V4 - TH4 evolutie - BS5

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4

Thema 4

Even kort een herhaal momentje...

ontstaan van leven: theorieën

1. oersoep
   
2. black smokers
3. uit de ruimte

eerste leven: prokaryoten

simpele eencelligen: 

• zonder celkern
  
• zonder organellen 
  

-> circulair DNA/los RNA 

-> anaeroob -> leven zonder zuurstof!

-> heterotroof 

cyanobacterië

• eerste bacteriën!
  
• autotroof -> dus maken zelf organische stoffen uit anorganische
  
• produceren zuurstof!!! 
  

-> zuurstof was giftig voor de anaerobe levensvormen!

-> langzaam werden de zeeën overgenomen door de aerobe autotrofe bacteriën en maakten de zeeën steeds zuurstof rijker (2 miljard jaar geleden)

Taxon / taxa

indelingseenheid die gezamenlijk een groep vormen

Indeling in rijken

op basis van celmorfologie

achterhaald en niet meer actueel

Indeling in domeinen

op basis van celmorfologie en moleculaire homologie

moderner maar omstreden

3 domeinen

- bacterien

- archaebacterien

- eukaryoten

deze zijn opgedeeld in 5 of 6 rijken

- (eu)bacterien

- archebacterien

- protisten 

- planten

- schimmels

- dieren

Alternatieve wijzen van voortplanting bij bacteriën

Conjugatie

• uitwisseling van plasmiden tussen soortgenoten

Transformatie

• opnemen van plasmiden

Globale opbouw van een virus (BINAS 77A en 77B)

nucleïnezuur

- DNA of RNA

- enkel- of dubbelstrengs

eiwitmantel/capside

- spike-eiwitten

soms een envelop

- koolhydraten

- eiwitten

Wat is geen misconcept over de evolutie?

1. je kan zelf evolueren
2. dieren met dezelfde uiterlijke kenmerken zijn altijd verwant
3. de sterkte wint altijd in de evolutie
4. evolutionaire veranderingen nemen generaties in beslag

Wat is de beste beschrijving van fitness in het kader van de evolutie?

1. Fitness is een sport waardoor je sterker wordt en je nakomelingen geboren zullen worden met grotere spierballen.
2. Fitness is wie het wie de grootste mond heeft, zo meer opvalt in de populatie en sneller in gevecht gaat.
3. Fitness is de mate waarin organismen zijn aangepast aan hun omgeving en in staat zijn om hun genen door te geven aan de volgende generaties.
4. Fitness in de evolutie is de mate waarin organisme in staat zijn zo min mogelijk te veranderen en zich aan te passen aan de veranderende omgeving.

Eukaryoten

celkern met DNA

Vaak:

• meercellig
  
• weefsels + organen

schimmels; planten; dieren

Schimmels

heterotroof: geen chlorofyl

eencellige schimmels: gist

meercellige: schimmeldraden (hyfen)

voortplanting: sporen

functie: afbraak van organische stoffen

gebruik: gist (brood/bier/wijn); paddenstoelen; productie antibiotica (penicilline); kaas

Dieren

geen celwanden!

heterotroof: geen chlorofyl

bijna allemaal diploid

criteria indeling dierenrijk:

• eencellig of meercellig
• symmetrie
• skelet soort
• genetische overeenkomsten

Geleedpotige

meeste soorten in het dierenrijk (meer dan miljoen)

o.a. insecten

uitwendig skelet -> chitine groei alleen mogelijk tijdens vervellingen

metamorfoses -> gedaanteverwisseling van 

                                      larve  -> pop -> imago (volwassen insect)

eitjes worden gelegd na paring en begint cyclus opnieuw

Eencelligen eukaryoten

celkenmerken van dieren

trilhaardiertjes:

• pantoffeldiertje en amoebe
  
• geen celwand,
• geen fotosynthese
  

eten bijvoorbeeld: bacteriën 

trilhaardiertjes

1744-1829

1809-1882

Andere oorzaken van evolutie

1. natuurlijke selectie
2. gene flow  (BS7)
3. seksuele selectie (non-random mating) (BS6)
4. kunstmatige selectie / geografische isolatie (BS7)
5. founder effect  (BS7)
6. bottleneck effect (BS6)
7. genetic drift (BS6)

soorten evolutie

Thema 4

BS5 

Onderzoek naar 

evolutie

Leerdoelen BS 5

Na deze les kun je: 

• enkele onderzoeksmethoden naar verwantschap beschrijven. 
  
• herkennen of een evolutionaire ontwikkeling een voorbeeld is van homologie of analogie.
  
• omschrijven wat een rudimentaire orgaan is en hoe ze kunnen ontstaan.
  
• een stamboom (cladogram) aflezen en construeren. 
  

Begrippen BS5

anatomie

homoloog

analoog

rudimentaire organen / rudimenten

clade

cladogram

cladistiek

soorten evolutie (BS4)

divergente: 2 eigenschappen veranderen van elkaar in dezelfde soort 

parallel: 2 eigenschappen ontstaan tegelijk in dezelfde soort

convergente: 2 eigenschappen ontstaan los van elkaar in 2 soorten

soorten evolutie

anatomie

bouw en functie van het organisme en delen daarvan

- hieruit kan je conclusies trekken over verwantschap

- organen die overeenkomen in vorm maar niet in functie zijn homoloog 

- organen die overeenkomen in functie maar niet in vorm zijn analoog

- organen die de functie hebben verloren: rudimentaire organen

Homologe organen

organen die overeenkomen 

in vorm maar niet in functie 

-> botten in plaatje hebben

hetzelfde bouwplan

Analoge organen

organen die overeenkomen in functie maar niet in vorm 

-> walvis, pinguïn en vis hebben een overeenkomstige vorm, maar ze zijn niet verwant  

homologie <-> analogie

homologie

• zelfde ontstaansgeschiedenis
• zelfde bouwplan
• verschillende functies
• (divergente evolutie)

verwantschap

analogie

• verschillende ontstaansgeschiedenis
• verschillend bouwplan
• zelfde functies
• (convergente evolutie)

geen verwantschap

Rudimentaire organen

organen die de functie hebben verloren: rudimentaire organen

ontstaan opdezelfde mannier als homologe organen, maar hebben de functie niet meer. -> kunnen zelfs verdwijnen!

