Les 1: biologie als wetenschap
1. Wat is leven?
bios = leven, logos = leer
leven, levende wezens: geen eenduidige definitie, maar criteria:
EIGENSCHAPPEN
● Cellulaire organisatie = elk levend organisme bestaat uit 1 of meerdere cellen
• Geordende complexiteit = complexe moleculaire structuren vormen verschillende celtypes
• Sensitiviteit (gevoeligheid) = levende organismen kunnen reageren op stimuli
• Energiemetabolisme = energie opnemen en verbruiken
• Evolutionaire adaptatie = vermogen zich aan te passen aan veranderende milieu
omstandigheden door interactie met omgeving
• Groei, ontwikkeling en voorplanting = erfelijk materiaal wordt doorgegeven
• Homeostase = interne omgeving constant houden bv. honger → eten
Volgens hiërarchische organisatie
CELLULAIR niveau (kleinste niveau):
• atomen -> moleculen -> organellen -> cellen
ORGANISMAAL niveau:
• weefsel -> organen -> stelsels -> organisme
POPULATIE niveau:
• populatie -> soort -> gemeenschap -> ecosysteem
Nota: Bij elk hoger organisatieniveau zijn er nieuwe bijkomende eigenschappen die niet zijn af te
leiden uit de eigenschappen van de afzonderlijke delen (emergente eigenschappen)
een geheel is meer dan alle functies apart
2. Biologie als wetenschap
• Eerste stap in wetenschap is beschrijvend
• Dan hypotheses formuleren en testen
• Wetenschappelijke methodes
1. Deductief redeneren
- Pas algemene principes toe om specifieke resultaten te voorspellen (theorie -> resultaat)
2. Inductief redeneren
- Gebruik specifieke waarnemingen om algemene principes te voorspellen (resultaat -> theorie)
1
,Wetenschappelijke methode:
• Alle experimenten starten met een waarneming
– Een hypothese is één voorgestelde verklaring voor een waarneming.
– Een experiment wordt gebruikt om een hypothese te testen en/of andere hypothesen te
elimineren.
– In een wetenschappelijk experiment worden alle variabelen behoudens één constant gehouden.
– Belang van controles
Voorbeeld: Spierversterkers vergroten de spiermassa, kuntsmest bevordert groei
Wetenschappelijke theorie:
• Het geheel van concepten, ondersteunt door wetenschappelijke redeneringen en experimentele
aanwijzigingen
• Verklaart alle observaties
• Fundamentele basis van de wetenschap
1. Charles darwin
• Natuurwetenschapper op expeditie rond de kusten van het zuidelijk halfrond.
• Het was geweten dat soorten niet onveranderlijk zijn.
• Darwin formuleert de verklaring hiervoor in zijn evolutietheorie
– De wetten van de natuur veroorzaken veranderingen in de tijd (evolutie)
– Verklaring: natuurlijke selectie
2. Darwin en Malthus
• Thomas Malthus (Essay on the Principle of Population) stelt dat populaties in theorie geometrisch
zouden moeten toenemen.
• In niet-gereguleerde omstandigheden zou dit leiden tot overpopulatie.
• Echter: sterfte limiteert populatiegroei
• Darwin stelt dat elk organisme zich ongebreideld kan voortplanten, maar slechts enkele overleven
en reproduceren.
2
,Darwin’s evolutietheorie:
• Darwin stelt voorop dat individuen met beter aangepaste eigenschappen (fysiek,
gedragsgebonden,..) meer kans hebben om te overleven en zich voort te planten dan degenen die
deze voordelige eigenschappen niet bezitten.
= Survival of the fittest
• Deze eigenschappen komen meer frequent in de populatie voor.
= Evolutie
• Alfred Russel Wallace: ontwikkelt onafhankelijk hetzelfde idee
• Soorten stammen af van een gemeenschappelijke voorouder
• Evolutie van eigenschappen door natuurlijke selectie
Darwin’s bewijzen:
• Eigenschappen van soorten kunnen veranderen door selectie
– Artificieel (landbouwgewassen, vee, huisdieren)
– Kan ook door natuurlijke selectie (iets wat al heel lang door mensen wordt gedaan)
• Eigenschappen van verwante soorten variëren van plaats tot plaats.
Voorbeeld: Organismen op jonge eilanden lijken op deze van het nabije vasteland, wat wijst op
gemeenschappelijke voorouder.
Voorbeeld: Darwin postuleerde dat de verschillende bekken van vinken op de Galapagoseilanden
gerelateerd waren aan een verschillend dieet.
Post-Darwin bewijs voor evolutie:
• Fossielen
– Fossielen van uitgestorven organismen lijken op de huidige soorten.
– Darwin voorspelde intermediaire fossielen die ondertussen zijn gevonden.
