Hoe kan DNA-onderzoek bijdragen aan het in stand houden van soorten?

Ondertitel
Dierentuin vol liefde
Hoe kan DNA-onderzoek bijdragen aan het in stand houden van soorten?
1 / 31
volgende
Slide 1: Tekstslide
BiologieMens & Natuur+3Middelbare schoolmavo, havo, vwoLeerjaar 2,3

In deze les zitten 31 slides, met interactieve quizzen, tekstslides en 4 videos.

time-iconLesduur is: 50 min

Introductie

Wat kun je met DNA? Olifanten in dierentuinen matchen zodat er geen inteelt optreedt! Wat is eigenlijk inteelt en waarom is dat een probleem? Hoe erg is het als een soort (olifant) uitsterft? Inclusief een beperkte herhaling van begrippen uit de erfelijkheidsleer. Het is een vrolijke les met een knipoog naar datingprogramma's op TV.

Instructies

Voorkennis van leerlingen
Enige basiskennis van erfelijkheidsleer.

Voorbereiding voor de docent
- alle leerlingen hebben een laptop (of telefoon) nodig om met het interactieve deel mee te kunnen doen
- via de gele memobriefjes onder de meeste dia's kun je (docent) extra informatie lezen over de dia, of antwoorden op de vraag

Leerdoelen / vaardigheden
Na deze les...
...weet de leerling weer wat dominant, recessief, homozygoot, heterozygoot, gen en allel betekenen.
...weet de leerling weer hoe een stamboom werkt, en hoe je genotypen noteert.
...heeft de leerling geoefend met het aflezen van een grafiek.
...kan de leerling uitleggen wat de problemen / risico's zijn van inteelt.
...kan de leerling beargumenteren wat het nut is van matchmaking in dierentuinen.
...kan de leerling uitleggen wat het begrip 'biodiversiteit' betekent en wat dit met inteelt te maken heeft.

Aansluiting curriculum
Biologie: erfelijkheidsleer, biodiversiteit.


Onderdelen in deze les

Ondertitel
Dierentuin vol liefde
Hoe kan DNA-onderzoek bijdragen aan het in stand houden van soorten?

Slide 1 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?
Informatie voor de docent
Vooraf
Deze les is geschikt voor klas 2 of 3 (MAVO/HAVO/VWO). De les gaat over erfelijkheidsleer, en hoe dat gebruikt kan worden om in dierentuinen inteelt te voorkomen. Kennis van genetica wordt weer opgefrist. Wat is inteelt eigenlijk, en waarom is dat een probleem?
Iconen
Zet het vinkje 'toon bij leerling' aan
Toon notities bij elke dia
Navigeren door de les
Vergroot een afbeelding
Klik hier
Hotspot met meer informatie
laptop voor elke leerling
Benodigdheden

Slide 2 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?
Leerdoelen
Na deze les...
  • ...weet je weer wat dominant, recessief, homozygoot, heterozygoot, gen en allel betekenen.
  • ...weet je weer hoe een stamboom werkt, en hoe je genotypen noteert.
  • ...heb je geoefend met het aflezen van een grafiek.
  • ...kun je uitleggen wat de problemen / risico's zijn van inteelt.
  • ...kun je beargumenteren wat het nut is van matchmaking in dierentuinen.
  • ...kun je uitleggen wat het begrip 'biodiversiteit' betekent en wat dit met inteelt te maken heeft.

Slide 3 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Slide 4 - Video

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?
Je hebt al veel geleerd over erfelijkheid (genetica). 
Maar wat kun je nou eigenlijk met deze kennis?

In dierentuinen gebruiken ze deze kennis om bedreigde diersoorten, zoals olifanten, aan elkaar te koppelen. Op basis van erfelijke eigenschappen in het DNA van afzonderlijke olifanten, bepalen wetenschappers welke olifant het het beste met welke andere olifant kan 'doen'. 
Niet zo romantisch, wél effectief.

