie valt. Er wordt nu voorzichtig aangenomen dat de eerste levensvormen zelfkatalyserende RNA polymerases waren.
Allel
Een bepaalde versie van een gen. Mensen, bijvoorbeeld, hebben een A, B, en O allel voor het bepalen van het bloedtype. Omdat wij twee allelen per locus hebben (èèn chromosoom per ouder) kun je dus de combinaties AA, AB, BB, AO, BO, of OO op het bloedgroep-locus tegenkomen.
Aminozuur
Een groep kleine molekulen die de bouwstenen vormen voor eiwitten. Ze bestaan uit een aminogroep (-NH2), een carboxylgroep (-COOH), en een organische zijketen die bepalend is voor het soort aminozuur. De amino- en carboxylgroep kunnen met elkaar een binding aangaan, zodat aminozuren als een kralenketting aan elkaar kunnen worden geregen. Deze binding is een peptidebinding, vandaar dat eiwitten soms ook polypeptiden worden genoemd.
Er komen meer dan 100 aminozuren voor in de natuur, maar slechts 20 hiervan worden gebruikt bij de eiwitsynthese. (Deze set van 20 is dezelfde voor iedere levensvorm.) Elk van deze twintig aminozuren wordt gecodeerd door tenminste èè codon.
Baraminologie
De tak van het creationisme die zich bezighoudt met de origineel geschapen soorten ('baramin' in de grondtekst van Genesis) die volgens de degeneratie-hypothese zijn vervallen tot de moderne soorten.
Chromosoom
Een streng DNA of RNA, plus wat eiwitten die als een soort haspel dienen om het netter op te rollen. Een chromosoom kan lijn- of lusvormig zijn. De lusvormige chromosomen komen alleen voor bij bacterieën en andere eenvoudige levensvormen. De rechtlijnige variant kom je overal tegen.
Mensen hebben 46 chromosomen, gerangschikt in 23 paren. 22 hiervan zijn ongeveer identieke paren (de zgn. autosomen), en het laatste paar zijn de geslachtsbepalende sexchromosomen. Vrouwen hebben twee X-chromosomen, mannen een X en een Y.
Codon
Drie achtereenvolgende baseparen van een DNA molekuul. Een codon vormt een instructie, bijvoorbeeld voor het toevoegen van een aminozuur, of een stop-instructie. Het omzetten van de informatie die op deze wijze gecodeerd ligt, gebeurt door transcriptie en translatie.
C-paradox
Het fenomeen dat de complexiteit van een organisme niet direct samenhangt met de omvang van zijn genoom.
Creationisme
Het creationisme is een gedachtengoed dat er van uit gaat dat het universum en het leven daarin door een intelligente entiteit zijn geschapen. De verdere uitwerking hangt af van de religieuze stroming waaraan het verbonden is. Het meest bekende is het Judeo-Christelijk creationisme, welke zich baseert op het boek Genesis, maar er bestaat ook een Islamitische en een Hindoeïstische variant.
Het Judeo-Christelijk creationisme kent daarnaast nog een grove tweedeling in de jonge-aarde en de oude-aarde creationisten. De eerste variant gaat er van uit dat de aarde niet veel ouder is dan 6000 jaar, de anderen houden de meer geaccepteerde leeftijd van 4,55 miljard jaar aan.
Veelal nemen creationisten het op tegen verscheidene takken van wetenschap. Biologie vanwege de evolutie, astronomie vanwege de big bang, en geologie in verband met de zondvloed.
Degeneratie
De naam van een hypothese die in Nederland bekendheid heeft verworven door een boek van EO-presentator Peter Scheele. Deze hypothese accepteert een aantal gegevens van de evolutie, behalve het mechanisme waarbij nieuwe functionaliteit ontstaat. Het leven takelt dus gaandeweg steeds verder af, totdat de selectiedruk sterk genoeg is om de soort nog net in leven te houden. De achterliggende gedachte is dat God in het begin een beperkte hoeveelheid diersoorten heeft geschapen, die vervolgens door evolutie zich hebben opgesplitst in meerdere, gedegenereerde soorten.
DNA
Deoxyribonucleïnezuur is een langwerpig, gedraaid molecuul. Het wordt aangetroffen in alle prokaryotische en eukaryotische cellen, en in een aantal virussen. De vorm kan het beste worden omschreven als een gedraaide ladder (twee spiralen met spijlen ertussen).
De spiralen vormen de ruggegraat van het molekuul, en zijn opgebouwd uit suikers en fosfaatgroepen die tussen elkaar sterke covalente bindingen vormen. De spijlen hiertussenin bestaan uit twee basen, die altijd paarsgewijs voorkomen: de purinen: adenine (A) en guanine (G), en de pyrimidinen: cytocine (C) en thymine (T). Deze basen worden bijeengehouden door waterstofbruggen, welke zwakker zijn dan de covalente bindingen. Dit geeft het DNA de eigenschap dat de spijlen makkelijk open te breken zijn, en het molekuul in twee stukken opengeritst kan worden. Zo'n helft kan dan bijvoorbeeld als mal dienen voor een kopie.
