Domein F2 Soortvorming

• Biologie
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 5

Domein F2 Soortvorming

Tijdens training: 12, 15 en 33 t/m 45.

De rest zelfstandig thuis.

Leerdoelen

• Omschrijven wat onder een soort en wat onder een populatie wordt verstaan
• Uitleggen dat frequenties van genotypen en fenotypen in populaties in tijd en ruimte veranderen
• Uitleggen dat genetische variatie in een populatie ontstaat door willekeurige mutatie
• Uitleggen dat adaptaties van populaties door selectie van organismen tot stand komen
• Beschrijven wat de overeenkomsten en verschillen zijn tussen natuurlijke en kunstmatige selectie
• Uitleggen dat soorten ontstaan door reproductieve isolatie
• Uitleggen dat verwantschap en afstamming van soorten weergegeven kan worden in de vorm van een evolutionaire stamboom

Geschiedenis van het leven op aarde

Precambium (7% zuurstof in atmosfeer)

• 4,6 miljard jaar geleden: ontstaan aarde
• 3,8 miljard jaar geleden: eencelligen
• 670 miljoen jaar geleden: meercelligen 

Paleozoïcum

• 542 miljoen jaar geleden: gepantserde dieren, geleedpotigen, stekelhuidigen en vissen -> fossielen
• 400 miljoen jaar geleden: eerste landplanten en daarna geleedpotigen
• 350 miljoen jaar geleden: gewervelden (amfibieën), eerste planten met vaatbundels en reptielen en insecten
• 250 miljoen jaar geleden: eerste zaadplanten

Binas tabel 94A

Geschiedenis van het leven op aarde

Mesozoïcum

• Reptielen (eerste gewervelde landdieren), niet meer afhankelijk van water voor de voortplanting (eieren in schaal = geen uitdroging) en de Sauriërs (eerste zoogdieren en vogels = warmbloedig)

Cenozoïcum

• Langdurige klimaatverandering na een meteorietaanslag = verdwijning Sauriërs
• Zoogdieren en vogels konden zich verder ontwikkelen
• 5 miljoen jaar geleden: oudste fossielen met menselijke kenmerken

Binas tabel 94A

negatieve terugkoppeling

wanneer een toename in iets automatisch lijdt tot z'n eigen afname (en andersom)

geeft evenwicht.

Planten

CO₂

+

-

temp

+

+

Cambrische explosie

meercelligheid

meer specialisatiemogelijkheden

nieuwe voedselrelaties

nieuwe niches-> selectie

Voordelen meercelligheid

• specialisatie van specifieke celtypen
• voortplanting
• voedselopname
• bescherming (groter=veiliger)

etc etc.

plaattektoniek

continenten dreven uit elkaar

net vóór cambrium.

zorgt ook voor ontstaan van bergruggen (bij botsingen)

Allereerste levensvormen (fossielen)

Prokaryoten (1,4M): eencellige organismen met kringvormig DNA-molecuul dat los in het cytoplasma ligt (zonder celkern of andere zichtbare organellen)

• Anaeroob: konden uitsluitend leven in een milieu zonder zuurstof
• Heterotroof: verkregen energie uit de opname en afbraak van organische stoffen uit de oersoep (kunnen dus zelf niet organische stoffen uit anorganische stoffen maken voor voedsel en bouw)

Cyanobacteriën/blauwalg (2,8M): 

• Autotroof: zelf in staat tot fotosynthese (anorganisch -> organisch)
• Produceerden zuurstof = atmosfeer rijker + anaerobe levensvormen vergiftigd (2M)
• Ontstaan eerste aerobe heterotrofe bacteriën: zuurstof gebruiken om opgenomen energierijke organische stoffen af te breken

Binas tabel 78

ENDOSYMBIOSETHEORIE: ontstaan van eukaryoten (cellen met een celkern, dubbele membranen en organellen) binas tabel 94C

Indeling in domeinen

Enorme biodiversiteit: verscheidenheid aan organismen (1,5m)

Taxonomen beschrijven, ordenen en benoemen groepen organismen.

