Evolutie – examen
Historische achtergrond (H1)
1. De Griekse filosofen
- Natuurfilosofen
Leven is ontstaan door natuurlijke oorzaken, niet door een goddelijk
schepping.
De oorzaken niet teleologisch (gaat ervan uit dat er een doeloorzaak of
doel is bij alles wat bestaat).
Er is geen evolutie.
- Hippocrates
Observatie en empirische benadering
Kenmerken zijn overerfbaar
Klimaat is verantwoordelijk voor verschillen
Creationisme: religieus geloof dat alles wat bestaat, het universum en het
leven, is ontstaan na een daad van goddelijke schepping.
2. Ontwikkeling van de moderne wetenschappen
- Buffon
Buffon verdedigd zijn stellingname tegen het idee van gemeenschappelijke
afkomst met deze argumenten:
Zolang de mens leeft zijn er nooit nieuwe soorten ontstaan.
Hybriden zijn onvruchtbaar en zijn daarom geen nieuwe soort.
Er zijn geen tussenvormen van organismen die een gemeenschappelijke
afkomst hebben.
Dit zijn nog argumenten die hij gebruikte:
Levende materie is ontstaan door spontane chemische processen.
Moule intérieure: spontane combinatie tussen moleculen tot het eerste
individu van een soort.
Omstandigheden induceren het ontstaan van variëteiten.
De meeste variatie is niet genetisch, maar bepaald door omgeving.
- Lamarck
Deze oorzaken waren volgens hem verantwoordelijk voor de graduele overgang
van de ene soort in de andere:
Intrinsieke kracht om te streven naar een steeds grotere complexiteit.
Intrinsieke capaciteit om te reageren op de omgevingsomstandigheden.
Hij geloofde dat aanpassingen overerfbaar waren.
- Wallace
Wallace stelde dat de evolutie van de mens afwijkt van de evolutie van andere
dieren, omdat de hersenen van de mens zich veel verder ontwikkeld hadden dan
nodig was in hun aanvankelijke omgeving.
- Darwin
Natuurlijke selectie is het differentieel reproductief succes.
Natuurlijke selectie wordt veroorzaakt door interactie met
milieuomstandigheden (variatie).
Het resultaat van natuurlijke selectie is adaptatie.
Verschillende populaties kunnen divergeren, nieuwe soorten ontstaan,
maar er sterven er ook uit.
Veranderingen gebeuren gradueel.
Mutationisme: mutaties zijn de drijvende kracht. Een nieuw-ontstaan, gunstig
allel verspreid zich bliksemsnel door de populatie.
Populatiegenetica:
, Verschillende factoren beïnvloeden de verspreiding van allelen binnen
populaties.
Niet het individu, maar de gene pool is belangrijk.
Evolutie is de veranderingen van allelfrequenties in populaties.
- Neo-Darwinise
Gescheiden populaties divergeren door het opstapelen van genetische
verschillen, tot zij verschillende soorten vormen.
Natuurlijke selectie is de belangrijkste oorzaak van verschillen.
Evolutie van populaties (H5)
1. Wat is een populatie?
Populatie: groep organismen van dezelfde soort op een beperkte oppervlakte,
waarbij elk individu de mogelijkheid heeft om te paren met eender welk ander
individu.
Subpopulatie: deze eenheden zijn onderhevig aan veranderingen van
allelfrequenties en adaptieve evolutie doet zich hiervoor.
Verschil tussen populaties: verschil in allelfrequenties.
Variatie binnen populaties: genetische variatie en niet-genetische variatie.
2. Variatie binnen populaties
- Morfologische variatie
Meristische kenmerken (bv: aantal wervels)
Kwantitatieve kenmerken (bv: lengte)
Kwalitatieve kenmerken (bv: aanwezigheid staart)
Continue kenmerken (bv: lengte varieert binnen een populatie)
Discontinue kenmerken (bv: oogkleur)
- Genetische variatie: proteïnen
Allozymen: verschillende proteïnen (met dezelfde functie).