DNA is compact opgevouwen in structuren van verschillende ordes. Op het hoogste niveau is een streng opgevouwen tot een chromosoom.
Eiwit
Een polymeer (streng) van aminozuren. Eiwitten kunnen met gemak vele duizenden aminozuren lang worden. De ingewikkelde manier waarop verschillende krachten (zwavelbruggen, waterstofbruggen, Vanderwaals krachten, enz.) binnen het molekuul werken, geven deze streng een driedimensionale vorm. Deze vorm bepaalt grotendeels de functie. Een speciaal gevormde nis kan bijvoorbeeld specifiek binden aan een ander molekuul.
Eukaryoot
Eukaryotische cellen onderscheiden zich van de prokaryotische doordat ze een losse celkern hebben. Bijna al het DNA bevindt zich in deze kern.
Evolutie
De veranderingen in de genenpoel (of: van allel-frequenties) van een reproducerende populatie over een periode.
Evolutietheorie
De theorie uit de biologie die uitspraken doet over drie gerelateerde onderwerpen: evolutie als feit (soorten hebben een gemeenschappelijke voorouder), evolutionaire geschiedenis (de ontwikkeling van de diversiteit van levensvormen), en de mechanismen waarmee evolutie verloopt (genetica, gepunctueerd equilibrium, en verder detailwerk).
De eerste aanzet tot deze theorie werd gegeven door Jean-Baptiste Lamarck, in het begin van de 19e eeuw. Hij stelde dat alle levensvormen zich van laag naar hoog ontwikkelen, en dat de mens het eindresultaat is van deze lineaire ontwikkeling. De amateurbioloog Charles Darwin publiceerde in 1859 zijn "On the origin of species by means of natural selection", waarin hij de basis legde voor de evolutietheorie zoals we die nu kennen. Het verschil met Lamarck was (naast dat de theorie verder was uitgewerkt en beter onderbouwd) dat de mens in dit plaatje slechts een twijg van een enorme boom is, en niet het summum van de natuur.
De moderne evolutietheorie wijkt in beginsel niet veel af van Darwin's versie. Er zijn veel verfijningen en verduidelijkingen toegevoegd, vooral vanwege de ontdekkingen in de genetica en de microbiologie. Daarom wordt het ook wel eens de "moderne synthese" of "neo-Darwinisme" genoemd.
Fenotype
De combinatie van genetische, uiterlijke, psychologische, en andere eigenschappen van een individu. Het fenotype wordt bepaald door de genen (het genotype) en de wisselwerking met de omgeving.
Gameet
Een cel met maar 1 helft van het genetische materiaal. Spermacellen en eicellen zijn voorbeelden hiervan. Eicellen dragen altijd een X chromosoom met zich mee, spermacellen een X of Y chromosoom (deze is dus geslachtsbepalend). Alle niet-gameten heten somatische cellen.
Gen
Een erfelijke eenheid van het genetische materiaal, bestaande uit een gedeelte van het DNA dat voor een specifiek proteïne codeert. Genen kunnen vele generaties lang onveranderd worden doorgegeven, maar soms treden er mutaties op.
Genenpoel
De verzameling van alle genen binnen een populatie of soort.
Genotype
Alle eigenschappen van een levensvorm die bepaald worden door het genetisch materiaal.
Haploïde
Een cel is haploïde wanneer deze maar 1 set chromosomen heeft. Gameten zijn hier een voorbeeld van.
Heterozygoot
Een heterozygoot heeft verschillende allelen op een locus. In het geval van de bloedgroepen zou AB dus een heterozygoot zijn.
Homozygoot
Een homozygoot heeft dezelfde allelen op een locus. In het geval van de bloedgroepen zou AA dus een homozygoot zijn.
Irreduceerbare complexiteit
Een term die bekend is geworden door het boek "Darwin's black box" van Michael Behe. In dit boek beargumenteerde Behe dat er in de microbiologie een aantal systemen bestaan die niet volgens een evolutionair pad gevormd kunnen zijn. Hun complexiteit valt niet te reduceren om zo tot een evolutionaire voorloper te komen. Zijn conclusie was dat deze systemen vanwege de irreduceerbaarheid alleen tot stand hadden kunnen komen door intelligent ontwerp. Behe noemt geen methode om een systeem als dusdanig te kunnen identificeren.
Locus
De plaats van een gen (erfelijke eenheid) op het chromosoom.
Macro-evolutie
Deze term komt eigenlijk uit het creationisme, en heeft geen eenduidige betekenis. Vaak wordt er speciatie mee bedoeld, het ontstaan van een nieuwe soort. De laatste tijd wordt speciatie door steeds meer creationisten als feit erkend, en verschuift de betekenis meer naar de gehele ontstaansgeschiedenis van de moderne soorten. Sommigen bedoelen er een overgang mee die op een hoger nivo ligt dan tussen twee soorten, bijvoorbeeld van reptiel naar vogel.
Micro-evolutie
De tegenhanger van macro-evolutie. Vaak bedoelt men hiermee iedere vorm van evolutie die niet tot het ontstaan van een nieuwe soort leidt.
[b]Polyploïde
Een cel is polyploïde wanneer deze drie of meer sets chromosomen heeft.
