Hoofdstuk 32: Diversiteit en evolutie van
bouwplan
Definitie
Definitie dier: “met zintuigen uitgerust meercellig organisme dat zijn energie verkrijgt uit andere dierlijke of
plantaardige organismen”
• heterotroof (herbivoor, carnivoor, omnivoor)
• meercellig (mitotische deling tijdens embryonale fase)
• flexibel celmembraan (cellen liggen vaak in matrix omgeven door fellogeencellen en zitten aan
elkaar door disjuncties)
• voortbewegen (maar is niet altijd zo, bv koraal zit vast): dit is omdat ze een zenuwstelsel hebben en
een skelet hebben waarop spieren kunnen aanhechten bijgevolg zijn alle vliegende organismen
sowieso dieren
• altijd seksuele voortplanting (sessiele eicel en bewegende zaadcel, geeft een zygote) (aseksueel kan
soms ook)
• vormen tijdens embryonale ontwikkeling een blastula (komt voort uit morula)
Bijkomende kenmerken: er is bestaat een grote diversiteit in vorm – dieren met (vertebraten) en zonder
ruggengraat (invertebraten = grootste deel) – veel verschillende habitatten (aquatisch vs. terrestrisch) – ze
hebben ook organisatie van cellen volgens specifieke functies (cellen → weefsels → organen)
Dieren moeten steeds 4 issues overkomen: Oplossing verschillend naargelang habitat &
morfologie/fysiologie en gecorreleerd met:
-milieu (aquatisch vs. terrestrisch) 1
-afmetingen (groot vs. klein)
-levenswijze (sessiel vs. vrijlevend)
, • verkrijgen voedsel en zuurstof
• verwijderen afvalstoffen
• evenwicht in water- en zoutbalans
• in stand houden van de soort
Variatie in lichaamsbouwplan
Verscheidenheid ontstaan in de loop van de evolutie: 5 basiskenmerken of sleutel-elementen die evolutie
van dieren onderliggen s = selectiedruk
Divergent: een bepaald kenmerk divergeert doorheen de evolutie naar en ander kenmerk a = animal
t = ??????
Convergent: kenmerken die op verschillende manier ontstaan in verschillende diersoorten maar die
hetzelfde tot uiting komen (bv vleugels bij vleermuizen en vogels)
1. Weefsels
Parazoa (sponzen = eenvoudigste dieren)
• Geen gedefinieerde weefsels en organen
• Komen voor als cel aggregaten
• Geen irreversibele differentiatie: er zijn wel verschillende cel types maar deze kunnen veranderen
van functie
Eumetazoa (alle andere dieren)
• Cnidaria zijn de eerste generatie Eumetazoa
• Gescheiden en goed afgelijnde weefsels (organen)
• Irreversibele differentiatie voor meeste celtypes: morfologie en functie zijn bepaald
• Embryonale cellen = totipotent (kunnen nog alles worden)
• MAAR tegenwoordig is het mogelijk om adulte cellen terug om te zetten naar stamcellen!
2. Symmetrie
Parazoa vertonen geen symmetrie, Eumetazoa wel
radiaal: lichaamsdelen zitten rond een centrale as -sectie in twee
gelijke delen in gelijk welk 2D vlak bvb bij Cnidaria:
zeeanemonen, kwallen, koralen
bilateraal: linker en rechterhelft zijn spiegelbeeld -alleen het
sagittale vlak deelt organisme in twee gelijke delen bvb Reptilia:
slangen, schildpadden, … Heeft voordeel: makkelijker in een
richting bewegen, specifieke organen op specifieke plaatsen en
celphalisatie (= evolutie van een specifieke hersenregio vooraan)
3. Lichaamsholte
Meeste dieren hebben 3 kiemlagen, behalve Parazoa (geen) en Cnidaria (enkel ecto- en endoderm).
• Buitenste ectoderm: bvb zenuwstelsel en huid (buitenste bedekking)
2
, • Middelste mesoderm: bvb spieren en skelet
• Binnenste endoderm: bvb spijsverteringsstelsel
Lichaamsholte = ruimte omgeven door mesoderm en gevormd
tijdens de embryonale ontwikkeling: ondersteunt de weefsels,
verdeelt materialen over het lichaam, is plaats van complexe
ontwikkelingsinteracties, laat ontwikkeling van
orgaansystemen toe.