In deze les leer je hoe dat in z'n werk gaat.


Erfelijkheid: wat kun je daarmee?
Gregor Mendel
Herhaling en achtergrondinformatie
Gregor Mendel (1822 - 1884), een monnik en wetenschapper, staat bekend als de vader van de genetica. Door experimenten met erwtenplanten ontdekte hij de basisprincipes van erfelijkheid, waaronder dominante en recessieve eigenschappen. Zijn werk vormt de grondslag van de genetica en werd later erkend als baanbrekend.

Bron: Olby (2024)

Slide 5 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Even opfrissen
Rangschik (sleep) de celonderdelen van klein naar groot.

1= klein
...
...
...
5 = groot
1
2
3
4
5
gen
chromosoom
genoom
DNA-molecuul
celkern

Slide 6 - Sleepvraag

Toelichting
Deze vraag is bedoeld om kennis over DNA, chromosomen en genen op te halen.
Les 1. Wat is creativiteit?

Slide 7 - Tekstslide

Toelichting
Deze afbeelding laat nog even zien hoe de begrippen uit de vorige vraag verband met elkaar houden.

Vraag
Hoe noem je een erfelijke eigenschap die een andere erfelijke eigenschap overheerst?
A
recessief
B
dominant
C
heterozygoot
D
mutatie

Slide 8 - Quizvraag

Deze slide heeft geen instructies


Vraag
Als een individu voor een bepaalde eigenschap twee dezelfde allelen bezit, noem je dat ....
A
intermediair
B
identiek
C
heterozygoot
D
homozygoot

Slide 9 - Quizvraag

Deze slide heeft geen instructies


Vraag
Een olifant met als genotype AA wordt gekruist met een olifant met als genotype aa. Wat is het genotype van het jong?
A
Aa
B
AA
C
aa
D
50% kans op AA, 50% kans op aa

Slide 10 - Quizvraag

Deze slide heeft geen instructies


Vraag
Overleg met je buur: 
Wat is inteelt eigenlijk? 
En waarom is dat een probleem? 
Eén van jullie typt hier jullie antwoord:
inteelt is niet incest!
Incest is sex tussen directe familieleden. Dat kán zeker leiden tot inteelt, maar is niet hetzelfde!

Slide 11 - Open vraag

Toelichting
Inteelt is een wetenschappelijk begrip van het kruisen binnen een soort, ondersoort of ras van nauw aan elkaar verwante individuen. De verwantschap tussen beide ouders is hierbij groter dan gemiddeld in de totale populatie. Inteelt leidt tot homozygositie, hetgeen de kans vergroot dat het nageslacht nadelige effecten ondervindt van recessieve allelen. Inteelt leidt over het algemeen tot een verminderde genetische variatie van populaties. (Bron: wikipedia)

Slide 12 - Video

Deze slide heeft geen instructies


Vraag
Waardoor treedt er in dierentuinen vaak inteelt op?
Typ hier je antwoord:

Slide 13 - Open vraag

Antwoord:
In een dierentuin woont een beperkt aantal dieren. Als die onderling kruisen, is dat in eerste instantie geen probleem. Maar als vervolgens de jongen opnieuw kruisen met de ouderdieren, dan ontstaat al snel inteelt. Er is te weinig genetische diversiteit binnen zo'n kleine 'populatie'. 
Les 1. Wat is creativiteit?
Inteelt
In deze stamboom zie je wat het gevolg kan zijn van inteelt.
Van de vier ouders is niet bekend dat ze een bepaalde afwijking hebben, maar moeder 1 (geel-groene pijl) is een zus van vader 2 (oranje pijl).
Beide stellen krijgen één kind. Beide kinderen zijn heterozygoot voor de afwijking, die ze allebei via moeder/vader van opa of oma geërfd hebben. Maar ze weten van niks en hebben nergens last van. 
Deze kinderen, die dus neef en nicht zijn, krijgen samen een kind. Dit kind krijgt (in dit geval) van beide ouders het recessieve allel en erft daarmee de afwijking. 
gen of allel?
Een GEN is een bepaalde erfelijke eigenschap, bijvoorbeeld haarkleur.
Een ALLEL is de verschijningsvorm van dat gen, bijv. bruin, blond, zwart, rood (haar). Iedereen bezit twee allelen van elk gen. Die kunnen gelijk zijn (homozygoot) of verschillend (heterozygoot)

