Samenvatting: Evolutie
H1: De bewijzen voor evolutie
Wat is biologische evolutie?
1. Veranderingen in de eigenschappen van populaties van organismen die de levensduur van een
individueel organisme overstijgen (m.a.w. individuele organismen “evolueren niet”)
2. veranderingen in populaties die als evolutie beschouwd worden, zijn die verschillen die via het
genetisch materiaal van de ene op de andere generatie overgeërfd kunnen worden.
→ Dus mutaties in bv somatische cellen (vb in oog) leiden niet tot evolutie
3. verwijst naar de afstamming van alle levende organismen (soorten) van een
gemeenschappelijke voorouder
3 theorieën voor de geschiedenis v/h leven:
(Verticaal = soort blijft constant ; lijn buigt af = soort verandert van vorm)
Evolutie Transformationisme Creationisme
Vererving van verworven Soort geschapen in zijn huidige
eigenschappen. Vb dier strekt vorm en evolueert niet meer.
nek vaak uit → nek wordt langer Moderne vorm: “intelligent design”
Fylogenie → soort → populatie → individu
Bewijzen voor evolutie:
1. Het kan waargenomen worden
vb virussen kunnen heel snel evolueren
2. Het kan experimenteel aangetoond worden
vb koeien selectief voortplanten → geven steeds meer melk
vb onderlinge reproductie van muizen die snel tandbederf krijgen & onderlinge reproductie
van muizen die traag tandbederf krijgen → ontstaan van 2 “soorten”
3. Variaties binnen een soort kan tot soortvorming leiden
vb ringsoorten = reeks naburige populaties die zich geografisch in een cirkel rond een
onbewoonbaar gebied of barrière hebben verspreid → populaties aan 2 uiteinden kunnen
niet meer voortplanten door cumulatieve genetische verschillen (vb salamanders rond berg)
4. Morfologische gelijkenissen
vb voorpoten moderne Tetrapoda hebben 5 vingers
5. Organismen vertonen soms overblijfselen van gelijkenissen
vb bekkengordel bij walvis; achterpoten bij slangen
6. Soms voldoende fossiel bewijs + volgorde van verschijnen van fossielen is voorspeld door evolutie
7. Moleculaire gelijkenissen
1
, vb soorten hebben vaak gelijkaardige sets eiwitten
8. Fylogenie werkt
Computers kunnen obv DNA fylogenetische bomen reconstueren zonder het areaal van de
soorten te weten → toch komen soorten met zelfde areaal naast elkaar voor in boom
H2: Reconstructie van fylogenie
Fylogenie = toont de ancestrale verwantschappen tussen soorten → eigenschappen:
- Boom kan gedraaid worden en toch hetzelfde weergeven
- Verticale takken hebben geen waarde (enkel voor betere visualisatie) → gebeurtenis hier dus
ook nooit op aanduiden
- Geschat obv kenmerken → kan conflicterende info geven als je verschillende kenmerken
vergelijkt
Soorten bewijs:
1. Homoplasie = gelijkenis door onafhankelijke evolutie → vb wolven: marsupiaal vs placentaal; vleugels
bij vleermuizen en vogels (mechanisme hierachter = convergente evolutie) → onbetrouwbaar
2. Homologie = gelijkenis door gemeenschappelijke voorouder (maar kan ≠ functie) → betrouwbaar
• Ancestrale homologie (= plesiomorfie) = kenmerk dat al aanwezig was bij verre
gemeenschappelijke voorouder van een grotere groep organismen
• Afgeleide homologie (= synapomorfie) = “nieuwere” kenmerk en is uniek voor een kleinere
groep → meest betrouwbaar
Soorten groepen:
Monofyletisch Voorouder + alle afstammelingen Bepaald door synapomorfieën
Parafyletisch = voorouder + niet alle afstammelingen Vaak bepaald door plesiomorfieën
Polyfyletisch Omvat niet meest recent gemeenschappelijke voorouder Bepaald door homoplasieën
Snelle morfologische evolutie kan misleidend zijn:
Vb krokodil is meer verwant aan vogel dan aan hagedis → maar vogels sneller geëvolueerd
Unrooted vs rooted tree
- = Geen richting/startpunt evolutie (geen tijd) → enkel verwantschappen
- Manier om root van boom te bepalen: adhv outgroup
- # rooted bomen uit unrooted boom met s taxa = 2s – 3
Maximale parsimonie
2
, - = Maximale spaarzaamheid
- = Beste schatting vd ware fylogenie = degene die het minst # evolutionaire veranderingen heeft
- Soms meerdere oplossing → geen 100% zekerheid
- Lengte boom = # mutaties (voor alle eigenschappen samen) → boom met kleinste lengte = beste
Lengte tak
1. Cladogram: boom die enkel verwantschappen toont → uniforme taklengte
2. Phylogram: taklengte = het # mutaties (op die tak) met de data set waarmee de boom
gereconstrueerd werd.
Maximum likelihood = methode bepaalt de probabiliteit van een bepaalde dataset te observeren,
gegeven een fylogenetische boom, een waarschijnlijkheid om een bepaalde nucleotide
te zien, de waarschijnlijkheid een bepaalde mutatie te hebben, en andere factoren
(zoals de verschillende evolutieve snelheden van verschillende sites in uw dataset)
Fylogenie kan gebruikt worden om genduplicaties te reconstrueren (in boom van gen kijken!):
Boom 1: genen evolueren op zelfde manier bij parallelle takken
na een genduplicatie
Boom 2: genduplicatie gebeurde nadat 4 afsplitste
Boom 3: gen die tot 1 en 2 leidt is verloren gegaan bij B
H3: Variatie, Genetische drift & Natuurlijke selectie: de basis-mechanismen
voor evolutieve verandering
Intermezzo: genoom → proteoom
DNA (genoom) → transcriptie: mRNA (transcriptoom) → translatie: eiwitten (proteoom)
Transcriptiefactor = eiwit dat bindt aan specifieke DNA sequenties → reguleert transcriptie
Genetisch code = redundant: AZ bepaald door codon (3 basen) → mutatie leidt soms tot zelfde AZ
Hoe gebeurt evolutie moleculair?
Hoe?
1. Genoom niveau: DNA-replicatie in gameet → fout = mutatie
Lederberg experiment = bewijs mutaties ontstaan vóór omgevingsverandering, niet als reactie erop:
Hoe? Bacteriekolonies werden van ‘originele’ plaat op penicillineplaat geplaatst → kolonie X en Y
overleven → ‘originele’ plaat wordt ook gewassen met penicilline → zelfde kolonies overleven
→ conclusie: mutatie was dus al aanwezig voor contact met penicilline
Soorten mutaties:
• Puntmutatie → kan een/geen fenotypisch effect hebben
• Deletie
• Insertie
• frameshift mutatie → meestal verliest eiwit zijn vorm en dus ook functie
→ uitz. salamander: sodefrin precursor factor (feromoon) → genduplicatie → insertie (62
basenparen ≠ 3-veelvoud) in gedupliceerd gen → frameshift → bevat toevallig
herkenningsplaats voor knip-enzym → eiwit geknipt → 1 stuk = sodefrine (ander feromoon)
2. Transcriptoom niveau: alternative splicing
3. Andere niveaus:
3
H1: De bewijzen voor evolutie
Wat is biologische evolutie?
1. Veranderingen in de eigenschappen van populaties van organismen die de levensduur van een
individueel organisme overstijgen (m.a.w. individuele organismen “evolueren niet”)
2. veranderingen in populaties die als evolutie beschouwd worden, zijn die verschillen die via het
genetisch materiaal van de ene op de andere generatie overgeërfd kunnen worden.
→ Dus mutaties in bv somatische cellen (vb in oog) leiden niet tot evolutie
3. verwijst naar de afstamming van alle levende organismen (soorten) van een
gemeenschappelijke voorouder
3 theorieën voor de geschiedenis v/h leven:
(Verticaal = soort blijft constant ; lijn buigt af = soort verandert van vorm)
Evolutie Transformationisme Creationisme
Vererving van verworven Soort geschapen in zijn huidige
eigenschappen. Vb dier strekt vorm en evolueert niet meer.
nek vaak uit → nek wordt langer Moderne vorm: “intelligent design”
Fylogenie → soort → populatie → individu
Bewijzen voor evolutie:
1. Het kan waargenomen worden
vb virussen kunnen heel snel evolueren
2. Het kan experimenteel aangetoond worden
vb koeien selectief voortplanten → geven steeds meer melk
vb onderlinge reproductie van muizen die snel tandbederf krijgen & onderlinge reproductie
van muizen die traag tandbederf krijgen → ontstaan van 2 “soorten”
3. Variaties binnen een soort kan tot soortvorming leiden
vb ringsoorten = reeks naburige populaties die zich geografisch in een cirkel rond een
onbewoonbaar gebied of barrière hebben verspreid → populaties aan 2 uiteinden kunnen
niet meer voortplanten door cumulatieve genetische verschillen (vb salamanders rond berg)
4. Morfologische gelijkenissen
vb voorpoten moderne Tetrapoda hebben 5 vingers
5. Organismen vertonen soms overblijfselen van gelijkenissen
vb bekkengordel bij walvis; achterpoten bij slangen
6. Soms voldoende fossiel bewijs + volgorde van verschijnen van fossielen is voorspeld door evolutie
7. Moleculaire gelijkenissen
1
, vb soorten hebben vaak gelijkaardige sets eiwitten
8. Fylogenie werkt
Computers kunnen obv DNA fylogenetische bomen reconstueren zonder het areaal van de
soorten te weten → toch komen soorten met zelfde areaal naast elkaar voor in boom
H2: Reconstructie van fylogenie
Fylogenie = toont de ancestrale verwantschappen tussen soorten → eigenschappen:
- Boom kan gedraaid worden en toch hetzelfde weergeven
- Verticale takken hebben geen waarde (enkel voor betere visualisatie) → gebeurtenis hier dus
ook nooit op aanduiden
- Geschat obv kenmerken → kan conflicterende info geven als je verschillende kenmerken
vergelijkt
Soorten bewijs:
1. Homoplasie = gelijkenis door onafhankelijke evolutie → vb wolven: marsupiaal vs placentaal; vleugels
bij vleermuizen en vogels (mechanisme hierachter = convergente evolutie) → onbetrouwbaar
2. Homologie = gelijkenis door gemeenschappelijke voorouder (maar kan ≠ functie) → betrouwbaar
• Ancestrale homologie (= plesiomorfie) = kenmerk dat al aanwezig was bij verre
gemeenschappelijke voorouder van een grotere groep organismen
• Afgeleide homologie (= synapomorfie) = “nieuwere” kenmerk en is uniek voor een kleinere
groep → meest betrouwbaar
Soorten groepen:
Monofyletisch Voorouder + alle afstammelingen Bepaald door synapomorfieën
Parafyletisch = voorouder + niet alle afstammelingen Vaak bepaald door plesiomorfieën
Polyfyletisch Omvat niet meest recent gemeenschappelijke voorouder Bepaald door homoplasieën
Snelle morfologische evolutie kan misleidend zijn:
Vb krokodil is meer verwant aan vogel dan aan hagedis → maar vogels sneller geëvolueerd
Unrooted vs rooted tree
- = Geen richting/startpunt evolutie (geen tijd) → enkel verwantschappen
- Manier om root van boom te bepalen: adhv outgroup
- # rooted bomen uit unrooted boom met s taxa = 2s – 3
Maximale parsimonie
2
, - = Maximale spaarzaamheid
- = Beste schatting vd ware fylogenie = degene die het minst # evolutionaire veranderingen heeft
- Soms meerdere oplossing → geen 100% zekerheid
- Lengte boom = # mutaties (voor alle eigenschappen samen) → boom met kleinste lengte = beste
Lengte tak
1. Cladogram: boom die enkel verwantschappen toont → uniforme taklengte
2. Phylogram: taklengte = het # mutaties (op die tak) met de data set waarmee de boom
gereconstrueerd werd.
Maximum likelihood = methode bepaalt de probabiliteit van een bepaalde dataset te observeren,
gegeven een fylogenetische boom, een waarschijnlijkheid om een bepaalde nucleotide
te zien, de waarschijnlijkheid een bepaalde mutatie te hebben, en andere factoren
(zoals de verschillende evolutieve snelheden van verschillende sites in uw dataset)
Fylogenie kan gebruikt worden om genduplicaties te reconstrueren (in boom van gen kijken!):
Boom 1: genen evolueren op zelfde manier bij parallelle takken
na een genduplicatie
Boom 2: genduplicatie gebeurde nadat 4 afsplitste
Boom 3: gen die tot 1 en 2 leidt is verloren gegaan bij B
H3: Variatie, Genetische drift & Natuurlijke selectie: de basis-mechanismen
voor evolutieve verandering
Intermezzo: genoom → proteoom
DNA (genoom) → transcriptie: mRNA (transcriptoom) → translatie: eiwitten (proteoom)
Transcriptiefactor = eiwit dat bindt aan specifieke DNA sequenties → reguleert transcriptie
Genetisch code = redundant: AZ bepaald door codon (3 basen) → mutatie leidt soms tot zelfde AZ
Hoe gebeurt evolutie moleculair?
Hoe?
1. Genoom niveau: DNA-replicatie in gameet → fout = mutatie
Lederberg experiment = bewijs mutaties ontstaan vóór omgevingsverandering, niet als reactie erop:
Hoe? Bacteriekolonies werden van ‘originele’ plaat op penicillineplaat geplaatst → kolonie X en Y
overleven → ‘originele’ plaat wordt ook gewassen met penicilline → zelfde kolonies overleven
→ conclusie: mutatie was dus al aanwezig voor contact met penicilline
Soorten mutaties:
• Puntmutatie → kan een/geen fenotypisch effect hebben
• Deletie
• Insertie
• frameshift mutatie → meestal verliest eiwit zijn vorm en dus ook functie
→ uitz. salamander: sodefrin precursor factor (feromoon) → genduplicatie → insertie (62
basenparen ≠ 3-veelvoud) in gedupliceerd gen → frameshift → bevat toevallig
herkenningsplaats voor knip-enzym → eiwit geknipt → 1 stuk = sodefrine (ander feromoon)
2. Transcriptoom niveau: alternative splicing
3. Andere niveaus:
3
