hoofdstuk 4: Biologische diversiteit
1. Evolutie – het diversifiërende proces
1.1 Het begrip evolutie
• leven vertoont een grote diversiteit in vorm en functie, veroorzaakt door evolutie
• evolutie = verandering in de frequentie van erfelijke eigenschappen binnen een populatie over generaties heen
• evolutie gebeurt op populatieniveau, niet op soortniveau
• omdat evolutie zich over miljarden jaren heeft afgespeeld, kunnen we het proces niet exact reconstrueren, maar de
resultaten zijn duidelijk zichtbaar
◦bewijzen voor evolutie: fossiele vondsten, genetische overeenkomsten en verschillen tussen organismen, adaptatie
van populaties aan hun omgeving,…
• evolutietheorie biedt een wetenschappelijke verklaring voor biodiversiteit zonder bovennatuurlijke tussenkomst
• Charles Darwin introduceerde de theorie in “On the Origin of Species”, maar de moderne evolutietheorie (neo-Darwinisme)
is verder ontwikkeld met kennis van genetica en moleculaire biologie
• principes van natuurlijke selectie:
◦variatie in eigenschappen binnen populaties
◦sommige eigenschappen zijn erfelijk en worden doorgegeven aan nakomelingen
◦niet alle individuen in een populatie krijgen nakomelingen
◦voordelige eigenschappen vergroten de kans om nakomelingen te produceren
◦als de voordelige eigenschappen erfelijk zijn, neemt hun frequentie toe in de populatie
• evolutie is de leidraad in zowat het hele huidige biologische denken
,1.2 Mechanismen van evolutie
Mutatie en recombinatie
• genetische variatie is een essentiële voorwaarde voor evolutie
• variatie kan ontstaat door:
◦ mutaties (kleine fouten in DNA-kopieën tijdens celdeling)
◦recombinatie tijdens de meiose (uitwisseling van stukken DNA tussen homologe chromosomen)
◦willekeurige verdeling van chromosomen tijdens de vorming van gameten
• genetisch onderzoek toont aan dat er veel variatie is in populaties
• mutaties: vaak gedacht dat de meeste negatief zijn, maar de meeste hebben geen direct effect
• negatieve mutaties verdwijnen vaak snel omdat de dragers niet levensvatbaar zijn
• sommige virussen integreren in het gastheergenoom en worden doorgegeven aan volgende generaties
• horizontale gentransfer komt voor bij bacteriën en virussen die stukjes genoom uitwisselen
• biotechnologie (GMO’s) kan nieuwe genetische variatie creëren, onderhevig aan evolutie
• individuen kunnen varianten van bepaalde genen dragen, deze varianten heten allelen
Natuurlijke selectie
• kleine toevallige veranderingen in DNA kunnen soms leiden tot nieuwe eigenschappen bij een individu
◦nadelige veranderingen verdwijnen snel uit de populatie (individuen sterven eerder of planten zich niet voort)
◦voordelige veranderingen geven individuen een voordeel, wat leidt tot betere overlevingskansen en meer kans op
nakomelingen te produceren die hetzelfde voordeel kunnen hebben tov soortgenoten
◦vb. een giraf met een langere nek kan bij hogere bladeren komen en heeft daardoor een overlevingskansen
• selectie is omgevingsafhankelijk: of een kenmerk voordelig is, hangt af van de omgeving
◦vb. giraf met de iets langere nek levert geen voordeel op in een savanne waar alleen maar lage struiken voorkomen
◦vb. verschillende vinkensoorten op de Galapagoseilanden hebben zich aangepast aan de voedselbronnen op hun
eiland (harde zaden vereisen een stevige bek, zachte zaden een fijne bek)
• natuurlijke selectie kan werken op morfologisch, biochemisch, gedragsmatige en fysiologische kenmerken
-> zolang de het kenmerk een erfelijke basis heeft
, Seksuele selectie
• in veel soorten kiezen individuen niet willekeurig een partner
◦vrouwtjes kiezen vaak voor sterke mannetjes omdat die hun jongen betere overlevingskansen geven (hogere fitness)
◦sommige kenmerken, zoals een pauwenstaart, vergroten de kans op voortplanting ondanks dat ze nadelig lijken
(bv. meer energieverbruik of kwetsbaarheid voor roofdieren)
-> wijst op een betere conditie en dus betere fitness: een individu dat veel energie kan besteden aan activiteiten of
structuren zonder onmiddellijk nut, is wellicht een individu dat in goede conditie verkeert
• seksuele selectie beïnvloedt eigenschappen die de kans op voortplanting verhogen, zoals fysieke kracht of sierlijke
kenmerken
◦vb. mannetjes met een grote staart worden door vrouwtjes gekozen, de voorkeur van een grote staart wordt gereefd
wat ertoe leidt dat het kenmerk van een grote staart zich verspreidt in de populatie
Genetische drift
• soms veranderen de frequenties van erfelijke eigenschappen door toeval in plaats van door selectie
• genetische drift kan optreden bij neutrale eigenschappen (geen selectief voordeel)
• toevalligheden, zoals ziekten of predatie, kunnen ervoor zorgen dat sommige individuen met een neutraal kenmerk zich
wel of niet voortplanten
• effect groter in kleine populaties: in kleine populaties heeft het verlies van een individu een veel grotere impact op de
genfrequentie dan in grote populaties
• genetische drift kan bijdragen aan het verlies van genetische diversiteit in kleine populaties
-> geïsoleerde populaties zoals op eilanden of in natuurreservaten