Gelelectroforese: eiwit van verschillende individuen wordt opgezuiverd en de
allozymen worden gescheiden (volgens grootte of lading). Het is een geschikte
techniek om polymorfisme (verschillende vormen) op te sporen, maar de
resultaten zijn niet altijd representatief. Er worden 3 parameters gebruikt om de
mate van genetische variatie te kwantificeren.
Proportie polymorfe loci (P)
Polymorfe locus: elke locus waarvan er meer dan 1 allel in de populatie
aanwezig is. Als minder dan 95% van de allelen identiek zijn. Dit aantal wordt
bepaald door het aantal polymorfe loci te delen door het aantal onderzochte loci.
Monomorfe locus: degene zonder allelen. Wanneer er meer dan 95% van de
allelen identiek zijn dus.
Heterozygositeit (H)
Heterozygositeit: de proportie heterozygoten voor de onderzochte loci binnen
de populatie.
Proportie heterozygotie loci/individu
Proportie heterozygote loci/individu: gemiddelde van de proportie
heterozygoten die per individu wordt waargenomen.
We kunnen vaststellen dat de meeste soorten een hoge graad variatie hebben in
hun proteïnen. Dit spreekt het klassieke model tegen.
, Klassiek model: weinig genetische variatie binnen populaties omdat door
natuurlijke selectie alleen de best aangepaste genotypen zullen overleven. Het
aantal polymorfismen is laag.
Neutraal model: genetische variatie binnen een soort is hoog zodat een
populatie voldoende flexibel is als het te maken zou krijgen met slechte
milieuomstandigheden.
Onderschatting van variatie: de oorzaak van de onderschatting komt doordat
conventionele eletroforesetechnieken bepaalde aminozuursubstituties niet
detecteren. Dit los je op door de pH of temperatuur aan te passen. Meer
nauwgezette technieken leiden tot de ontdekking van bijkomende allelen in
genen waarvan men al wist dat ze polymorf waren, wat leidt tot een hogere
schatting van de heterozygotie.
- Genetische variatie: DNA-proteïnen.
Stille polymorfismen: onmogelijkheid om variatie op te sporen in stukken van
het DNA die de aminozuursequenties van eiwitten niet veranderen.
Niet-coderende polymorfismen: worden teruggevonden in niet coderende
regio’s. Stille en niet-coderende polymorfismen kunnen een effect hebben op het
gehele organisme waardoor ze toch onderhevig zijn aan natuurlijke selectie.
Synonieme veranderingen: worden teruggevonden in een coderende regio
maar de aminozuursequentie wijzigt niet. Bijvoorbeeld in 3 de codonposities.
Nucleotidenpolymorfisme (): proportie van het aantal
nucleotidensites waarvan men verwacht dat ze polymorf zijn.
Hoe groter , hoe groter de mate van polymorfisme.
Nucleotidendiversiteit (): aantal geobserveerde
paarsgewijze verschillen gedeeld door het aantal paarsgewijze
vergelijkingen.
Restrictionfragment length polymorphisms (RFLP’s)
Restrictie-enzym: enzym dat welbepaalde plaatsen op het DNA herkent, en het
DNA op die plek doorknipt. Meestal zijn deze maar 5 nucleotiden lang.
Restrictiefragmenten: de restrictie-enzymen knippen het DNA in verschillende
dubbelstrengige fragmenten die van verschillende lengte kunnen zijn. Deze
fragmenten kunnen gescheiden worden door de gelelectroforese.
Restriction fragment length polymorphisms: hebben betrekking tot de korte
sequenties die door het restrictie-enzym worden herkend. We kunnen hiermee
de mate van verschil tussen genomen schatten. Ze erven op dezelfde manier
over als elk ander kenmerk. Ze resulteren niet in verschillen in het fenotype,
behalve dan in het bandenpatroon na een restrictieanalyse.
DNA length polymorphisms
DNA length polymorphisms: variaties in de lengte van een gen in individuen
van dezelfde populatie. Deze ontstaan door deletie en insertie van nucleotiden
in/uit een sequentie. De insertie of deletie in exons verandert het reading
frame, dus ook de structuur van de proteïne waardoor ze in de flanking
regions voorkomen. Hierdoor is de selectiedruk tegen inserties en deleties in
exons zeer hoog.