Proteïne
Zie: Eiwit
RNA
Ribonucleïnezuur, lijkt enigszins op DNA. Het verschil is dat RNA wat extra zuurstofatomen aan de buitenkant heeft, uracil gebruikt in plaats van thymine, en meer verschillende rollen kan vervullen.
mRNA (messenger RNA) wordt via transcriptie gemaakt als kopie van een stuk DNA, en na een aantal bewerkingen (zoals het wegknippen van de niet relevante stukken) dient dit als de mal voor het maken van eiwitten. Deze mal wordt benut door tRNA (transfer RNA). Deze vervoeren een aminozuur, en binden aan een specifiek codon op het mRNA. rRNA (ribosomal RNA) is het belangrijkste onderdeel van de ribosomen, welke het mRNA uitlezen en tRNA gebruiken om de aminozuren aaneen te rijgen tot eiwitten.
Transcriptie
Het proces waarbij een stuk RNA wordt gemaakt aan de hand van een stuk DNA, als een negatieve kopie. Het eiwit wat hier verantwoordelijk voor is heet RNA polymerase.
Translatie
Het proces waarbij stukken mRNA worden uitgelezen door ribosomen, welke voor ieder codon dat ze tegenkomen het bijbehorende aminozuur toevoegen aan een keten. Zo ontstaat er uiteindelijk een eiwit, volgens de specificaties die het mRNA doorgeeft.
|
[+] Wat is evolutie en wat houdt de evolutietheorie in? | |
|
Captain Proton schreef hierover het volgende:De evolutietheorie is de theorie die het ontstaan van alle huidige diersoorten vanuit 1 gemeenschappelijke voorouder beschrijft. De theorie zegt dus niets over het ontstaan van die eerste voorouder. Een theorie die hiervoor een verklaring geeft, en die vaak ten onrechte aangezien wordt voor een deel van de evolutietheorie, is die van de abiogenese. Deze zal in de toekomst in een ander deel van de FAQ behandeld worden.
De formele definitie van het begrip "evolutie" in de biologie luidt: Het geheel van veranderingen die optreden in de genenpoel van een populatie in de loop der tijd. Evolutie gaat dus over de veranderingen in het erfelijke materiaal van een groep levende wezens als geheel, en de invloeden van de omgeving op dit geheel en op de voortplantingskans van individuele wezens. Merk op dat dit iets heel anders is dan evolutie in het algemene taalgebruik, wat soms (vooral op discovery) een synoniem voor vooruitgang lijkt te zijn. In de biologische definitie wordt er absoluut niet gesproken over vooruitgang, zoals we later zullen zien heeft de evolutie geen eindpunt waar "naartoe gewerkt" wordt. Een veelgehoorde manier om dit te zeggen is dat evolutie "blind" is.
Evolutie treedt op in elke omgeving waarin aan de volgende eisen wordt voldaan. Deze luiden als volgt:
1. Er moeten nieuwe organismen (beter is om te spreken van het engelse begrip "reproducing units", aangezien evolutie ook op kan treden in niet-biologische systemen die aan deze eisen voldoen. Omdat dit stukje vooral gaat over biologische evolutie, zal ik vooral biologische termen gebruiken) geboren worden waarvan het genetische materiaal van andere organismen, de ouders, afkomstig is. Bovendien moeten er meer organismen geboren worden dan er overleven.
2. Het reproductieve succes van organismen (gedefinieerd als het aantal nakomelingen dat ze krijgen, vermenigvuldigd met het aantal nakomelingen dat elk van die nakomelingen gemiddeld krijgt) moet verschillen, en dit verschil moet op zijn minst ten dele gebaseerd zijn op de informatie in de genen.
3. Er moeten toevallige veranderingen (mutaties) kunnen optreden in de genen van de organismen. Ook moet de voortplantingskans van een individu afhankelijk zijn van deze genen.
Er worden dus meer organismen geboren dan er kunnen overleven. Ook lijkt het nageslacht van ouders wel op hen, maar het verschilt wel. Al het nageslacht heeft een bepaalde mate van genetische variatie ten opzichte van de ouders. Later zal ik bespreken waar deze variatie vandaan komt. Deze veranderingen kunnen (in volgorde van vóórkomen in de natuur) neutraal zijn, ze kunnen nadelig zijn, en ze kunnen voordelig zijn. (Als er gesproken wordt over veranderingen die "neutraal: , "voordelig" of "nadelig" zijn, wordt daarmee bedoeld dat ze het aantal kinderen (en kleinkinderen) respectievelijk niet beïnvloeden, verminderen of vermeerden.) De natuur "selecteert" welke organismen overleven en welke niet: Alleen de organismen die het best overleven in de natuurlijke omgeving, kunnen zich voortplanten en hun genen doorgeven aan de volgende generatie. De factoren die beïnvloeden welke dieren dit zijn, worden selectiekrachten genoemd. Zo werkt er op een populatie leeuwen een selectiekracht die ervoor zorgt dat ze snel en sterk zijn: Want alleen snelle en sterke leeuwen zijn in staat antilopen te vangen, en leeuwen die geen antilopen vangen, sterven voor ze zich kunnen voortplanten. Omgekeerd werkt er op antilopen een selectiekracht die ze snel en wendbaar maakt: Want de dieren die het minst snel en wendbaar zijn, worden opgegeten door de leeuwen voor ze zich kunnen voortplanten en hun eigenschappen worden dus niet doorgegeven aan de volgende generatie. Er zijn vele vormen van selectiekrachten: Denk aan milieufactoren (koude, hitte, zuurstofpercentage in het water (voor waterdieren), hoeveelheid licht (voor planten), enzovoorts. Ook zijn er selectiekrachten die ontstaan door interacties tussen dieren van 1 soort: Bijvoorbeeld sexuele selectie. Samengevat: een selectiekracht is elk verschijnsel dat ervoor zorgt dat sommige dieren, op basis van hun genen, zich minder kunnen voortplanten en andere beter.