Systematici onderzoeken en beschrijven de verwantschap op basis van gemeenschappelijke afstamming, op basis van:

• uiterlijke kenmerken
• cellen (morfologie)
• moleculaire eigenschappen (bouw van membranen/ eiwitten/ DNA)

Zie links indeling op basis van microscopisch zichtbare eigenschappen. Binas tabel 79A +79B + 79C)

Indeling op basis van verschil in bouw ribosomen

• Prokaryoten: bacteriën en archaea -> eencelligen zonder celkern of andere door membranen begrensde organellen 

Verdere indeling bacteriën op basis van: biochemische reacties in de cel, bouw DNA en bouw celwand

• Archaea: kunnen overleven in extreme milieuomstandigheden, nauwer verwant aan eukaryoten dan prokaryoten (eiwitten celwand)

• Eukaryoten: schimmels, planten, dieren (complexer)

Binas tabel 92A+B

Taxonomie

Rijk - stam - klasse - orde - familie - geslacht - soort

• Tijger: dier - gewervelden - zoogdieren - roofdieren - katachtigen - panter - tijger

Wetenschappelijke naam (Linnaeus) = Geslacht + soort

• Madeliefje: Bellis perennis L.

Archaea (enkele honderden soorten) - extremofiel

Bacteriën - één circulair chromosoom, plasmiden (genen die resistentie kunnen veroorzaken), peptidoglycaan in celwand

Wat betekenen bacteriën voor de mens?

• Voedselproductie
• Afvalwaterzuivering en bestrijding milieuverontreiniging
• Opruimen dode resten organismen
• Bederf voedsel en ziekte
• Genetische modificatie (veranderen DNA door het inbrengen van een gen van een ander organisme met behulp van enzymen - Binas tabel 71M1)
• Balans schadelijk/onschadelijk

Celdeling bij bacteriën

Genoverdracht: transformatie in darm, conjugatie bij bacteriën en transductie bij bacteriofagen (virussen)

Virussen

• Erg klein 0,1um
• Geen stofwisseling 
• Bestaat voor grootste deel uit erfelijk materiaal (oa DNA)
• Eiwitmantel (capside)
• Uitsluitend voortplanting binnen specifieke gastheercellen

Binas tabel 77A+B

Bacteriofagen: virussen die bacteriën als gastheer gebruiken (Binas 77D)

Eukaryoten

• Schimmels, planten en dieren
• Meercellig
• Gespecialiseerde weefsels en organen 

Schimmels

Bouw

• Chitine: kenmerkende stof in celwand
• Schimmeldraden/hyfen: lange draden -> netwerk heet mycelium

Andere kenmerken

- Heterotroof: geen bladgroenkorrels

- Reducenten: afbraak van organische stoffen in de natuur

- Gisten: eencellige schimmels -> rijzen/alcohol

- Voedselbederf: hyfen met enzymen

- Ziekte: bijvoorbeeld zwemmerseczeem

- Geneesmiddelen: Penicillium (antibiotica), zoals Penicilline dat celwanden van bacteriën verstoort

Binas tabel 67F3

Ongeslachtelijke voortplanting (eencellige schimmels)

Ongeslachtelijke voortplanting (meercellige schimmels)

Geslachtelijke voortplanting (meercellige schimmels)

Planten

Kenmerkend

• Cellulose: kenmerkende stof in celwand
• Autotroof: bladgroenkorrels

Indeling groepen op basis van: aantal cellen, wijze van voortplanting, intern transport en DNA.

- Sporenplanten: wieren (algen), mossen, paardenstaarten en varens

- Vaatplanten: paardenstaarten, varens en zaadplanten

Binas tabel 67F3 en 92A+B

Dieren

Kenmerkend

• Geen celwand
• Heterotroof: geen bladgroenkorrels
• Haploïde geslachtscellen en diploïde organismen

Indeling groepen op basis van: een/meercellig, symmetrie, soort skelet en DNA

Binas tabel 92A+B

Eencelligen

Geleedpotigen (spinachtigen, duizendpoten, kreeftachtigen) -> chitine in exoskelet

Verwantschap

Anatomie: de bouw en functie van het organisme en de delen ervan

Homologe organen

• Ontstaan uit dezelfde grondvorm
• Hetzelfde bouwplan
• Verschillende functie door aanpassing aan verschillende milieus
• Duidt op verwantschap (de organismen hebben een (recente) gemeenschappelijke voorouder)

Geen verwantschap

Anatomie: de bouw en functie van het organisme en de delen ervan

Analoge organen

• Overeenkomstige vorm en functie
• Niet dezelfde grondvorm
• Aanpassing aan zelfde milieu
• Niet berust op verwantschap

Homologe organen

• Zelfde bouwplan
• Functie kan verschillen door aanpassing aan verschillend milieu
• Dezelfde structuur was aanwezig in laatste gemeenschappelijke voorouder
• Duidt op verwantschap

Analoge organen

• Ander bouwplan
• Overeenkomstige functie door aanpassing aan hetzelfde milieu

• Organen zijn evolutionair gezien onafhankelijk van elkaar ontwikkeld

• Duidt niet op verwantschap

Samenvattend...