Microsatellieten of short tandem repeats (STR’s)
Historische achtergrond (H1)
1. De Griekse filosofen
- Natuurfilosofen
Leven is ontstaan door natuurlijke oorzaken, niet door een goddelijk
schepping.
De oorzaken niet teleologisch (gaat ervan uit dat er een doeloorzaak of
doel is bij alles wat bestaat).
Er is geen evolutie.
- Hippocrates
Observatie en empirische benadering
Kenmerken zijn overerfbaar
Klimaat is verantwoordelijk voor verschillen
Creationisme: religieus geloof dat alles wat bestaat, het universum en het
leven, is ontstaan na een daad van goddelijke schepping.
2. Ontwikkeling van de moderne wetenschappen
- Buffon
Buffon verdedigd zijn stellingname tegen het idee van gemeenschappelijke
afkomst met deze argumenten:
Zolang de mens leeft zijn er nooit nieuwe soorten ontstaan.
Hybriden zijn onvruchtbaar en zijn daarom geen nieuwe soort.
Er zijn geen tussenvormen van organismen die een gemeenschappelijke
afkomst hebben.
Dit zijn nog argumenten die hij gebruikte:
Levende materie is ontstaan door spontane chemische processen.
Moule intérieure: spontane combinatie tussen moleculen tot het eerste
individu van een soort.
Omstandigheden induceren het ontstaan van variëteiten.
De meeste variatie is niet genetisch, maar bepaald door omgeving.
- Lamarck
Deze oorzaken waren volgens hem verantwoordelijk voor de graduele overgang
van de ene soort in de andere:
Intrinsieke kracht om te streven naar een steeds grotere complexiteit.
Intrinsieke capaciteit om te reageren op de omgevingsomstandigheden.
Hij geloofde dat aanpassingen overerfbaar waren.
- Wallace
Wallace stelde dat de evolutie van de mens afwijkt van de evolutie van andere
dieren, omdat de hersenen van de mens zich veel verder ontwikkeld hadden dan
nodig was in hun aanvankelijke omgeving.
- Darwin
Natuurlijke selectie is het differentieel reproductief succes.
Natuurlijke selectie wordt veroorzaakt door interactie met
milieuomstandigheden (variatie).
Het resultaat van natuurlijke selectie is adaptatie.
Verschillende populaties kunnen divergeren, nieuwe soorten ontstaan,
maar er sterven er ook uit.
Veranderingen gebeuren gradueel.
Mutationisme: mutaties zijn de drijvende kracht. Een nieuw-ontstaan, gunstig
allel verspreid zich bliksemsnel door de populatie.
Populatiegenetica:
, Verschillende factoren beïnvloeden de verspreiding van allelen binnen
populaties.
Niet het individu, maar de gene pool is belangrijk.
Evolutie is de veranderingen van allelfrequenties in populaties.
- Neo-Darwinise
Gescheiden populaties divergeren door het opstapelen van genetische
verschillen, tot zij verschillende soorten vormen.
Natuurlijke selectie is de belangrijkste oorzaak van verschillen.
Evolutie van populaties (H5)
1. Wat is een populatie?
Populatie: groep organismen van dezelfde soort op een beperkte oppervlakte,
waarbij elk individu de mogelijkheid heeft om te paren met eender welk ander
individu.
Subpopulatie: deze eenheden zijn onderhevig aan veranderingen van
allelfrequenties en adaptieve evolutie doet zich hiervoor.
Verschil tussen populaties: verschil in allelfrequenties.
Variatie binnen populaties: genetische variatie en niet-genetische variatie.
2. Variatie binnen populaties
- Morfologische variatie
Meristische kenmerken (bv: aantal wervels)
Kwantitatieve kenmerken (bv: lengte)
Kwalitatieve kenmerken (bv: aanwezigheid staart)
Continue kenmerken (bv: lengte varieert binnen een populatie)
Discontinue kenmerken (bv: oogkleur)
- Genetische variatie: proteïnen
Allozymen: verschillende proteïnen (met dezelfde functie).