Slide 14 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies


Vraag
Als het recessieve allel weergegeven wordt met de letter a, hoe zien de genotypen van moeder 1 (geel-groene pijl) en vader 2 (oranje pijl) er dan uit? 
A
moeder 1: AA of aa vader 2: aa
B
moeder 1: AA vader 2: aa
C
moeder 1: Aa of aa vader 2: Aa of aa
D
moeder 1: Aa vader 2: Aa

Slide 15 - Quizvraag

Toelichting
De ouders van 1 en 2 (broer en zus) zijn, net als 1 en 2, niet ziek, maar dragen (volgens de tekst) wél het recessieve allel bij zich. Zus 1 en broer 2 hebben dus allebei dit allel van hun ouders geërfd, maar zijn niet ziek. Ze zijn dus allebei drager, en dus heterozygoot: antwoord D.
Les 1. Wat is creativiteit?
Taaislijmziekte
Inteelt is dus het gevolg van relaties tussen verwante individuen.

Verborgen erfelijke, recessieve, eigenschappen hebben dan een grotere kans om tot uiting te komen.

Meestal zijn deze recessieve eigenschappen niet gunstig.

Een bekend voorbeeld bij mensen is taaislijmziekte (CF). Het allel komt niet veel voor, dus de kans dat je als ouders dit allel allebei hebt, is klein. Ben je familie van elkaar, dan is die kans veel groter.


Inteelt
dus taaislijmziekte komt door inteelt??
Nee. Dat is meestal gewoon heel vervelend toeval. Beide ouders weten niet dat ze het allel bij zich dragen en hebben de pech dat ze allebei dit allel hebben doorgegeven. Zijn de ouders verwant aan elkaar (bijvoorbeeld neef en nicht) dan is de kans wel groter dat ze allebei zo'n allel bij zich dragen.

Slide 16 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Slide 17 - Video

Deze slide heeft geen instructies

Er moet bloed worden 
afgenomen voor DNA-analyse
De olifant heeft een grotere 
kans op een gezond jong
De reis van de ene naar de andere dierentuin
Achterlaten van familieleden
Minder kans op uitsterven van de soort

Slide 18 - Sleepvraag

Toelichting
Hier kan natuurlijk discussie over ontstaan. Heeft de olifant echt geen last van die bloedafname? In het filmpje werd gezegd dat dit bloed toch al verzameld werd, dus dit onderzoek levert geen extra belasting voor de olifant. 
Het behoud van de soort is voor een individuele olifant niet van belang. Interessant gegeven.
Maar eigenlijk heeft al dit gedoe weinig voordelen voor de olifant zelf. Waarom doen we het dan? Daar gaat de volgende dia over.
Les 1. Wat is creativiteit?
Biodiversiteit
'Biodiversiteit is een graad van verscheidenheid aan levensvormen binnen een gegeven ecosysteem, gebied of de aarde. Biodiversiteit omvat de verscheidenheid aan verschillende ecosystemen, de verscheidenheid aan verschillende soorten binnen een ecosysteem en de genetische variatie binnen een soort.' 

Jansen (2008)

Slide 19 - Tekstslide

Toelichting
Voor de individuele olifant heeft dit gezeul over de hele wereld, van de ene dierentuin naar de andere, niet zoveel voordelen. Voor de soort, en voor ons, wél. Dat heeft te maken met het begrip 'biodiversiteit'.