maar selectie houdt niet op na 1 generatie: Hoewel de volgende generatie beter aangepast zal zijn, zullen er ook in die generatie weer verschillen zijn tussen de dieren. Opnieuw overleven alleen de best aangepasten. Deze planten zich voort, en ook op hun nageslacht werkt selectie. Dit verschijnsel, waarbij het effect van selectie in iedere generatie als het ware opgestapeld wordt, wordt "cumulatieve selectie" genoemd.
Natuurlijke selectie heeft dus als gevolg dat elke generatie in principe beter aangepast is aan de omgeving dan vorige generaties. Maar waarom zijn dan niet alle dieren perfect aangepast aan hun omgeving? Hiervoor zijn er een aantal redenen. Zo is er het verschijnsel van trade-offs. Een dier kan niet in elke taak tegelijk even goed zijn, dat is fysiek onmogelijk. En op een gegeven moment zal het zo zijn dat een verdere verbetering van de prestaties op het ene gebied (bijvoorbeeld snelheid bij het achter antilopen aanrennen) niet meer opweegt tegen de nadelen die dit met zich meebrengt op andere gebieden (bijvoorbeeld de toegenomen energieconsumptie waardoor meer voedsel nodig is, of de kans om je nek te breken over obstakels die niet meer te ontwijken zijn). Hierdoor zal op een bepaald moment natuurlijke selectie de soort niet verder meer kunnen verbeteren, in die zin dat de toevallige veranderingen in het erfelijk materiaal van de organismen eigenlijk nooit meer tot een verbetering in de voortplantingskansen van het organisme leiden. Toch wordt dit stadium niet vaak bereikt: Meestal verandert de omgeving van het dier al voordat dit stadium bereikt wordt, waardoor ineens andere eigenschappen voordelig worden, en de evolutie van het dier een andere kant op gaat. En voordat het optimum in de nieuwe situatie wordt bereikt, verandert de omgeving weer, enzovoorts. Daardoor blijft de evolutie aan de gang.
Een andere manier waarop de genfrequenties binnen een populatie kunnen veranderen, is door "genetic drift", een verschijnsel dat vooral optreedt in kleine populaties. tel dat er door een overstroming een groepje dieren afgesloten wordt van de hoofdpopulatie. in totaal gaat het om een populatie van 10 dieren, waarvan 5 met een korte staart en 5 met een lange. Door puur toeval (dus geen relatie met de staartlengte) worden drie dieren met en lange staart opgegeten. Daarna planten alle dieren zich voort. Ook op de voortplantingskans heeft de staartlengte geen invloed. Enkele generaties later heeft zich een nieuwe populatie gevormd, waarin slechts 2 van de 7 dieren een lange staart hebben. De genenpoel van de populatie is gewijzigd, en er heeft zich dus evolutie voorgedaan.
Door zowel natuurlijke selectie als genetic drift neemt de genetische variatie - het aantal verschillende eigenschappen dat voorkomt in de populatie - alleen maar af. Er zijn echter ook een aantal mechanismen waardoor dit aantal toeneemt. Dit zijn mutatie, recombinatie en "gene flow".
Mutaties zijn toevallige veranderingen in het genetisch materiaal. Deze kunnen ontstaan als gevolg van straling, bepaalde chemische stoffen of andere externe factoren, maar omdat het mechanisme waarmee de cel het genetisch materiaal kopieert, niet 100% nauwkeurig is, ontstaan mutaties ook automatisch. De meeste mutaties vinden plaats in delen van het genetisch materiaal waarbij het niet precies uitmaakt wat er precies in staat, en hebben dus geen invloed op de voortplantingskansen van het individu. De mutaties die wel invloed hebben, zijn meestal schadelijk - En organismen met een echt schadelijke mutatie zullen niet veel of geen nageslacht krijgen, waarna deze mutaties snel weer verdwijnen door natuurlijke selectie. Echter, sommige mutaties zullen ook gunstig zijn, en deze mutaties zorgen ervoor dat het gen waar ze in zitten zich via natuurlijke selectie door de populatie verspreid. Het gaat hier nu te ver om alle typen mutaties te bespreken, maar er zijn er vele, variërend van mutaties die een heel kleine verandering in 1 gen kunnen aanbrengen, tot mutaties die complete genen kunnen dupliceren of zelfs hele chromosomen tegelijk kunnen veranderen.