Gelelectroforese: eiwit van verschillende individuen wordt opgezuiverd en de
allozymen worden gescheiden (volgens grootte of lading). Het is een geschikte
techniek om polymorfisme (verschillende vormen) op te sporen, maar de
resultaten zijn niet altijd representatief. Er worden 3 parameters gebruikt om de
mate van genetische variatie te kwantificeren.
Proportie polymorfe loci (P)
Polymorfe locus: elke locus waarvan er meer dan 1 allel in de populatie
aanwezig is. Als minder dan 95% van de allelen identiek zijn. Dit aantal wordt
bepaald door het aantal polymorfe loci te delen door het aantal onderzochte loci.
Monomorfe locus: degene zonder allelen. Wanneer er meer dan 95% van de
allelen identiek zijn dus.
Heterozygositeit (H)
Heterozygositeit: de proportie heterozygoten voor de onderzochte loci binnen
de populatie.
Proportie heterozygotie loci/individu
Proportie heterozygote loci/individu: gemiddelde van de proportie
heterozygoten die per individu wordt waargenomen.
We kunnen vaststellen dat de meeste soorten een hoge graad variatie hebben in
hun proteïnen. Dit spreekt het klassieke model tegen.
, Klassiek model: weinig genetische variatie binnen populaties omdat door
natuurlijke selectie alleen de best aangepaste genotypen zullen overleven. Het
aantal polymorfismen is laag.
Neutraal model: genetische variatie binnen een soort is hoog zodat een
populatie voldoende flexibel is als het te maken zou krijgen met slechte
milieuomstandigheden.
Onderschatting van variatie: de oorzaak van de onderschatting komt doordat
conventionele eletroforesetechnieken bepaalde aminozuursubstituties niet
detecteren. Dit los je op door de pH of temperatuur aan te passen. Meer
nauwgezette technieken leiden tot de ontdekking van bijkomende allelen in
genen waarvan men al wist dat ze polymorf waren, wat leidt tot een hogere
schatting van de heterozygotie.
- Genetische variatie: DNA-proteïnen.
Stille polymorfismen: onmogelijkheid om variatie op te sporen in stukken van
het DNA die de aminozuursequenties van eiwitten niet veranderen.
Niet-coderende polymorfismen: worden teruggevonden in niet coderende
regio’s. Stille en niet-coderende polymorfismen kunnen een effect hebben op het
gehele organisme waardoor ze toch onderhevig zijn aan natuurlijke selectie.
Synonieme veranderingen: worden teruggevonden in een coderende regio
maar de aminozuursequentie wijzigt niet. Bijvoorbeeld in 3 de codonposities.
Nucleotidenpolymorfisme (): proportie van het aantal
nucleotidensites waarvan men verwacht dat ze polymorf zijn.
Hoe groter , hoe groter de mate van polymorfisme.
Nucleotidendiversiteit (): aantal geobserveerde
paarsgewijze verschillen gedeeld door het aantal paarsgewijze
vergelijkingen.
Restrictionfragment length polymorphisms (RFLP’s)
Restrictie-enzym: enzym dat welbepaalde plaatsen op het DNA herkent, en het
DNA op die plek doorknipt. Meestal zijn deze maar 5 nucleotiden lang.
Restrictiefragmenten: de restrictie-enzymen knippen het DNA in verschillende
dubbelstrengige fragmenten die van verschillende lengte kunnen zijn. Deze
fragmenten kunnen gescheiden worden door de gelelectroforese.
Restriction fragment length polymorphisms: hebben betrekking tot de korte
sequenties die door het restrictie-enzym worden herkend. We kunnen hiermee
de mate van verschil tussen genomen schatten. Ze erven op dezelfde manier
over als elk ander kenmerk. Ze resulteren niet in verschillen in het fenotype,
behalve dan in het bandenpatroon na een restrictieanalyse.
DNA length polymorphisms
DNA length polymorphisms: variaties in de lengte van een gen in individuen
van dezelfde populatie. Deze ontstaan door deletie en insertie van nucleotiden
in/uit een sequentie. De insertie of deletie in exons verandert het reading
frame, dus ook de structuur van de proteïne waardoor ze in de flanking
regions voorkomen. Hierdoor is de selectiedruk tegen inserties en deleties in
exons zeer hoog.
Microsatellieten of short tandem repeats (STR’s)