→ acoelomaat (hebben geen lichaamsholte, ruimte tussen
meso-en endoderm is opgevuld met cellen en organisch
materiaal), pseudocoelomaat (hebben pseudocoel tussen
meso-en endoderm), coelomaat (vloeistof/gas bevattende
lichaamsholte volledig omgeven met mesoderm = coeloom =
omgeven door laagje epitheelcellen = peritoneum)
(bij ons is de holte opgevuld met gas, maar kan ook opgevuld
worden met iets anders)
Coelomata hebben een circulair systeem voor de aanvoer van
nutriënten, zuurstof en de afvoer van afvalproducten en CO2
→Open circulair systeem: bloed stroomt vanuit bloedvaten in
sinussen, vermengt met lichaamsvloeistof, komt terug terecht
in vaten op andere plaats in het lichaam
→ Gesloten circulair systeem: bloed beweegt voortdurend in bloedvaten, fysisch gescheiden van
lichaamsvochten: sneller en efficiënter transport mogelijk
4. Embryonale ontwikkeling
Basispatroon bij Bilateria: mitotische delingen van het ei vormen een holle bal van cellen (= blastula). Deze
stulpt in om een tweelagige bal te vormen met een blastoporus (= opening naar buitenwereld) en een
archenteron (= primitieve darm)
Protostomia (oermondigen): betekent “mond eerst” dus de mond ontwikkelde eerst vanuit de blastoporus,
anus later uit blastoporus of ander deel van het embryo: Platwormen, nematoden, anneliden, mollusken
arthopoden
Deuterostomia (nieuwmondigen): anus ontwikkelt eerst vanuit de blastoporus, mond uit ander deel van
embryo: chordata en echinodermaten
Andere embryonale verschillen:
• Klievingspatroon van cellen:
o Protostomia: spirale klieving
o Deuterostomia: radiale klieving
• Ontwikkelingsbestemming van cellen:
o Protostomia: al vanaf de eerste delingen ligt de bestemming van elke dochtercel vast, na
afsplitsing kan ze niet uitgroeien tot een individu – gedetermineerde klieving
o Deuterostomia: eerste celdelingen leveren identieke dochtercellen, elk van deze cellen kan
na afsplitsing nog altijd uitgroeien tot een volwaardig individu: hun bestemming is nog niet
bepaald, zijn totipotent – niet gedetermineerde klieving
• Organisatie van het coeloom:
o Protostomia: ontwikkelt eenvoudig en direct uit mesoderm
3
, o Deuterostomia: ontwikkelt indirect uit archenteron door invaginatie
5. Segmentatie van lichaamseenheden
= kenmerk van convergente evolutie
Voordelen:
• Lichaamsdelen kunnen apart en flexibeler bewogen worden
• laat redundante orgaansystemen toe zoals bvb bij Annelida = elk segment bevat alle adulte
orgaansystemen → schade aan een segment is niet fataal
Segmentatie ligt aan basis van organisatie: Arthropoda: kop, thorax, abdomen (soms gefusioneerd) en
Vertebraten: ruggengraat, spieren zijn gesegmenteerd (wij zijn dus ook gesegmenteerd)
Traditionele classificatie van dieren
Op basis van deze vorige kenmerken worden dieren opgedeeld in 36 stammen (gebaseerd op gelijkaardige
morfologische kenmerken en embryonale kenmerken), maar deze classificatie wordt constant aangepast:
er worden nog steeds nieuwe dieren ontdekt dus 36 is relatief
Metazoa (= voorouder van Parazoa en Eumetazoa) worden verdeeld in twee hoofdtakken:
• Parazoa: geen symmetrie en geen weefsels (= porifera, sponzen)
• Eumetazoa: symmetrie en weefsels
o Diploblastisch = 2 kiemcellagen (Cnidaria, neteldieren)
o Triploblastisch = 3 kiemcellagen
Deze classificatie moeten we NIET kennen → nieuwere studies tonen aan dat coeloom geen duidelijk
kenmerk is, want er waren niet eerst acoelomata en dan pseudocoelomata en dan coelomata!