Recombinatie treedt op doordat elk nieuw individu bij geslachtelijke organismen de helft van de genen van de ene ouder en de helft van de andere ouder krijgt. Hierdoor worden deze genen gemixed, en omdat ze elkaar kunnen beïnvloeden, kan het op deze manier voorkomen dat geheel nieuwe eigenschappen ontstaan. Ook lijken hierdoor kinderen niet perfect op een van beide ouders, waardoor selectie een effectieve rol kan blijven spelen. Overigens hebben ook veel eenslachtige organismen een manier om aan recombinatie te doen, dit gaat echter hier te ver om te bespreken.
Gene flow ontstaat als dieren uit de ene populatie verhuizen naar een andere populatie en hierdoor nieuwe genen inbrengen in die tweede populatie. Vervolgens kan hierop selectie dan haar werk gaan doen. Ook gene flow brengt dus nieuwe genen in in een populatie. Als het gaat om dieren van verschillende soorten, kan dit verschijnsel ook optreden, al is de kans dan wel veel kleiner. Dit wordt horizontale gene flow genoemd.
Hiermee is dus verklaard wat evolutie inhoudt, waar genetische variatie vandaan komt en wat ermee gebeurt. Maar wat houdt de evolutietheorie dan in? Die gaat toch over het ontstaan van nieuwe soorten? Ja en nee. Ook het bovenstaande is een deel van de evolutietheorie, maar deze theorie past de bovenstaande mechanismen toe om soortvorming te verklaren.
Allereerst is het van belang te beseffen dat het begrip "soort" een menselijk begrip is. Het is niet voor niets dat taxonomie, de wetenschap die soorten en relaties tussen soorten bestudeert, een gebied is waarin eindeloze discussies gevoerd worden: De indeling in soorten is namelijk niet altijd even duidelijk, en vaak blijkt dat er twijfel bestaat over of een bepaalde populatie nu wel of niet een aparte soort is. Soms zijn de verschillen in genetisch materiaal tussen twee diersoorten kleiner dan de variatie binnen 1 soort (zo heeft de wolf met de herdershond meer genen gemeen dan de herdershond met de poedel) en vaak is het soortbesef eerder historisch gegroeid dan gestoeld op de werkelijkheid.
Wat vaak als onderscheid tussen soorten gebruikt wordt, is het vermogen zich voort te planten. Twee dieren van 1 soort kunnen zich dan wel voortplanten, maar 2 dieren van verschillende soorten niet. Hoe ontstaan dan soorten? Stel je voor, dat een populatie door een of andere oorzaak (overstroming, aardbeving, klimaatverandering, enzovoorts) in tweeën gesplitst wordt. Gene flow tussen de twee populaties is niet meer mogelijk. Als nu de omgevingsfactoren in de twee omgevingen anders zijn, zullen de twee populaties een andere kant op evolueren. Hierdoor worden ze steeds meer verschillend, want elk past zich aan aan de eigen leefomgeving. Als na een lange tijd de twee soorten weer bij elkaar komen, zullen ze zo sterk veranderd zijn dat ze niet meer samen kunnen voortplanten. Het zijn dan twee echt verschillende soorten geworden.
De evolutietheorie stelt dat op deze manier (en andere, die hier niet besproken hoeven te worden), door vele opsplitsingen van populaties, nieuwe soorten zijn ontstaan, en dat uiteindelijk de afstamming van alle organismen op aarde te herleiden is tot 1 vooroudersoort. Alle organismen hebben dus 1 gemeenschappelijke voorouder. De hele geschiedenis van alle organismen op aarde Verder is de mate van verwantschap tussen twee dieren uit te drukken als de afstand die terug in de evolutie "afgelegd" moet worden om de laatste gemeenschappelijke voorouder te vinden. Hierbij moet opgemerkt worden dat uitdrukkingen als "de mens stamt van de aap af" evolutionair gezien niet correct zijn: Wel hebben beiden een gemeenschappelijke voorouder gehad, die op evolutionaire tijdsschaal nog niet zo heel lang geleden leefde (enkele miljoenen jaren geleden) en die eigenschappen van zowel de huidige mens als van de huidige aap had.
Belangrijk is de tijdsschaal van de evolutie in de gaten te houden. De aarde ontstond ruwweg 4,6 miljard jaar geleden: De oudste fossielen van levende wezens zijn waarschijnlijk zo'n 3,5 miljard jaar oud. In die 3,5 miljard jaar is al het leven op aarde ontstaan, en dit is ook de reden dat evolutie moeilijk direct waargenomen kan worden: De tijdsschaal is te groot. Niettemin zijn er bewijzen gevonden in fossielen van organismen, en ook in laboratoriumexperimenten. Zie hiervoor ook het artikel hieronder.
|
[+] Welke observaties ondersteunen de evolutietheorie? | |
|
Unicorn schreef hierover het volgende:De evolutietheorie wordt ondersteund door ondermeer de hierna genoemde
directe observaties. Per onderdeel wordt er 1 voorbeeld gegeven, maar
er zijn er natuurlijk veel meer.
- Veranderingen in de genenpoel van een populatie over een periode
(de definitie van evolutie). Voorbeeld: het fokken van nieuwe
hondenrassen.
