§4.1 Ontwikkeling van het leven
Geschiedenis leven op aarde
Aarde ontstaat 4,6 miljard jaar geleden.
3,8 mld jaar (Precambrium): eerste eencellige vormen van leven
2,8 mld jaar: eerste autotrofe bacteriën (cyanobacteriën)
2 mld jaar: eerste aerobe bacteriën
670 mln jaar: eerste meercellige (atmosfeer: 7% zuurstof)
542 mln jaar (late precambrium) : gepantserde dieren, geleedpotigen, stekelhuidigen en vissen >
fossielen
T/m Siluur: al het leven in zee
500 mln jaar: eerste landplanten (eerst vooral mossen). Ook eerste kaakloze vissen (cambrium)
450 mln jaar geleden: landdieren (vooral geleedpotigen)
350 mln jaar (carboon): gewervelden (amfibieën en reptielen), ontstaan uit kwastvinnige vissen
Carboon (345 - 280 mln jaar): tijdperk van de reuzeninsecten
Dezelfde periode: Eerste planten met vaatbundels, deze verbeterden het transport van stoffen in
de planten. Hierdoor kwamen er grotere planten > grote varens en paardenstaarten.
Reptielen en insecten kwamen in hun bloeiperiode
250 mln jaar: zaadplanten
Mesozoïcum: veel reptielen (vooral Jura) , eerste echte gewervelde landdieren, omdat ze voor hun
voortplanting niet meer afhankelijk waren van water: om hun eieren zit een schaal, waardoor deze
op het land niet snel uitdrogen.
Jura (190 - 135 mjg): bloeitijd sauriërs, eerste vogels bijv. Archaeopteryx (warmbloedige dieren).
Ontwikkelden zich verder in Cenozoïcum, door een langdurige klimaatverandering na een
meteorietinslag de sauriërs waren verdwenen
Krijt (135 - 65 mjg): ammonieten, dinosauriërs, zoogdieren en vogels, bloemplanten
Krijt-tertiair (65 mjg): massa extinctie (wereldwijd massaal uitsterven van vele soorten organismen
in een relatief korte tijdsduur) > opkomst zoogdieren en vogels
Tertair (65 - 2 mjg): tijdperk zoogdieren (bijv. Australopithecus) en vogels (schrikvogel)
Kwartair (2 mjg - heden): opkomst moderne mens (homo habilis, neanderthaler)
Ontstaan organische stoffen
Chemische evolutie: hierin werden stoffen gevormd waaruit de eerste eencellige kon ontstaan.
Tot 3 mld jaar geleden bevatte atmosfeer geen zuurstof (oeratmosfeer). Oeratmosfeer was
mengsel van stikstofgas, waterdamp, koolstofmonoxide, koolstofdioxide, waterstofgas, ammoniak,
methaan en waterstofsulfide. Door toevoer van energie (elektrische ontladingen, uv-straling en
botsingen met meteorieten) kunnen deze gassen ioniseren. Daarbij ontstaat koolstof, waterstof
stikstof en zuurstof. Deze ionen reageren met elkaar: anorganische stoffen > organische stoffen.
Anorganische stoffen: komen voor in levenloze natuur en organismen. Opgebouwd uit kleine,
eenvoudig gebouwde moleculen (koolstofmonoxide, koolstofdioxide, water, waterstofchloride
keukenzout, zuurstof)
Organische stoffen: afkomstig van (producten van) organismen. Grote ingewikkelde moleculen,
altijd een of meer atomen koolstof, waterstof en meestal ook zuurstof bevatten. Kunnen ook N, P
en S atomen bevatten. (C en soms ook H, O, N, P, S) Bijv: glucose C6H12O6, vetten, eiwitten,
koolhydraten
Miller-Urey-experiment: Stanley Miller stelde mengsel van NH3, CH4, H2-gas, H2O-damp bloot
aan elektrische ontladingen > aminozuren en nucleotiden. Uit aminozuren, nucleotiden, sachariden
en vetzuren kunnen in organismen belangrijke organische stoffen als eiwitten, DNA,
koolhydraatketens en vetten worden gevormd
Ontstaan levende cellen
1, Eerste organische stoffen kwamen terecht in oerzeeën. Door verdamping uit binnenzeeën vond
indikking plaats > organische oersoep: in deze oersoep kleine organische moleculen verenigden
zich tot grotere moleculen. Organische stoffen rangschikten zich in druppeltjes (protobionten) >
ontstaan cellen (bevatten vorm van DNA). Vorming cellen uit organische stoffen is een vorm van
zelforganisatie: het ontstaan van eenheden met nieuwe eigenschappen op een hoger
organisatieniveau.