Homologie: zelfde bouwplan, andere functie

Analogie: ander bouwplan, zelfde functie

Rudimentaire organen/rudimenten: door aanpassing aan het milieu kunnen organen hun functie verliezen

Evolutie:

De geleidelijke ontwikkeling van de levensvormen op aarde in de loop van een zeer lange tijd (ontstaan en verandering)

Neodarwinistische evolutietheorie

• On the origin of species (1859)
• Verklaart hoe de erfelijke eigenschappen van populaties kunnen veranderen waardoor uiteindelijk zelfs nieuwe soorten kunnen ontstaan

Neodarwinistische evolutietheorie

• Natuurlijke selectie/survival of the fittest: organismen binnen populatie die het beste zijn aangepast aan leefomgeving geven hun genen door aan volgende generatie
• Is mogelijk door grote genetische variatie in genotypen en fenotypen (als gevolg van recombinatie en mutaties)
• Organismen met een slecht aangepast fenotype hebben een kleinere overlevingskans

Neodarwinistische evolutietheorie

Selectiedruk: de invloed van milieufactoren op de genetische variatie in een populatie

• Laag: veel verschillende varianten blijven in leven (want boombladeren in overvloed)
• Hoog: best aangepaste individuen blijven in leven en hebben een grotere kans op meer nakomelingen (want voedselgebrek)

Dieren met een langere nek hebben een grotere fitness, dus dit soort zal verder evolueren (langere nek komt vaker voor)

Wat waren de voorwaarden die gelden voor natuurlijke selectie?

Wat waren de voorwaarden die gelden voor natuurlijke selectie?

1. Variatie in fenotype

2. Fenotype 1 beter aangepast aan de omgeving dan fenotype 2

3. Fenotype 1 overleeft meer dan fenotype 2 -> Planten zich daardoor meer voort -> En geven de genen door

4. Na een aantal generaties: NATUURLIJKE SELECTIE = de individuen die het best zijn aangepast aan hun omgeving (biotoop), overleven en kunnen zich voortplanten

Grote genetische variatie

Geeft een grote kans dat enkele individuen een genotype bezitten dat een goede adaptatie van de populatie aan nieuwe omstandigheden mogelijk maakt = grotere overlevingskans!!

Cladistiek

• Clade: een groep soorten die bestaat uit een voorouder en alle nakomelingen daarvan
• Cladogram: de schematische weergave van de verwantschap tussen de soorten van een clade
• Op basis van vergelijking van uiterlijke, anatomische of biochemische kenmerken
• Elke splitsing stelt één gemeenschappelijke voorouder voor

Verwantschap

De regel:

Nauw aan elkaar verwant als soorten kort geleden een gemeenschappelijke voorouder hadden

Dus .... kat is nauwer verwant aan hond/paard?

Soort: organismen behoren tot dezelfde soort als ze in staat zijn zich onderling voort te planten en daarbij vruchtbare nakomelingen voort te brengen

Gene flow

Soort: de grootste verzameling van populaties waartussen gene flow plaatsvindt of kan plaatsvinden

Populatie: een groep individuen van dezelfde soort die in een bepaald gebied leven en zich onderling voortplanten

Gene flow: het verschijnsel dat tussen twee populaties van dezelfde soort uitwisseling van genen plaatsvindt

Ontstaan van een nieuwe soort

Reproductieve isolatie: gedurende lange tijd geen voortplanting en dus geen gene flow tussen de individuen van twee of meer populaties

• Geografische isolatie (bergketen/eiland) = "allopatrisch" (ander vaderland)

Sympatrische soortvorming

Soortvorming (door reproductieve isolatie) zonder geografische scheiding

• Verschil in gedrag (baltsen)
• Verschil in voortplantingsactiviteit (moment dag/jaar)