Evolutie (biologie) | biologisch proces

Evolutie is een biologisch proces. Het is hoe levende dingen in de loop der tijd veranderen en hoe nieuwe soorten zich ontwikkelen. De evolutietheorie verklaart hoe evolutie werkt, en hoe levende en uitgestorven dingen zijn geworden zoals ze zijn. De evolutietheorie is een zeer belangrijk idee in de biologie. Theodosius Dobzhansky, een bekend evolutiebioloog, zei: "Niets in de biologie heeft zin behalve in het licht van de evolutie".

Evolutie vindt al plaats sinds het begin van het leven op aarde en vindt ook nu nog plaats. Evolutie wordt voornamelijk veroorzaakt door natuurlijke selectie. Levende dingen zijn niet identiek aan elkaar. Zelfs levende wezens van dezelfde soort zien er tot op zekere hoogte anders uit, bewegen anders en gedragen zich anders. Sommige verschillen maken het voor levende wezens gemakkelijker om te overleven en zich voort te planten. Verschillen kunnen het gemakkelijker maken om voedsel te vinden, zich voor gevaar te verbergen of nakomelingen te baren die overleven. De nakomelingen hebben enkele van de dingen die het voor hun ouders gemakkelijker maakten om ze te krijgen. Na verloop van tijd blijven deze verschillen bestaan, en levende wezens veranderen genoeg om nieuwe soorten te worden.

Het is bekend dat levende wezens in de loop der tijd zijn veranderd, omdat hun resten in de rotsen te zien zijn. Deze resten worden "fossielen" genoemd. Dit bewijst dat de huidige dieren en planten verschillen van die van lang geleden. Hoe ouder de fossielen, hoe groter de verschillen met de moderne vormen. Dit is gebeurd omdat er evolutie heeft plaatsgevonden. Dat evolutie heeft plaatsgevonden is een feit, want het wordt overweldigend ondersteund door vele bewijzen. Tegelijkertijd worden evolutievraagstukken nog steeds actief onderzocht door biologen.

Door DNA-sequenties te vergelijken kunnen organismen worden gegroepeerd op basis van de mate waarin hun sequenties op elkaar lijken. In 2010 werden bij een analyse de sequenties vergeleken met fylogenetische bomen, en werd het idee van gemeenschappelijke afstamming ondersteund. Er is nu "sterke kwantitatieve ondersteuning, door een formele test", voor de eenheid van het leven.


  De levensboom toont de drie domeinen van het leven op aarde.  Zoom
De levensboom toont de drie domeinen van het leven op aarde.  

Bewijs

bekijken - bespreken - bewerken

-4500 -

-

-4250 -

-

-4000 -

-

-3750 -

-

-3500 -

-

-3250 -

-

-3000 -

-

-2750 -

-

-2500 -

-

-2250 -

-

-2000 -

-

-1750 -

-

-1500 -

-

-1250 -

-

-1000 -

-

-750 -

-

-500 -

-

-250 -

-

0 -

bekijken - bespreken - bewerken

-13 -

-

-12 -

-

-11 -

-

-10 -

-

-9 -

-

-8 -

-

-7 -

-

-6 -

-

-5 -

-

-4 -

-

-3 -

-

-2 -

-

-1 -

-

0 -

Het bewijs voor evolutie wordt gegeven in een aantal boeken. Een deel van dit bewijs wordt hier besproken.

Fossielen tonen aan dat er verandering heeft plaatsgevonden

Het besef dat sommige gesteenten fossielen bevatten was een zeer belangrijke gebeurtenis in de natuurgeschiedenis. Dit verhaal bestaat uit drie delen:

1. Men realiseerde zich dat dingen in rotsen die er organisch uitzagen, eigenlijk de veranderde overblijfselen van levende wezens waren. Dit werd in de 16e en 17e eeuw geregeld door Conrad Gessner, Nicolaus Steno, Robert Hooke en anderen.

2. Hij besefte dat veel fossielen soorten vertegenwoordigden die vandaag de dag niet meer bestaan. Het was Georges Cuvier, de vergelijkende anatoom, die bewees dat uitsterven plaatsvond, en dat verschillende lagen verschillende fossielen bevatten. p108

3. Beseffen dat vroege fossielen eenvoudiger organismen waren dan latere fossielen. Ook, hoe later de rotsen, hoe meer de fossielen op de huidige tijd lijken.