2. Protobionten kunnen ook zijn ontstaan bij black smokers (vulkanische schoorstenen waar
water tot 400 C onder hoge druk de zeebodem uitspuit) op de zeebodem. Door mineralen > water
zwart.
, 3. Bouwstenen leven afkomstig uit de ruimte
Van de eerste levensvormen zijn er geen fossielen, want deze eencelligen bezaten geen harde
delen. Oudste fossielen 3,5 mld jaar oud. Alle fossielen ouder dan 1,4 mld jaar: prokaryote
organismen. Prokaryoten: eencellige organismen zonder celkern of andere zichtbare organellen,
bezitten ringvormig DNA-molecuul dat los in het cytoplasma ligt. Eerste prokaryoten waren
anaeroob: ze konden alleen leven in een milieu zonder zuurstof. Waren heterotroof: ze verkregen
hun energie uit de opname en afbraak van organische stoffen uit de oersoep. Heterotrofe
organismen kunnen geen organische stoffen maken uit anorganische stoffen. Ze moeten
organische stoffen (andere organismen) als voedsel opnemen. Uit organische en anorganische
stoffen (uit omgeving) maken ze hun eigen organische stoffen.
2,8 mld jaar geleden: ontstaan bacteriën die in staat waren tot fotosynthese (cyanobacteriën/
blauwalg). Eerste autotrofe organismen: hebben uit hun omgeving alleen maar anorganische
stoffen nodig, hieruit maken ze de organische stoffen waaruit ze bestaan. Hierdoor namen
organische stoffen op aarde toe. Cyanobacteriën produceerden zuurstof. Dit was giftig voor
anaerobe levensvormen.
2 mld jaar geleden: veel autotrofe organismen aanwezig > atmosfeer zuurstofrijker > anaerobe
bacteriën langzaam vergiftigd > ontstaan aerobe heterotrofe bacteriën: deze eencelligen
gebruikten de zuurstof om opgenomen energierijke organische stoffen af te breken
Ontstaan eukaryoten
1,5 mld jaar: eerste eukaryoten: cellen met een celkern, dubbele membranen en organellen. Deze
ontwikkeling plaatsgevonden volgens de endosymbiosetheorie.
Volgens de endosymbiosetheorie ontstonden eukaryoten uit grote prokaryoten. Door instulping van
het celmembraan rondom het DNA ontstond een kernmembraan met poriën, de celkern en een
endoplasmatisch reticulum. Ingesloten aerobe, heterotrofe bacteriën ontwikkelden zich tot
mithochondriën en ingesloten autotrofe cyanobacteriën ontwikkelden zich tot chloroplasten
(cyanobacteriën waren nml in staat tot fotosynthese).
Aanwijzingen dat de endosymbiosetheorie klopt.
- kernmembraan = dubbelmembraan met poriën
- chloroplasten en mithochondriën:
1. Beide organellen bevatten een kringvormig DNA-molecuul. Hieruit kan worden geconcludeerd
dat mithochondriën en chloroplasten ooit vrij levende bacteriën zijn geweest.
2. Ook bezitten mithochondriën en chloroplasten beide een dubbel membraan (bouw binnenste
membraan komt overeen met de bouw van het celmembraan van prokaryote organismen).
3. Cytoplasma van planten en dieren kunnen zelf geen mithochondriën of chloroplasten vormen
4. Ze sturen hun eigen deling aan: de deling van deze organellen is niet geprogrammeerd vanuit
het DNA in de celkern, maar vanuit het eigen kringvormige DNA-molecuul. De celdeling verloopt bij
mithochondriën en chloroplasten op eenzelfde manier als bij prokaryoten.
Indeling in domeinen
Ontwikkeling levensvormen afgelopen miljarden jaren > biodiversiteit (verscheidenheid van
organismen). Taxanomen beschrijven, ordenen en benoemen groepen organismen. Systematici
onderzoeken en beschrijven de verwantschap van organismen op basis van gemeenschappelijke
afstamming. Zij gebruiken daarvoor de uiterlijke kenmerken van organismen en cellen (morfologie)
en moleculaire eigenschappen zoals de bouw van membranen, eiwitten en het erfelijk materiaal
(DNA). Moleculaire eigenschappen steeds vaker doorslaggevend bij het vaststellen van
evolutionaire verwantschap. Vier rijken: bacteriën, schimmels, planten en dieren. Door
Geschiedenis leven op aarde
Aarde ontstaat 4,6 miljard jaar geleden.