[Lees definitie van biodiversiteit voor]

De mens is er in geslaagd om het aantal soorten op aarde behoorlijk te laten afnemen, de biodiversiteit daalt dus. Wetenschappers proberen met dit soort fokprogramma's het tij te keren en soorten voor uitsterven te behoeden.
Les 1. Wat is creativiteit?
Afname biodiversiteit
Bekijk de grafiek. 

Met hoeveel procent is het aantal gewervelde soorten op aarde afgenomen tussen 1990 en 2000 volgens deze grafiek?

Geef je antwoord in de volgende dia! 
Klik op de afbeelding om te vergroten

Slide 20 - Tekstslide

Toelichting
Vraag leerlingen bijvoorbeeld wat ze zien in deze grafiek, of wat de verschillende kleuren lijnen betekenen. Wat zijn eigenlijk 'gewervelde soorten'? En wat zijn 'mariene soorten'? Hoe kan het dat alle lijnen in 1970 bij 100 beginnen? Op deze manier leer je leerlingen om een grafiek te lezen.

Vraag
Met hoeveel procent is het aantal gewervelde soorten op aarde afgenomen tussen 1990 en 2000 volgens deze grafiek? 
A
afname van ongeveer 60%
B
afname van ongeveer 45%
C
afname van ongeveer 30%
D
afname van ongeveer 15%

Slide 21 - Quizvraag

Toelichting
De afname tussen 1990 en 2000 (dus maar 10 jaar!) is volgens deze grafiek ongeveer 30%. Wat is het gevolg als deze trend doorzet (en dat doet-ie)? Waarom zou dat een probleem zijn? Voor ons? Of voor wie?
Les 1. Wat is creativiteit?
Stelling: Het is erg als de olifant uitsterft
EENS
ONEENS
Ga links staan
Ga rechts staan

Slide 22 - Tekstslide

Toelichting
Nodig de leerlingen uit om na te denken over het uitsterven van een toch wel iconische soort: de olifant. (Negeer even het feit dat er meerdere soorten olifanten bestaan, benoem dit eventueel wel).

Laat leerlingen fysiek lopen naar links of naar rechts in het lokaal. Laat ze vervolgens argumenten uitwisselen passend bij hun keuze. Als leerlingen overtuigd raken door argumenten van 'de overkant' mogen ze uiteraard van kant / van mening wisselen.

Alternatief
Als deze werkvorm te uitdagend is voor de klas, kun je ook de volgende dia gebruiken. Hierbij geven de leerlingen via een 'poll' hun mening.

Hoe erg zou je het vinden als de olifant uitsterft?
meerdere soorten olifanten!
Voor het gemak gaan we uit van DE olifant. In werkelijkheid zijn er meerdere soorten, die niet allemaal tegelijk zullen uitsterven.
0 = niet erg, 100 = heel erg
0100

Slide 23 - Poll

Alternatief: 
Leerlingen moeten nu nadenken in hoeverre ze 'last hebben' van het uitsterven van een toch wel iconisch dier. 

Les 1. Wat is creativiteit?
DNA is het erfelijk materiaal. Alle organismen hebben het in hun cellen. Bij mensen (en olifanten) ligt het grootste deel in de celkern, maar een deel ligt in de mitochondriën (dat zijn de energiecentrales van elke cel).
Elke cel, van elk organisme, heeft energie nodig. Dus alle organismen moeten genen (stukken DNA) bezitten die het vrijmaken van energie regelen. Dat blijkt ook zo te zijn. Die genen liggen in de mitochondriën, en worden CO1-genen genoemd. Omdat alle organismen zo'n CO1-gen hebben wordt juist dit gen gebruikt voor DNA-verwantschapsonderzoek. Want door mutaties verschilt dit gen tussen individuen (een heel klein beetje) en tussen soorten (meer).
Bijvoorbeeld, tussen mensen onderling is het verschil in de DNA-code van het CO1-gen niet meer dan circa 2 procent. Maar het verschilt 9 tot 10 procent met de CO1-code van andere mensapen: Chimpansee en Bonobo. Die onderling weer 4 procent verschillen.