4
, Actuele classificatie van dieren
Deze moeten we WEL KENNEN
Er is nu een nieuwere classificatie op basis van sequenties in het rRNA:
• Spiralia: omvang groeit continu gedurende hele leven (spiraalvormige klieving)
o Lophotrochozoa: vooral coelomata bvb Mollusca en Annelida
o Platyzoa: vooral acoelomata bvb Plathyhelminthes (platwormen)
• Ecdyzoa: vervellen om te kunnen groeien (hebben hard exoskelet)
o Nematoda: rondwormen
o Arthropoda: insecten, schaaldieren, …
Eukarya
Animalia
Chordata
Vertebraten
Mammalia
Rodentia
Sciuridae
Sciurus
Scurius carolinensis
Phylum Porifera
= Sponzen
Lichaamsopbouw
• Verschillende celtypes, geen weefsels
o geflagelleerde choanocyten
o amoebocyten –spongine & spicula vormen skelet
o afgeplatte wandcellen of pinacocyten
• Cellen zijn totipotent: ze kunnen van functie veranderen: differentiatie – dedifferentiatie -
redifferentiatie
• Geen symmetrie (meeste sponzen zien er wel uit als een vaas)
• Adult sessiel, larven vrij zwemmend
5
bouwplan
Definitie
Definitie dier: “met zintuigen uitgerust meercellig organisme dat zijn energie verkrijgt uit andere dierlijke of
plantaardige organismen”
• heterotroof (herbivoor, carnivoor, omnivoor)
• meercellig (mitotische deling tijdens embryonale fase)
• flexibel celmembraan (cellen liggen vaak in matrix omgeven door fellogeencellen en zitten aan
elkaar door disjuncties)
• voortbewegen (maar is niet altijd zo, bv koraal zit vast): dit is omdat ze een zenuwstelsel hebben en
een skelet hebben waarop spieren kunnen aanhechten bijgevolg zijn alle vliegende organismen
sowieso dieren
• altijd seksuele voortplanting (sessiele eicel en bewegende zaadcel, geeft een zygote) (aseksueel kan
soms ook)
• vormen tijdens embryonale ontwikkeling een blastula (komt voort uit morula)
Bijkomende kenmerken: er is bestaat een grote diversiteit in vorm – dieren met (vertebraten) en zonder
ruggengraat (invertebraten = grootste deel) – veel verschillende habitatten (aquatisch vs. terrestrisch) – ze
hebben ook organisatie van cellen volgens specifieke functies (cellen → weefsels → organen)
Dieren moeten steeds 4 issues overkomen: Oplossing verschillend naargelang habitat &
morfologie/fysiologie en gecorreleerd met:
-milieu (aquatisch vs. terrestrisch) 1
-afmetingen (groot vs. klein)
-levenswijze (sessiel vs. vrijlevend)
, • verkrijgen voedsel en zuurstof
• verwijderen afvalstoffen
• evenwicht in water- en zoutbalans
• in stand houden van de soort
Variatie in lichaamsbouwplan
Verscheidenheid ontstaan in de loop van de evolutie: 5 basiskenmerken of sleutel-elementen die evolutie
van dieren onderliggen s = selectiedruk
Divergent: een bepaald kenmerk divergeert doorheen de evolutie naar en ander kenmerk a = animal
t = ??????
Convergent: kenmerken die op verschillende manier ontstaan in verschillende diersoorten maar die
hetzelfde tot uiting komen (bv vleugels bij vleermuizen en vogels)
1. Weefsels
Parazoa (sponzen = eenvoudigste dieren)
• Geen gedefinieerde weefsels en organen
• Komen voor als cel aggregaten
• Geen irreversibele differentiatie: er zijn wel verschillende cel types maar deze kunnen veranderen
van functie
Eumetazoa (alle andere dieren)
• Cnidaria zijn de eerste generatie Eumetazoa
• Gescheiden en goed afgelijnde weefsels (organen)
• Irreversibele differentiatie voor meeste celtypes: morfologie en functie zijn bepaald
• Embryonale cellen = totipotent (kunnen nog alles worden)
• MAAR tegenwoordig is het mogelijk om adulte cellen terug om te zetten naar stamcellen!
2. Symmetrie
Parazoa vertonen geen symmetrie, Eumetazoa wel
radiaal: lichaamsdelen zitten rond een centrale as -sectie in twee
gelijke delen in gelijk welk 2D vlak bvb bij Cnidaria:
zeeanemonen, kwallen, koralen
bilateraal: linker en rechterhelft zijn spiegelbeeld -alleen het
sagittale vlak deelt organisme in twee gelijke delen bvb Reptilia:
slangen, schildpadden, … Heeft voordeel: makkelijker in een
richting bewegen, specifieke organen op specifieke plaatsen en
celphalisatie (= evolutie van een specifieke hersenregio vooraan)
3. Lichaamsholte
Meeste dieren hebben 3 kiemlagen, behalve Parazoa (geen) en Cnidaria (enkel ecto- en endoderm).
• Buitenste ectoderm: bvb zenuwstelsel en huid (buitenste bedekking)
2
, • Middelste mesoderm: bvb spieren en skelet
• Binnenste endoderm: bvb spijsverteringsstelsel
Lichaamsholte = ruimte omgeven door mesoderm en gevormd
tijdens de embryonale ontwikkeling: ondersteunt de weefsels,
verdeelt materialen over het lichaam, is plaats van complexe
ontwikkelingsinteracties, laat ontwikkeling van
orgaansystemen toe.