3,8 mld jaar (Precambrium): eerste eencellige vormen van leven
2,8 mld jaar: eerste autotrofe bacteriën (cyanobacteriën)
2 mld jaar: eerste aerobe bacteriën
670 mln jaar: eerste meercellige (atmosfeer: 7% zuurstof)
542 mln jaar (late precambrium) : gepantserde dieren, geleedpotigen, stekelhuidigen en vissen >
fossielen
T/m Siluur: al het leven in zee
500 mln jaar: eerste landplanten (eerst vooral mossen). Ook eerste kaakloze vissen (cambrium)
450 mln jaar geleden: landdieren (vooral geleedpotigen)
350 mln jaar (carboon): gewervelden (amfibieën en reptielen), ontstaan uit kwastvinnige vissen
Carboon (345 - 280 mln jaar): tijdperk van de reuzeninsecten
Dezelfde periode: Eerste planten met vaatbundels, deze verbeterden het transport van stoffen in
de planten. Hierdoor kwamen er grotere planten > grote varens en paardenstaarten.
Reptielen en insecten kwamen in hun bloeiperiode
250 mln jaar: zaadplanten
Mesozoïcum: veel reptielen (vooral Jura) , eerste echte gewervelde landdieren, omdat ze voor hun
voortplanting niet meer afhankelijk waren van water: om hun eieren zit een schaal, waardoor deze
op het land niet snel uitdrogen.
Jura (190 - 135 mjg): bloeitijd sauriërs, eerste vogels bijv. Archaeopteryx (warmbloedige dieren).
Ontwikkelden zich verder in Cenozoïcum, door een langdurige klimaatverandering na een
meteorietinslag de sauriërs waren verdwenen
Krijt (135 - 65 mjg): ammonieten, dinosauriërs, zoogdieren en vogels, bloemplanten
Krijt-tertiair (65 mjg): massa extinctie (wereldwijd massaal uitsterven van vele soorten organismen
in een relatief korte tijdsduur) > opkomst zoogdieren en vogels
Tertair (65 - 2 mjg): tijdperk zoogdieren (bijv. Australopithecus) en vogels (schrikvogel)
Kwartair (2 mjg - heden): opkomst moderne mens (homo habilis, neanderthaler)
Ontstaan organische stoffen
Chemische evolutie: hierin werden stoffen gevormd waaruit de eerste eencellige kon ontstaan.
Tot 3 mld jaar geleden bevatte atmosfeer geen zuurstof (oeratmosfeer). Oeratmosfeer was
mengsel van stikstofgas, waterdamp, koolstofmonoxide, koolstofdioxide, waterstofgas, ammoniak,
methaan en waterstofsulfide. Door toevoer van energie (elektrische ontladingen, uv-straling en
botsingen met meteorieten) kunnen deze gassen ioniseren. Daarbij ontstaat koolstof, waterstof
stikstof en zuurstof. Deze ionen reageren met elkaar: anorganische stoffen > organische stoffen.
Anorganische stoffen: komen voor in levenloze natuur en organismen. Opgebouwd uit kleine,
eenvoudig gebouwde moleculen (koolstofmonoxide, koolstofdioxide, water, waterstofchloride
keukenzout, zuurstof)
Organische stoffen: afkomstig van (producten van) organismen. Grote ingewikkelde moleculen,
altijd een of meer atomen koolstof, waterstof en meestal ook zuurstof bevatten. Kunnen ook N, P
en S atomen bevatten. (C en soms ook H, O, N, P, S) Bijv: glucose C6H12O6, vetten, eiwitten,
koolhydraten
Miller-Urey-experiment: Stanley Miller stelde mengsel van NH3, CH4, H2-gas, H2O-damp bloot
aan elektrische ontladingen > aminozuren en nucleotiden. Uit aminozuren, nucleotiden, sachariden
en vetzuren kunnen in organismen belangrijke organische stoffen als eiwitten, DNA,
koolhydraatketens en vetten worden gevormd
Ontstaan levende cellen
1, Eerste organische stoffen kwamen terecht in oerzeeën. Door verdamping uit binnenzeeën vond
indikking plaats > organische oersoep: in deze oersoep kleine organische moleculen verenigden
zich tot grotere moleculen. Organische stoffen rangschikten zich in druppeltjes (protobionten) >
ontstaan cellen (bevatten vorm van DNA). Vorming cellen uit organische stoffen is een vorm van
zelforganisatie: het ontstaan van eenheden met nieuwe eigenschappen op een hoger
organisatieniveau.