Bron: Nature Today (2024)
Hoe werkt dat DNA-onderzoek?
meer weten?
Lees deze dia als je meer wil weten over DNA-verwantschapsonderzoek!

Slide 24 - Tekstslide

Toelichting
Deze dia is bedoeld voor leerlingen (en docenten) die meer willen weten. Kan uiteraard overgeslagen worden.

Slide 25 - Video

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?
In deze les heb je het volgende geleerd:
- Je weet weer wat dominant, recessief, homozygoot, heterozygoot, gen en allel betekenen.
- Je weet weer hoe een stamboom werkt, en hoe je genotypen noteert.
- Je hebt geoefend met het aflezen van een grafiek.
- Je kunt uitleggen wat de problemen / risico's zijn van inteelt.
- Je kunt beargumenteren wat het nut is van matchmaking in dierentuinen.
- Je kunt uitleggen wat het begrip 'biodiversiteit' betekent en wat dit met inteelt te maken heeft.

Gefeliciteerd!

Slide 26 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Slide 27 - Tekstslide

Toelichting
Deze dia is bedoeld om leerlingen te helpen zich te oriënteren op vervolgopleidingen, hoewel dat vaak nog een ver-van-mijn-bed-show is. Onbekend maakt onbemind en op deze manier maken ze kennis met wellicht onbekende studierichtingen.

Les 1. Wat is creativiteit?
Meer weten?
Wellicht vond je dit een interessante les. Lees dan eens dit:

dr. M (Mirte) Bosse (Researcher (WUR)) doet onderzoek naar matchmaking in dierentuinen. (https://www.wur.nl/nl/nieuws/onderzoeker-mirte-bosse-in-gesprek-met-de-koning-over-belang-onderzoek-fokprogrammas.htm) 

Of lees eens: https://www.burgerszoo.nl/nieuws/2017/11/engelse-roggenvrouw-blijkt-niet-de-gewenste-match




Slide 28 - Tekstslide

Toelichting
Extra inspiratie voor geïnteresseerde leerlingen.
Les 1. Wat is creativiteit?
Bosse, M. (2023, 25 september). Matchmaking for zoo animals. WUR. https://www.wur.nl/nl/en/waardecreatie-samenwerking/animal-breeding-and-genomics/show-abgc/matchmaking-for-zoo-animals.htm

Greenfacts. (2006). Feiten over Biodiversiteit Samenvatting van het Millennium Ecosystem Assessment Biodiversiteitrapport. In greenfacts.org. https://www.greenfacts.org/nl/biodiversiteit/biodiversiteit-foldout.pdf

Jansen, P., & Benthem, M. v. (2008). Bosbeheer en Biodiversiteit. Utrecht: stichting Matrijs
Longfonds. (z.d.). Cystic fibrosis. longfonds.nl. Geraadpleegd op 12 juni 2024, van https://www.longfonds.nl/longziekten/cystic-fibrosis
Bronnen

Slide 29 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?
Nature Today. (2024, 10 maart). DNA-onderzoek van Naturalis ontdekt meerdere nieuwe soorten in Nederland. naturetoday.com. https://www.naturetoday.com/intl/nl/nature-reports/message/?msg=32016

Olby, R. (2024, 7 juni). Gregor Mendel | Biography, Experiments, & Facts. Encyclopedia Britannica. https://www.britannica.com/biography/Gregor-Mendel/Theoretical-interpretation

Universiteit van Nederland. (2023, 20 augustus). Zo voorkomt DNA dat de olifant uitsterft [Video]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=lLBQEdrE9us
Bronnen

Slide 30 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?
Check www.4tuschools.nl voor meer inspirerende lessen!

Slide 31 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies