Samenvatting Inleiding tot de Levenswetenschappen

Hoofdstuk 1A: Wetenschappelijk kader van de biologie

II. Van observatie tot experiment en publicatie

II.1 Een voorbeeld uit de dagelijkse praktijk van het wetenschappelijk
onderzoek in de biologie
 Doctoraat van Pieter Johnson
 Waarneming: boomkikkers met een extra paar poten
 Vraagstelling: wat is de oorzaak van deze misvorming
1. Hypothese opstellen
 Vervuiling?
 Omgevingsfactoren?
2. Wetenschappelijke observatie van het veld
 Bestuderen van 35 vijvers waar misvormde kikkers voorkomen
 13/35 vijvers bezitten boomkikkers
 4/35 bevatten misvormde kikkers
 Na analyse water: geen overdreven hoeveelheden pesticiden,
industriële chemicaliën of zware metalen  vervuiling
 Hij liet 4 eitjes uitkomen in labo, die waren normaal
 Studie naar zoetwaterslak doe voorkwam in vijvers
 Fungeerde als gastheer voor talrijke parasieten
3. Nieuwe werkhypothese
 Johnson vond een platworm (Ribeiroia) die de zoetwaterslak als
tussengastheer gebruikte
4. Gecontroleerde experimentele opstelling in het labo
 Kikkerdrillen verzamelen van vijvers met en zonder parasiet
 Laten broeden in en zonder afwezigheid van de parasiet
 85% vertoonde misvorming
 Verdere experimenten met tijdkinetiek toonden
 Moment infectie parasiet is cruciaal
 Infectie moet gebeuren voor de aanleg van de poten
5. Conclusie
 Formuleren van waarom wel misvorming en waarom niet
 De misvormingen worden veroorzaakt door Ribeiroia wanneer de
infectie gebeurde voor de aanleg van de achterste poten

II.2 Wetenschappelijke kennis wordt opgebouwd via publicaties

PubMed gegevensbank, impactfactoren & citatiehalfwaardetijden van
tijdschriften
 Impactfactor: het aantal keren dat een artikel van een bepaald tijdschrift aangehaald
wordt door andere artikels in 2 jaar na publicatie
 Citatiehalfwaardetijd: mediaan van de citatieleeftijd van de artikels van een bepaald
tijdschrift



1
Emma Sinnaeve Levenswetenschappen

,Hoofdstuk 1B: Evolutionair kader van de biologie

I. Wat is leven?
 Definitie leven
o Een georganiseerde genetische eenheid die in staat is tot metabolisme,
voortplanting en evolutie (korte definitie van leven)
o Leven is wat gemeenschappelijk is aan alle levende wezens (algemene en
pragmatische definitie)

 O.b.v. 2de definitie. Wat is dan gemeenschappelijk tussen onszelf & de Escherichia coli
o Escherichia coli = anaerobe bacterie, die geen celkern of andere organellen
bevat
o Gemeenschappelijk:
1) Cel als basis van opbouw
2) Overeenkomst in metabolisme
3) Afhankelijk van dezelfde processen die energie uit omgeving halen &
omzetten naar bruikbaar materiaal & arbeid
4) Dezelfde genetische taal & code
 We bezitten hetzelfde bouwplan
 Alle organismen zijn tenslotte afkomstig van dezelfde voorouder
o Verschillen door evolutie en reproductie

I.1 Hoe manifesteert leven zich op aarde?
 Gemeenschappelijke kenmerken van leven
1) Metabolisme
 Groei & differentiatie
 Overleven als een open systeem door interactie met de omgeving
 In stand houden van een stabiel intern milieu door homeostase
2) Reproductie/voortplanting
3) Evolutie

I.1.1 Leven is abundant (= overal aanwezig)
 Leven bepaald door:
o Atmosfeer (lucht)
o Hydrosfeer (water)
o Lithosfeer (bodem)
o Biosfeer (leven)
 Verschillende sferen beïnvloeden elkaar: vooral actieve biosfeer
1) Atmosfeerchemie en temperatuur beïnvloedt aanwezigheid en functioneren
van organismen
2) Atmosfeerchemie en temperatuur bepaalt verwering van rotsen
3) Atmosfeertemperatuur bepaalt verdamping van water
4) Fotosynthese bepaalt O2/CO2 concentraties in atmosfeer
5) Planten zorgen voor evaporatie van water uit de bodem
6) Planten dragen bij tot de (fysische en chemische) verwering van rotsen,
dierlijke en micro-organismen bepalen de bodemkwaliteit

2
Emma Sinnaeve Levenswetenschappen

, 7) Verwering en erosie van geosfeer zorgt voor de nodige mineralen voor de
organismen
8) Vulkanische activiteit is een belangrijke bron van CO2 in de atmosfeer
9) Verwering en erosie van de geosfeer zorgt afvoer van mineralen en
chemische elementen in de hydrosfeer
10) Regenval en afwatering zorgt voor verwering en erosie
11) Beschikbaarheid van water bepaalt de plantengroei
12) Oceanen bepalen de verplaatsingen in de atmosfeer en de opname van CO2

I.1.2 Leven is complex

I.1.2.1 Leven vertoont verschillende organisatieniveaus
1. Biosfeer: verzameling van alle ecosystemen op aarde
2. Ecosysteem: geheel van soorten in een bepaalde omgeving (biosfeer) in interactie
met de abiotische (niet-levende) omgevingscomponenten (licht, sferen)
o Bijna alle huidige ecosystemen aangedreven door zonne-energie
3. Ecosyteem wordt bevolkt door verschillende soorten die samen een
levensgemeenschap vormen
4. Elke soort bestaat uit 1 of meerdere populaties
5. Organisme: individu waaruit populaties bestaan
6. Organisme opgebouwd uit organen
7. Organen opgebouwd uit weefsels
8. Weefsels bestaan uit cellen
9. Cellen bestaan uit anorganische stoffen en biomoleculen

Wereld buiten onszelfd even groot als wereld in onszelf!! (in dezelfde orgdegrootte: 10 7)




3
Emma Sinnaeve Levenswetenschappen

, I.1.2.2 De complexiteit en de organisatieniveaus van het leven vertonen emergente
eigenschappen
 Definities
o Emergente eigenschappen
 = nieuwe, bijkomende eigenschappen die ontstaan bij hogere
organisatieniveaus
 Wanneer we opklimmen in de hiërarchie van de organisatieniveaus
duiken er nieuwe eigenschappen op die niet aanwezig waren bij de
lagere
 Bij hogere organisatieniveaus is de informatie-inhoud en de
complexiteit dus toegenomen
o Emergentie = transitie van een lager OGN, naar een hoger OGN
o Decompositie = transitie van een hoger OGN, naar een lager OGN




 Tweede Wet van de Thermodynamica
o bij een geïsoleerd systeem neemt de entropie (= wanorde) toe als een
verandering spontaan is (∆ S> 0)
o ‘spontane’ neiging van leven om zich te organiseren in complexe structuren
met lage entropie spreekt deze wet tegen (bv eiwitten die zich spontaan
opplooien  hydrofoob effect)
o Het heelal streeft naar de hoogst mogelijke wanorde

 Leven staat in tegenstelling van die wet
o Bij hogere organisatieniveaus: lagere entropie, meer orde & hogere
informatie-inhoud
o MAAR die wet geldt bij een gesloten systeem (nl het heelal) & leven is een
open systeem  wet niet van toepassing

 Leven dus enkel mogelijk door constante input van materie/energie/informatie
o Warmtestralen verhogen de entropie van de zon
o Toename in entropie in de omgeving compenseert de daling van de entropie
in het leven

 Evolutie zorgt voor een stijging van complexiteit
o Bv genoomgroottes nemen toe ( meer informatie)




4
Emma Sinnaeve Levenswetenschappen