"Het meest overtuigende bewijs voor het voorkomen van evolutie is de ontdekking van uitgestorven organismen in oudere geologische lagen.... Hoe ouder de lagen zijn...hoe meer het fossiel zal verschillen van de levende vertegenwoordigers... dat is te verwachten als de fauna en flora van de vroegere lagen geleidelijk zijn geëvolueerd tot hun afstammelingen". Ernst Mayr p13

Geografische spreiding

Dit is een onderwerp dat zowel Charles Darwin als Alfred Russel Wallace fascineerde. Wanneer nieuwe soorten ontstaan, meestal door het splitsen van oudere soorten, gebeurt dit op één plaats in de wereld. Als een nieuwe soort zich eenmaal heeft gevestigd, kan deze zich op sommige plaatsen verspreiden en op andere niet.

Australazië

Australazië is gedurende vele miljoenen jaren gescheiden geweest van andere continenten. In het grootste deel van het continent, Australië, is 83% van de zoogdieren, 89% van de reptielen, 90% van de vissen en insecten en 93% van de amfibieën endemisch. De inheemse zoogdieren zijn voornamelijk buideldieren zoals kangoeroes, bandicoots en quolls. Buideldieren daarentegen ontbreken tegenwoordig volledig in Afrika en vormen een klein deel van de zoogdierfauna van Zuid-Amerika, waar opossums, spitsmuisbuidels en de monito del monte voorkomen (zie de Grote Amerikaanse Uitwisseling).

De enige levende vertegenwoordigers van primitieve eierleggende zoogdieren (monotremen) zijn de mierenegel en het vogelbekdier. Zij komen alleen voor in Australazië, waaronder Tasmanië, Nieuw-Guinea en Kangoeroe-eiland. In de rest van de wereld komen deze eenhoevigen niet voor. Aan de andere kant ontbreken in Australië veel groepen placentale zoogdieren die op andere continenten wel voorkomen (carnivora, artiodactylen, spitsmuizen, eekhoorns, lagomorfen), hoewel er wel inheemse vleermuizen en knaagdieren voorkomen, die later zijn gearriveerd.

Het evolutionaire verhaal is dat de placentazoogdieren in Eurazië zijn geëvolueerd, en de buideldieren en monotremen hebben uitgeroeid waar ze zich verspreidden. Zij bereikten pas recentelijk Australazië. Dat is de eenvoudige reden waarom Australië de meeste buideldieren en alle eenhoevigen ter wereld heeft.

Evolutie van paarden

De evolutie van de paardenfamilie (Equidae) is een goed voorbeeld van de manier waarop evolutie werkt. Het oudste fossiel van een paard is ongeveer 52 miljoen jaar oud. Het was een klein dier met vijf tenen aan de voorpoten en vier aan de achterpoten. In die tijd waren er meer bossen in de wereld dan nu. Dit paard leefde in het bos en at met zijn eenvoudige tanden bladeren, noten en fruit. Het was slechts ongeveer zo groot als een vos.

Ongeveer 30 miljoen jaar geleden begon de wereld koeler en droger te worden. Bossen werden kleiner, grasland breidde zich uit, en paarden veranderden. Ze aten gras, ze werden groter, en ze liepen sneller omdat ze moesten ontsnappen aan snellere roofdieren. Omdat gras de tanden verslijt, waren paarden met een langer gebit in het voordeel.

Gedurende het grootste deel van deze lange periode waren er een aantal paardentypen (geslachten). Nu bestaat er echter nog maar één geslacht: het moderne paard, Equus. Het heeft tanden die zijn hele leven groeien, hoeven op enkele tenen, grote lange benen om te rennen, en het dier is groot en sterk genoeg om in de open vlakte te overleven. Paarden leefden tot 12.000 jaar geleden in het westen van Canada, maar alle paarden in Noord-Amerika zijn ongeveer 11.000 jaar geleden uitgestorven. De oorzaken van dit uitsterven zijn nog niet duidelijk. Klimaatverandering en overbejaging door de mens worden gesuggereerd.

Wetenschappers zien dus dat er veranderingen zijn opgetreden. Ze hebben zich over een lange periode langzaam voltrokken. Hoe deze veranderingen tot stand zijn gekomen, wordt verklaard door de evolutietheorie.

Hawaiiaanse Drosophila (fruitvliegen)

2Op ongeveer 17.000 km2 hebben de Hawaïaanse eilanden de meest diverse verzameling Drosophila-vliegen ter wereld, die leven van regenwouden tot bergweiden. Er zijn ongeveer 800 soorten Hawaiiaanse fruitvliegen bekend.