2. Protobionten kunnen ook zijn ontstaan bij black smokers (vulkanische schoorstenen waar
water tot 400 C onder hoge druk de zeebodem uitspuit) op de zeebodem. Door mineralen > water
zwart.
, 3. Bouwstenen leven afkomstig uit de ruimte
Van de eerste levensvormen zijn er geen fossielen, want deze eencelligen bezaten geen harde
delen. Oudste fossielen 3,5 mld jaar oud. Alle fossielen ouder dan 1,4 mld jaar: prokaryote
organismen. Prokaryoten: eencellige organismen zonder celkern of andere zichtbare organellen,
bezitten ringvormig DNA-molecuul dat los in het cytoplasma ligt. Eerste prokaryoten waren
anaeroob: ze konden alleen leven in een milieu zonder zuurstof. Waren heterotroof: ze verkregen
hun energie uit de opname en afbraak van organische stoffen uit de oersoep. Heterotrofe
organismen kunnen geen organische stoffen maken uit anorganische stoffen. Ze moeten
organische stoffen (andere organismen) als voedsel opnemen. Uit organische en anorganische
stoffen (uit omgeving) maken ze hun eigen organische stoffen.
2,8 mld jaar geleden: ontstaan bacteriën die in staat waren tot fotosynthese (cyanobacteriën/
blauwalg). Eerste autotrofe organismen: hebben uit hun omgeving alleen maar anorganische
stoffen nodig, hieruit maken ze de organische stoffen waaruit ze bestaan. Hierdoor namen
organische stoffen op aarde toe. Cyanobacteriën produceerden zuurstof. Dit was giftig voor
anaerobe levensvormen.
2 mld jaar geleden: veel autotrofe organismen aanwezig > atmosfeer zuurstofrijker > anaerobe
bacteriën langzaam vergiftigd > ontstaan aerobe heterotrofe bacteriën: deze eencelligen
gebruikten de zuurstof om opgenomen energierijke organische stoffen af te breken
Ontstaan eukaryoten
1,5 mld jaar: eerste eukaryoten: cellen met een celkern, dubbele membranen en organellen. Deze
ontwikkeling plaatsgevonden volgens de endosymbiosetheorie.
Volgens de endosymbiosetheorie ontstonden eukaryoten uit grote prokaryoten. Door instulping van
het celmembraan rondom het DNA ontstond een kernmembraan met poriën, de celkern en een
endoplasmatisch reticulum. Ingesloten aerobe, heterotrofe bacteriën ontwikkelden zich tot
mithochondriën en ingesloten autotrofe cyanobacteriën ontwikkelden zich tot chloroplasten
(cyanobacteriën waren nml in staat tot fotosynthese).
Aanwijzingen dat de endosymbiosetheorie klopt.
- kernmembraan = dubbelmembraan met poriën
- chloroplasten en mithochondriën:
1. Beide organellen bevatten een kringvormig DNA-molecuul. Hieruit kan worden geconcludeerd
dat mithochondriën en chloroplasten ooit vrij levende bacteriën zijn geweest.
2. Ook bezitten mithochondriën en chloroplasten beide een dubbel membraan (bouw binnenste
membraan komt overeen met de bouw van het celmembraan van prokaryote organismen).
3. Cytoplasma van planten en dieren kunnen zelf geen mithochondriën of chloroplasten vormen
4. Ze sturen hun eigen deling aan: de deling van deze organellen is niet geprogrammeerd vanuit
het DNA in de celkern, maar vanuit het eigen kringvormige DNA-molecuul. De celdeling verloopt bij
mithochondriën en chloroplasten op eenzelfde manier als bij prokaryoten.
Indeling in domeinen
Ontwikkeling levensvormen afgelopen miljarden jaren > biodiversiteit (verscheidenheid van
organismen). Taxanomen beschrijven, ordenen en benoemen groepen organismen. Systematici
onderzoeken en beschrijven de verwantschap van organismen op basis van gemeenschappelijke
afstamming. Zij gebruiken daarvoor de uiterlijke kenmerken van organismen en cellen (morfologie)
en moleculaire eigenschappen zoals de bouw van membranen, eiwitten en het erfelijk materiaal
(DNA). Moleculaire eigenschappen steeds vaker doorslaggevend bij het vaststellen van
evolutionaire verwantschap. Vier rijken: bacteriën, schimmels, planten en dieren. Door