→ acoelomaat (hebben geen lichaamsholte, ruimte tussen
meso-en endoderm is opgevuld met cellen en organisch
materiaal), pseudocoelomaat (hebben pseudocoel tussen
meso-en endoderm), coelomaat (vloeistof/gas bevattende
lichaamsholte volledig omgeven met mesoderm = coeloom =
omgeven door laagje epitheelcellen = peritoneum)
(bij ons is de holte opgevuld met gas, maar kan ook opgevuld
worden met iets anders)
Coelomata hebben een circulair systeem voor de aanvoer van
nutriënten, zuurstof en de afvoer van afvalproducten en CO2
→Open circulair systeem: bloed stroomt vanuit bloedvaten in
sinussen, vermengt met lichaamsvloeistof, komt terug terecht
in vaten op andere plaats in het lichaam
→ Gesloten circulair systeem: bloed beweegt voortdurend in bloedvaten, fysisch gescheiden van
lichaamsvochten: sneller en efficiënter transport mogelijk
4. Embryonale ontwikkeling
Basispatroon bij Bilateria: mitotische delingen van het ei vormen een holle bal van cellen (= blastula). Deze
stulpt in om een tweelagige bal te vormen met een blastoporus (= opening naar buitenwereld) en een
archenteron (= primitieve darm)
Protostomia (oermondigen): betekent “mond eerst” dus de mond ontwikkelde eerst vanuit de blastoporus,
anus later uit blastoporus of ander deel van het embryo: Platwormen, nematoden, anneliden, mollusken
arthopoden
Deuterostomia (nieuwmondigen): anus ontwikkelt eerst vanuit de blastoporus, mond uit ander deel van
embryo: chordata en echinodermaten
Andere embryonale verschillen:
• Klievingspatroon van cellen:
o Protostomia: spirale klieving
o Deuterostomia: radiale klieving
• Ontwikkelingsbestemming van cellen:
o Protostomia: al vanaf de eerste delingen ligt de bestemming van elke dochtercel vast, na
afsplitsing kan ze niet uitgroeien tot een individu – gedetermineerde klieving
o Deuterostomia: eerste celdelingen leveren identieke dochtercellen, elk van deze cellen kan
na afsplitsing nog altijd uitgroeien tot een volwaardig individu: hun bestemming is nog niet
bepaald, zijn totipotent – niet gedetermineerde klieving
• Organisatie van het coeloom:
o Protostomia: ontwikkelt eenvoudig en direct uit mesoderm
3
, o Deuterostomia: ontwikkelt indirect uit archenteron door invaginatie
5. Segmentatie van lichaamseenheden
= kenmerk van convergente evolutie
Voordelen:
• Lichaamsdelen kunnen apart en flexibeler bewogen worden
• laat redundante orgaansystemen toe zoals bvb bij Annelida = elk segment bevat alle adulte
orgaansystemen → schade aan een segment is niet fataal
Segmentatie ligt aan basis van organisatie: Arthropoda: kop, thorax, abdomen (soms gefusioneerd) en
Vertebraten: ruggengraat, spieren zijn gesegmenteerd (wij zijn dus ook gesegmenteerd)
Traditionele classificatie van dieren
Op basis van deze vorige kenmerken worden dieren opgedeeld in 36 stammen (gebaseerd op gelijkaardige
morfologische kenmerken en embryonale kenmerken), maar deze classificatie wordt constant aangepast:
er worden nog steeds nieuwe dieren ontdekt dus 36 is relatief
Metazoa (= voorouder van Parazoa en Eumetazoa) worden verdeeld in twee hoofdtakken:
• Parazoa: geen symmetrie en geen weefsels (= porifera, sponzen)
• Eumetazoa: symmetrie en weefsels
o Diploblastisch = 2 kiemcellagen (Cnidaria, neteldieren)
o Triploblastisch = 3 kiemcellagen
Deze classificatie moeten we NIET kennen → nieuwere studies tonen aan dat coeloom geen duidelijk
kenmerk is, want er waren niet eerst acoelomata en dan pseudocoelomata en dan coelomata!
4
, Actuele classificatie van dieren
Deze moeten we WEL KENNEN
Er is nu een nieuwere classificatie op basis van sequenties in het rRNA:
• Spiralia: omvang groeit continu gedurende hele leven (spiraalvormige klieving)
o Lophotrochozoa: vooral coelomata bvb Mollusca en Annelida
o Platyzoa: vooral acoelomata bvb Plathyhelminthes (platwormen)
• Ecdyzoa: vervellen om te kunnen groeien (hebben hard exoskelet)
o Nematoda: rondwormen
o Arthropoda: insecten, schaaldieren, …
Eukarya
Animalia
Chordata
Vertebraten
Mammalia
Rodentia
Sciuridae
Sciurus
Scurius carolinensis
Phylum Porifera
= Sponzen
Lichaamsopbouw
• Verschillende celtypes, geen weefsels
o geflagelleerde choanocyten
o amoebocyten –spongine & spicula vormen skelet
o afgeplatte wandcellen of pinacocyten
• Cellen zijn totipotent: ze kunnen van functie veranderen: differentiatie – dedifferentiatie -
redifferentiatie
• Geen symmetrie (meeste sponzen zien er wel uit als een vaas)
• Adult sessiel, larven vrij zwemmend
5