-> bekken bij walvis,

mensen: staartbeentje, 

blindedarm

Rudimentaire organen

homologie <-> analogie

homologie

• zelfde ontstaansgeschiedenis
• zelfde bouwplan
• verschillende functies

verwantschap

analogie

• verschillende ontstaansgeschiedenis
• verschillend bouwplan
• zelfde functies

geen verwantschap

 Zijn de voorpoot van de krokodil en de voorpoot van een mol homologe of analoge organen? 

analoog

homoloog

 Zijn de vleugel van een vleermuis  en de vleugel van een vlieg homologe of analoge organen?

analoog

homoloog

Zijn de poten van insecten en de poten van zoogdieren homologe of analoge organen? 

analoog

homoloog

De vleugels van de pinguïn (zoogdier) is een voorbeeld van ... vergeleken met de vleugels van een vogel.

1. homologe organen
2. analoge organen
3. rudimentaire organen

Door aanpassing aan het milieu kunnen organen tijdens de evolutie hun functie verliezen en dan niet meer uitgroeien tot volledig orgaan. Deze organen kunnen dan zelfs in de loop van de evolutie verdwijnen. Soms zijn nog resten van deze organen bij een organisme terug te vinden als rudimenten. Rudimentaire organen hebben geen enkele functie meer voor het organisme. Bekende voorbeelden van rudimentaire organen zijn het bekken bij een walvis, pootresten bij een python en de blinde darm bij de mens. De vleugels van een pinguïn zijn niet rudimentair. Een rudimentair orgaan heeft geen duidelijke functie meer. Vleugels van een pinguïn worden weliswaar niet meer gebruikt als vleugels, maar kregen een nieuwe functie bij het zwemmen. De vleugels van een pinguïn en de vleugels van andere vogels zijn voorbeelden van homologe organen. Homologe organen vertonen overeenkomst in bouw en hebben een gelijke embryonale ontstaanswijze maar kregen door aanpassing aan verschillende milieus een andere functie.

Stambomen - cladistiek

tot ver 20e  eeuw -> alleen  uiterlijke kenmerken

rond 1970 onderzoek naar cytochroom c -> mitochondrien

-> rRNA vergelijking

rond 1990 indeling in 3 domeinen:

-> bacteriën, archaea en eukaryoten

Stambomen - cladistiek

tot ver 20e  eeuw -> uiterlijke kenmerken

rond 1970 onderzoek naar cytochroom c -> mitochondrien

-> rRNA vergelijking

rond 1990 indeling in 3 domeinen:

-> bacteriën, archaea en eukaryoten

nu meer op basis van DNA sequenties!

(1e genoom: $1.000.000.000,-  (1990-2003)

2020 zo'n $1000,- in 1 dag)

Stambomen - LET OP!!

Let op wat de basis is van de stamboom!! 

rRNA, DNA of eiwitten??? 

Hierdoor kunnen cladogrammen er totaal verschillend uitzien!

• Een recente ontdekking op basis van indeling in moleculaire homologie laat zien dat walvissen zeer nauw verwant zijn aan hoefdieren.
  
• Een blauwe vinvis is nauwer verwant aan een giraffe dan aan een haai.
  

Meeste stambomen geven geen tijdsindicatie! (Tenzij vermeld!!!) 

• dus wanneer de splitsing heeft plaatsgevonden

Cladogram vs. Fylogram

Cladogram

• geeft verwantschap tussen clades weer
• lengte van clades hebben geen betekenis

Een cladogram geeft GEEN informatie over verloop van tijd 

Fylogram

• geeft verwantschap tussen clades weer
• lengte van clades geeft aan hoeveel tijd er in de evolutie verlopen is

Een fylogram geeft WEL informatie over verloop van tijd 

In welk cladogram zijn C en D het meest verwant aan elkaar én zijn zij het meest verwant aan soort E in vergelijking met. soorten A en B?

even oefenen met stambomen

Met welk dier is Parasaurolophus het meest verwant?

1. Stegosaurus
2. Pachycephalosaurus

Zijn varens meer verwant aan paardenstaarten of aan naaktzadigen

1. Varens zijn meer verwant aan naaktzadigen
2. Varens zijn meer verwant aan paardenstaarten
3. Naaktzadigen zijn meer verwant aan paardenstaarten
4. Naaktzadigen zijn meer verwant aan wolfsklauwen

Welke conclusie kan je trekken uit de figuur?

1. Archaea en bacteriën zijn meer aan elkaar verwant dan archaea en eukaryoten
2. Archaea en eukaryoten zijn meer aan elkaar verwant dan eukaryoten en bacteriën
3. Archaea en bacteriën zijn meer aan elkaar verwant dan archaea en eukaryoten

is de hert meer verwant aan de nijlpaard of giraf?

1. nijlpaard
2. giraf

Welke organismen zijn meer verwant?

1. Kip - eend
2. Duif - eend
3. kip - duif
4. pinguïn - kip

Welke organismen zijn meer verwant?

1. schildpad - duif
2. duif - konijn

Huiswerk

• opdracht 58 t/m 71

• fijne reis en vakantie!