• Mechanismen van erfelijkheid
– Darwin voorspelde dat eigenschappen erfelijk waren
– Moderne genetica ontdekte het onderliggende mechanisme
• Vergelijkende anatomie: anatomische structuren passen zich aan volgens de omgeving
– Homologe structuren: Hebben dezelfde evolutionaire oorsprong, maar kunnen verschillen in
structuur en functie. → gemeenschappelijke voorouder
– Analoge structuren: Hebben dezelfde structuur, vorm of functie maar verschillende evolutionaire
oorsprong. → geen gemeenschappelijke voorouder
3
, 4
1. Wat is leven?
bios = leven, logos = leer
leven, levende wezens: geen eenduidige definitie, maar criteria:
EIGENSCHAPPEN
● Cellulaire organisatie = elk levend organisme bestaat uit 1 of meerdere cellen
• Geordende complexiteit = complexe moleculaire structuren vormen verschillende celtypes
• Sensitiviteit (gevoeligheid) = levende organismen kunnen reageren op stimuli
• Energiemetabolisme = energie opnemen en verbruiken
• Evolutionaire adaptatie = vermogen zich aan te passen aan veranderende milieu
omstandigheden door interactie met omgeving
• Groei, ontwikkeling en voorplanting = erfelijk materiaal wordt doorgegeven
• Homeostase = interne omgeving constant houden bv. honger → eten
Volgens hiërarchische organisatie
CELLULAIR niveau (kleinste niveau):
• atomen -> moleculen -> organellen -> cellen
ORGANISMAAL niveau:
• weefsel -> organen -> stelsels -> organisme
POPULATIE niveau:
• populatie -> soort -> gemeenschap -> ecosysteem
Nota: Bij elk hoger organisatieniveau zijn er nieuwe bijkomende eigenschappen die niet zijn af te
leiden uit de eigenschappen van de afzonderlijke delen (emergente eigenschappen)
een geheel is meer dan alle functies apart
2. Biologie als wetenschap
• Eerste stap in wetenschap is beschrijvend
• Dan hypotheses formuleren en testen
• Wetenschappelijke methodes
1. Deductief redeneren
- Pas algemene principes toe om specifieke resultaten te voorspellen (theorie -> resultaat)
2. Inductief redeneren
- Gebruik specifieke waarnemingen om algemene principes te voorspellen (resultaat -> theorie)
1
,Wetenschappelijke methode:
• Alle experimenten starten met een waarneming
– Een hypothese is één voorgestelde verklaring voor een waarneming.
– Een experiment wordt gebruikt om een hypothese te testen en/of andere hypothesen te
elimineren.
– In een wetenschappelijk experiment worden alle variabelen behoudens één constant gehouden.
– Belang van controles
Voorbeeld: Spierversterkers vergroten de spiermassa, kuntsmest bevordert groei
Wetenschappelijke theorie:
• Het geheel van concepten, ondersteunt door wetenschappelijke redeneringen en experimentele
aanwijzigingen
• Verklaart alle observaties
• Fundamentele basis van de wetenschap
1. Charles darwin
• Natuurwetenschapper op expeditie rond de kusten van het zuidelijk halfrond.
• Het was geweten dat soorten niet onveranderlijk zijn.
• Darwin formuleert de verklaring hiervoor in zijn evolutietheorie
– De wetten van de natuur veroorzaken veranderingen in de tijd (evolutie)
– Verklaring: natuurlijke selectie
2. Darwin en Malthus
• Thomas Malthus (Essay on the Principle of Population) stelt dat populaties in theorie geometrisch
zouden moeten toenemen.
• In niet-gereguleerde omstandigheden zou dit leiden tot overpopulatie.
• Echter: sterfte limiteert populatiegroei
• Darwin stelt dat elk organisme zich ongebreideld kan voortplanten, maar slechts enkele overleven
en reproduceren.
2
,Darwin’s evolutietheorie:
• Darwin stelt voorop dat individuen met beter aangepaste eigenschappen (fysiek,
gedragsgebonden,..) meer kans hebben om te overleven en zich voort te planten dan degenen die
deze voordelige eigenschappen niet bezitten.
= Survival of the fittest
• Deze eigenschappen komen meer frequent in de populatie voor.
= Evolutie
• Alfred Russel Wallace: ontwikkelt onafhankelijk hetzelfde idee
• Soorten stammen af van een gemeenschappelijke voorouder
• Evolutie van eigenschappen door natuurlijke selectie
Darwin’s bewijzen:
• Eigenschappen van soorten kunnen veranderen door selectie
– Artificieel (landbouwgewassen, vee, huisdieren)
– Kan ook door natuurlijke selectie (iets wat al heel lang door mensen wordt gedaan)
• Eigenschappen van verwante soorten variëren van plaats tot plaats.
Voorbeeld: Organismen op jonge eilanden lijken op deze van het nabije vasteland, wat wijst op
gemeenschappelijke voorouder.
Voorbeeld: Darwin postuleerde dat de verschillende bekken van vinken op de Galapagoseilanden
gerelateerd waren aan een verschillend dieet.
Post-Darwin bewijs voor evolutie:
• Fossielen
– Fossielen van uitgestorven organismen lijken op de huidige soorten.
– Darwin voorspelde intermediaire fossielen die ondertussen zijn gevonden.
• Mechanismen van erfelijkheid
– Darwin voorspelde dat eigenschappen erfelijk waren
– Moderne genetica ontdekte het onderliggende mechanisme
• Vergelijkende anatomie: anatomische structuren passen zich aan volgens de omgeving
– Homologe structuren: Hebben dezelfde evolutionaire oorsprong, maar kunnen verschillen in
structuur en functie. → gemeenschappelijke voorouder
– Analoge structuren: Hebben dezelfde structuur, vorm of functie maar verschillende evolutionaire
oorsprong. → geen gemeenschappelijke voorouder
3
, 4