- Het ontstaan van nieuwe soorten. Voorbeeld: de bloem Oenothera Lamarckiana is gespeciëerd tot O. gigas. Het bewijs dat het
hier gaat om een nieuwe soort ligt in het feit dat het aantal chromosomen
verschilt. (meer info)
- Het ontstaan van nieuwe functies. Voorbeeld: de bacterie
Pseudomonas heeft recentelijk een nieuw eiwit geëvolueerd om nylon
oligomeren als voedsel te kunnen gebruiken. Het gen dat hiervoor codeert is
ontstaan door duplicatie, een frame-shift mutatie, en geleidelijke optimalisatie. (meer info)
- De aanwezigheid van grote hoeveelheden transitionele fossielen.
Voorbeeld: de klassieker Archeopteryx, eentje uit de reeks overgangsvormen
tussen reptielen en vogels. (meer info, meer voorbeelden)
Aangezien evolutie maar voor een klein deel op kans berust, en voor een
groot deel op selectie, kunnen een aantal in het wild voorkomende voorbeelden
van evolutie (waaronder de drie hierboven genoemde) in het lab herhaald en
bestudeerd worden.
Er zijn natuurlijk ook goede indirecte aanwijzingen, zoals de sterke
overeenkomst tussen de evolutionaire geschiedenis die je kunt reconstrueren
uit de chronologie, geografie, en uiterlijke kenmerken van de verschillende
diersoorten, en de geschiedenis die je kunt herleiden uit het genetisch
materiaal van de levende soorten.
( meer info)
|
[+] Hoe is het bestaan van geslachten en geslachtelijke voortplanting evolutionair te verklaren? | |
|
Lord Daemon schreef op 05 februari 2001 @ 22:24 het volgende:Het fundamentele verschil tussen mannetjes en vrouwetjes is dat mannetjes meer en kleinere geslachtscellen hebben dan vrouwtjes. In primitieve soorten waren er geen manntjes en vrouwtjes, iedereen kon met iedereen paren. Deze soorten hebben geslachtscellen die 'isogameten' heten. Deze delen allebei evenveel mee aan de nakomeling. Bij sperma en eitjes is dat niet zo: het eitje investeert veel meer grondstoffen in de nakomeling dan de spermacel, omdat het eitje veel en veel groter is.
Deze asymmetrie kan voortkomen uit een isogamete soort. In een soort met isogameten zijn sommige geslachtscellen groter dan anderen, door toevallige mutaties. Deze gameten (geslachtscellen) hebben een grotere kans om levende nakomelingen te produceren, doordat zij meer voedsel meegeven. Daardoor zal er natuurlijke selectie plaatsvinden op individuen met grotere gameten.
Maar zodra de gameten groter worden dan noodzakelijk is, ontstaat er een mogelijkheid tot exploitatie. Individuen die meer kleinere gameten produceren kunnen van de grote gameten gebruik maken; doordat deze iets te groot zijn, kunnen nakomelingen nog steeds overleven ook al is zijn de gameten van de exploitanten eigenlijk te klein; en omdat de exploitanten veel meer gameten kunnen maken, krijgen zij netto meer nakomelingen. Op dit ogenblik ontstaan er 2 strategie-en. De ene is om zo klein mogelijke gameten te maken en individuen met grote gameten te exploiteren, de andere is om zo groot mogelijke gameten te maken zodat je nakomelingen zo veel mogelijk kans hebben om te overleven. Je kan laten zien dat deze twee strategieen evolutionair stabiel zijn. Dwz, geen andere strategie zou beter werken wanneer deze splitsing eenmaal was opgetreden. (Een soort point of no return.)
Maar waarom werken de individuen met grote gameten niet gewoon samen, tegen de exploitanten? Omdat de natuurlijke selectie op de exploitanten, de mannetjes, veel strenger is dan die op de vrouwtjes. Een mannetje die niet met een vrouwtje weet te mergen krijgt geen nageslacht (want mannetjes kunnen niet met elkaar mergen). Een vrouwtje die niet met een vrouwtje weet te mergen, maar met een mannetje, heeft alleen iets minder kans om nageslacht te krijgen. De evolutionaire druk op mannetjes is dus veel groter, en zij zullen effectievere strategieen ontwikkelen. Uiteindelijk leidt dit tot twee geslachten.
Mannetjes kunnen niet met elkaar paren omdat hun gecombineerde gameten niet genoeg voedsel bevatten voor de nakomeling om te groeien. Dus een mannelijke gameet moet met een vrouwelijke gameet paren. Voor een vrouwelijke gameet maakt het niet zo heel veel uit met wie ze paart, waardoor mannetjes een veel snellere evolutie doormaken in het ontwikkelen van truuks om vrouwtjes zo ver te krijgen dat ze met hen paren. Link naar oorspronkelijke artikel:
|
|
Captain Proton schreef op 29 september 2002 @ 00:38 hierover het volgende:Abiogenese is een theorie die een verklaring geeft voor het spontane ontstaan van het eerste leven uit simpele anorganische moleculen. Hoewel dit een vooralsnog zeer speculatief onderwerp is en het daarom moeilijk is een goede samenvatting te geven, zal ik proberen een overzicht te geven van de belangrijkste theorieën omtrend abiogenese.