1. Evolutie – het diversifiërende proces
1.1 Het begrip evolutie
• leven vertoont een grote diversiteit in vorm en functie, veroorzaakt door evolutie
• evolutie = verandering in de frequentie van erfelijke eigenschappen binnen een populatie over generaties heen
• evolutie gebeurt op populatieniveau, niet op soortniveau
• omdat evolutie zich over miljarden jaren heeft afgespeeld, kunnen we het proces niet exact reconstrueren, maar de
resultaten zijn duidelijk zichtbaar
◦bewijzen voor evolutie: fossiele vondsten, genetische overeenkomsten en verschillen tussen organismen, adaptatie
van populaties aan hun omgeving,…
• evolutietheorie biedt een wetenschappelijke verklaring voor biodiversiteit zonder bovennatuurlijke tussenkomst
• Charles Darwin introduceerde de theorie in “On the Origin of Species”, maar de moderne evolutietheorie (neo-Darwinisme)
is verder ontwikkeld met kennis van genetica en moleculaire biologie
• principes van natuurlijke selectie:
◦variatie in eigenschappen binnen populaties
◦sommige eigenschappen zijn erfelijk en worden doorgegeven aan nakomelingen
◦niet alle individuen in een populatie krijgen nakomelingen
◦voordelige eigenschappen vergroten de kans om nakomelingen te produceren
◦als de voordelige eigenschappen erfelijk zijn, neemt hun frequentie toe in de populatie
• evolutie is de leidraad in zowat het hele huidige biologische denken
,1.2 Mechanismen van evolutie
Mutatie en recombinatie
• genetische variatie is een essentiële voorwaarde voor evolutie
• variatie kan ontstaat door:
◦ mutaties (kleine fouten in DNA-kopieën tijdens celdeling)
◦recombinatie tijdens de meiose (uitwisseling van stukken DNA tussen homologe chromosomen)
◦willekeurige verdeling van chromosomen tijdens de vorming van gameten
• genetisch onderzoek toont aan dat er veel variatie is in populaties
• mutaties: vaak gedacht dat de meeste negatief zijn, maar de meeste hebben geen direct effect
• negatieve mutaties verdwijnen vaak snel omdat de dragers niet levensvatbaar zijn
• sommige virussen integreren in het gastheergenoom en worden doorgegeven aan volgende generaties
• horizontale gentransfer komt voor bij bacteriën en virussen die stukjes genoom uitwisselen
• biotechnologie (GMO’s) kan nieuwe genetische variatie creëren, onderhevig aan evolutie
• individuen kunnen varianten van bepaalde genen dragen, deze varianten heten allelen
Natuurlijke selectie
• kleine toevallige veranderingen in DNA kunnen soms leiden tot nieuwe eigenschappen bij een individu
◦nadelige veranderingen verdwijnen snel uit de populatie (individuen sterven eerder of planten zich niet voort)
◦voordelige veranderingen geven individuen een voordeel, wat leidt tot betere overlevingskansen en meer kans op
nakomelingen te produceren die hetzelfde voordeel kunnen hebben tov soortgenoten
◦vb. een giraf met een langere nek kan bij hogere bladeren komen en heeft daardoor een overlevingskansen
• selectie is omgevingsafhankelijk: of een kenmerk voordelig is, hangt af van de omgeving
◦vb. giraf met de iets langere nek levert geen voordeel op in een savanne waar alleen maar lage struiken voorkomen
◦vb. verschillende vinkensoorten op de Galapagoseilanden hebben zich aangepast aan de voedselbronnen op hun
eiland (harde zaden vereisen een stevige bek, zachte zaden een fijne bek)
• natuurlijke selectie kan werken op morfologisch, biochemisch, gedragsmatige en fysiologische kenmerken
-> zolang de het kenmerk een erfelijke basis heeft
, Seksuele selectie
• in veel soorten kiezen individuen niet willekeurig een partner
◦vrouwtjes kiezen vaak voor sterke mannetjes omdat die hun jongen betere overlevingskansen geven (hogere fitness)
◦sommige kenmerken, zoals een pauwenstaart, vergroten de kans op voortplanting ondanks dat ze nadelig lijken
(bv. meer energieverbruik of kwetsbaarheid voor roofdieren)
-> wijst op een betere conditie en dus betere fitness: een individu dat veel energie kan besteden aan activiteiten of
structuren zonder onmiddellijk nut, is wellicht een individu dat in goede conditie verkeert
• seksuele selectie beïnvloedt eigenschappen die de kans op voortplanting verhogen, zoals fysieke kracht of sierlijke
kenmerken
◦vb. mannetjes met een grote staart worden door vrouwtjes gekozen, de voorkeur van een grote staart wordt gereefd
wat ertoe leidt dat het kenmerk van een grote staart zich verspreidt in de populatie
Genetische drift
• soms veranderen de frequenties van erfelijke eigenschappen door toeval in plaats van door selectie
• genetische drift kan optreden bij neutrale eigenschappen (geen selectief voordeel)
• toevalligheden, zoals ziekten of predatie, kunnen ervoor zorgen dat sommige individuen met een neutraal kenmerk zich
wel of niet voortplanten
• effect groter in kleine populaties: in kleine populaties heeft het verlies van een individu een veel grotere impact op de
genfrequentie dan in grote populaties
• genetische drift kan bijdragen aan het verlies van genetische diversiteit in kleine populaties
-> geïsoleerde populaties zoals op eilanden of in natuurreservaten