Allereerst is het belangrijk te beseffen dat de aarde zoals die nu is, een systeem is dat door leven in stand gehouden wordt. Zo is bijvoorbeeld een atmosfeer zoals die van de aarde, waarin ongeveer 20% zuurstof is, niet stabiel. De reden waarom er zoveel zuurstof in de atmosfeer is, is dat bacteriën en planten veel zuurstof produceren tijdens de fotosynthese. De zuurstof die vrijkomt reageert weer met ijzer en andere metalen in de bodem, maar ook met zo ongeveer elke organische verbinding die in de atmosfeer voorkomt. Hierbij worden die verbindingen afgebroken.
In de huidige atmosfeer kunnen dus geen complexe organische moleculen ontstaan, die reageren onmiddellijk door met zuurstof en worden daardoor afgebroken. Op de jonge aarde was er echter nog nauwelijks zuurstof aanwezig in de atmosfeer. Wel waren er andere gassen aanwezig, zoals stikstofgas methaan, waterstofgas en koolstofmonoxyde en koolstofdioxide. Ook was er misschien cyanidegas.
In 1964 Heeft de Engelse wetenschapper Stanley Miller als eerste een inmiddels klassiek experiment uitgevoerd waarbij hij in een atmosfeer waarin deze stoffen voorkwamen, bliksemontladingen plaats liet vinden. Door deze ontladingen leverde hij energie voor een heel scala aan chemische reacties, waarbij onder andere aminozuren, de bouwstenen van eiwitten, ontstonden. Andere onderzoekers hebben Millers experiment met succes herhaald, hebben soortgelijke resultaten behaald met andere gasmengsels, en zijn er bovendien in geslaagd purinen en pyrimidinen (bouwstenen van DNA en RNA), koolhydraten (eveneens onmisbaar voor DNA en RNA) en vetzuren te produceren. Verder is het in het laboratorium gelukt om aminozuren in een dergelijk experiment te laten polymeriseren tot korte peptiden, waarmee feitelijk de eerste eiwitten ontstonden.
Volgens de abiogenesetheorie vonden op de jonge aarde dit soort processen plaats bij bliksemontladingen in de atmosfeer, en onder invloed van UV-straling (Er was toen nog geen ozonlaag, want ozon wordt gevormd uit zuurstof). Op deze manier zijn de bouwstenen voor het leven ontstaan. Deze zijn vervolgens vanuit de atmosfeer in de oceaan terecht gekomen. En daar vond de volgende stap plaats.
In de oceaan zijn dus aminozuren terecht gekomen en er hebben zich daar ook korte eiwitten gevormd (aangetoond is dat aanwezigheid van klei deze polymerisatie kan katalyseren), en korte nucleinezuren (DNA, RNA en aanverwante stoffen). Deze werden overigens net zo snel weer afgebroken als ze gevormd werden, want eiwitten en nucleinezuren zijn niet erg stabiel. Maar nu is van zowel nucleïnezuren als van eiwitten aangetoond dat deze autokatalytisch kunnen zijn: Dat wil zeggen, dat ze ervoor kunnen zorgen dat ze zichzelf kunnen kopiëren. Hiervoor zijn korte ketens vaak al voldoende. Als deze ketens erin slagen zichzelf sneller te kopiëren dan ze uit elkaar vallen, zullen ze niet verdwijnen, maar zullen ze juist steeds meer voorkomen. Dit kan natuurlijk niet oneindig lang doorgaan, op den duur zullen de grondstoffen opraken. Het molecuul dat zichzelf het meest efficiënt kan repliceren, zal het meeste kopieën vormen, en op deze manier ontstaat er een soort natuurlijke selectie op zelfreplicerende moleculen. In dit verband mag het Tierra-experiment niet ongenoemd blijven, dit is een computersimulatie waarin deze evolutie van zelfreplicerende moleculen is gesimuleerd, met verrassende resultaten: Dit experiment toont aan dat binnen zeer korte tijd verschillende "soorten" ontstaan, waaronder parasitaire soorten en immuniteit bij de gastheren.
We hebben nu dus zelfreplicerende moleculen. Vanaf hier is het nog heel ver naar een echte cel, en de rest is vooral speculatie. Toch zijn er hier een aantal theorieën.
Zoals bijvoorbeeld die over het ontstaan van celmembranen. In de oersoep komen lipiden voor, zowel vetzuren als glycerol (de bouwstenen van lipiden) worden in de atmosfeer gevormd. Deze lipiden zullen in water vanzelf membranen vormen, dit is een gevolg van hun chemische eigenschappen. Deze membranen zijn echter niet erg stabiel en er vallen regelmatig gaten in. Als nu een replicator in zo'n membraan terecht komt, zit hij daar beschermd tegen de buitenwereld. Grondstoffen voor replicatie komen nog regelmatig het membraan binnen door de gaten die daarin vallen, maar het replicerende molecuul blijft langer bestaan en kan dus meer kopieën maken. Dit is dus een voordeel.
Ook kunnen replicators (zowel eiwitten als nucleinezuren) andere functies erbij krijgen, bijvoorbeeld een om grondstoffen in elkaar om te zetten. Veel aminozuren lijken sterk op elkaar, en een zelfreplicerend molecuul kan door mutaties het vemogen krijgen het ene aminozuur in het andere om te zetten. Hierdoor is het minder afhankelijk van welke aminozuren er in de omgeving aanwezig zijn, en kan het meer kopieën maken. Op dezelfde manier kan de zelfreplicerende keten er andere functies bijkrijgen, bijvoorbeeld eentje om vetten te maken uit vetzuren en glycerol, of om koolhydraten in elkaar om te zetten. Of om koolhydraten in aminozuren om te zetten, enzovoorts.
We hebben nu dus al een zelfreplicerend molecuul dat enigzins eigen bouwstoffen kan vormen en dat een membraan heeft. Het is nu zelfs al misschien een uiterst primitieve cel te noemen... Vast staat in ieder geval dat een dergelijk zelfreplicerend systeem al voldoet aan diverse eisen die in de gangbare definities van leven aan dat leven gesteld worden, zoals de mogelijkheid tot zelfreplicatie en de aanwezigheid van een metabolisme. Een paar honderd miljoen jaar evolutie heeft volgens de theorie van de abiogenese deze zelfreplicators de laatste stappen naar "echt" leven laten nemen. [i]Link naar oorspronkelijke artikel[/i]
|
[+] Kunnen andere dieren andere kleuren zien dan wij? | |
|
Captain Proton schreef op 06 september 2002 @ 22:51 hierover het volgende:Dieren hebben twee systemen om licht waar te nemen: Het rhodopsine-systeem, dat voorkomt in cellen die "staafjes" genoemd worden en dat heel gevoelig is voor licht. 1 foton is voldoende om een signaal richting de hersenen te sturen, en als de hersenen signaal ontvangen van 10 of meer cellen doen ze er iets mee en zie je dus iets. Dit systeem kan echter geen kleuren waarnemen. Het tweede systeem komt voor in de "kegeltjes", en is veel minder gevoelig maar kan wel kleur waarnemen. De reden dat je in het donker geen kleuren ziet, is dan ook dat de kegeltjes dan niets waarnemen en je dus alleen visuele informatie krijgt van je staafjes, die geen kleuren zien.
Het rhodopsine-systeem is al heel oud en komt in alle gewervelden voor. Bovendien is het eigenlijk niet veranderd in de evolutie en ziet het er in alle hogere dieren vrijwel hetzelfde uit. Dit geldt echter niet voor de pigmenten waarmee je kleur waarneemt. Deze verschillen van dier tot dier. Zo heeft de mens drie pigmenten: Eentje waarmee je rood licht waarneemt, eentje voor groen licht, en eentje voor blauw licht. Een muis heeft echter helemaal geen rood pigment, en kan die kleur dus ook niet waarnemen. Wel heeft de muis een pigment dat lijkt op de menselijke groene en blauwe pigmenten. Dit laatste pigment verschilt echter iets van het menselijke blauwe pigment, waardoor het bij een veel kleinere golflengte absorbeert dan menselijk blauw pigment. Een muis kan dus ultraviolet licht waarnemen.
Vogels hebben veel meer pigmenten dan zoogdieren. Een kip heeft er bijvoorbeeld 5. Het heeft rode, groene en blauwe, net zoals de mens (al absorbeert het rode pigment van vogels bij een langere golflengte dan dat van de mens, en kan een vogel dus nabij- infrarood licht zien). Echter, vogels hebben nog een extra pigment dat violet en ultraviolet licht absorbeert. Ook vogels zien dus UV-licht. Verder hebben vogels een vijfde pigment, pinopsine, waarvan de functie nog onduidelijk is. Er zijn wetenschappers die denken dat het iets te maken heeft met het waarnemen van dag/nacht overgangen, maar dat moet nog aangetoond worden. Link naar oorspronkelijke artikel
|
[+] Hoeveel procent van onze hersenen gebruiken we nu eigenlijk? | |
|
wieikke schreef hierover het volgende:We gebruiken 100% van onze hersenen. Het is een heel hardnekkige mythe dat we maar 8, 10 of 30 procent van onze hersenen gebruiken. De reden dat deze mythe zo hardnekkig is, is dat het voor mensen een verklaring is voor paranormale gaven. Deze zouden dan in het overige hersendeel moeten zitten. Hersenonderzoek technieken zoals PET scans (positron emission tomography) en fMRI (functional magnetic resonance imaging) laten duidelijk zien dat op elk moment een groot gedeelte van de hersenen actief is. Bij simpele taken is misschien een kleiner gedeelte actief. Maar bij ingewikkeldere zaken gebruiken we al een veel groter deel. We gebruiken nooit 100% tegelijkertijd. Maar dat komt, omdat verschillende hersendelen voor verschillende functies dienen. Zo kun je niet al je spieren tegelijk gebruiken. Ook dient een groot gedeelte van je hersenen voor het geheugen. En je kunt je ook niet alles tegelijk herinneren.
|
Nuttige links
TalkOrigins: De evolutietheorie
|
|