Genetisch bewijs toont aan dat alle inheemse soorten fruitvliegen in Hawaï afstammen van één enkele voorouderlijke soort die ongeveer 20 miljoen jaar geleden naar de eilanden kwam. De latere adaptieve straling werd veroorzaakt door een gebrek aan concurrentie en een grote verscheidenheid aan vacante niches. Hoewel het mogelijk is dat één enkel zwanger vrouwtje een eiland koloniseert, is het waarschijnlijker dat het om een groep van dezelfde soort gaat.

Verspreiding van Glossopteris

De combinatie van continentale drift en evolutie kan verklaren wat in het fossielenbestand wordt aangetroffen. Glossopteris is een uitgestorven varensoort uit het Perm op het oude supercontinent Gondwana.

Fossielen van Glossopteris worden gevonden in Permische lagen in zuidoostelijk Zuid-Amerika, zuidoostelijk Afrika, heel Madagaskar, noordelijk India, heel Australië, heel Nieuw-Zeeland en verspreid aan de zuidelijke en noordelijke randen van Antarctica.

Tijdens het Perm waren deze continenten met elkaar verbonden als Gondwana. Dit is bekend uit magnetische strepen in het gesteente, andere fossiele verdelingen en gletsjerkrassen die wijzen op het gematigde klimaat van de Zuidpool tijdens het Perm. p103

Gemeenschappelijke afkomst

Wanneer biologen naar levende dingen kijken, zien zij dat dieren en planten tot groepen behoren die iets gemeen hebben. Charles Darwin legde uit dat dit vanzelf volgt als "we de gemeenschappelijke afstamming van verwante vormen erkennen, samen met hun wijziging door variatie en natuurlijke selectie". p402p456

Alle insecten zijn bijvoorbeeld verwant. Ze delen een fundamenteel lichaamsplan, waarvan de ontwikkeling wordt gestuurd door meester-regulerende genen. Ze hebben zes poten; ze hebben harde delen aan de buitenkant van het lichaam (een exoskelet); ze hebben ogen die uit vele afzonderlijke kamers bestaan, enzovoort. Biologen verklaren dit met evolutie. Alle insecten stammen af van een groep dieren die lang geleden leefden. Ze behouden nog steeds het basisplan (zes poten enzovoort), maar de details veranderen. Ze zien er nu anders uit omdat ze op verschillende manieren zijn veranderd: dat is evolutie.

Het was Darwin die voor het eerst suggereerde dat al het leven op aarde één oorsprong had, en dat uit dat begin "eindeloze vormen van de mooiste en wonderbaarlijkste zijn en worden geëvolueerd".p490 De laatste jaren heeft bewijs uit de moleculaire biologie het idee ondersteund dat al het leven verwant is door gemeenschappelijke afstamming.

Vestigiale structuren

Sterk bewijs voor gemeenschappelijke afstamming komt van rudimentaire structuren.p397 De nutteloze vleugels van loopkevers zitten verzegeld onder vergroeide vleugeldeksels. Dit kan eenvoudig worden verklaard door hun afstamming van voorouderlijke kevers die werkende vleugels hadden. p49

Rudimentaire lichaamsdelen, die kleiner en eenvoudiger van structuur zijn dan overeenkomstige delen in voorouderlijke soorten, worden vestigiale organen genoemd. Deze organen waren functioneel in de voorouderlijke soorten, maar zijn nu ofwel niet functioneel of aangepast aan een nieuwe functie. Voorbeelden zijn de bekkengordels van walvissen, halteres (achtervleugels) van vliegen, vleugels van loopvogels en de bladeren van sommige xerofyten (bv. cactussen) en parasitaire planten (bv. dodder).

Bij rudimentaire structuren kan de oorspronkelijke functie echter worden vervangen door een andere. Zo helpen de haltertjes bij vliegen om het insect in evenwicht te houden tijdens de vlucht, en worden de vleugels van struisvogels gebruikt bij paringsrituelen en bij agressief gedrag. De gehoorbeentjes bij zoogdieren zijn voormalige botten van de onderkaak.

"Rudimentaire organen verklaren duidelijk hun oorsprong en betekenis..." (p262). "Rudimentaire organen... zijn het verslag van een vroegere staat van dingen, en zijn uitsluitend behouden door de krachten van overerving... verre van een probleem te vormen, zoals zij zeker doen op de oude doctrine van de schepping, zou zelfs zijn voorzien in overeenstemming met de opvattingen hier uitgelegd" (p402). Charles Darwin.

In 1893 publiceerde Robert Wiedersheim een boek over de menselijke anatomie en de relevantie ervan voor de evolutiegeschiedenis van de mens. Dit boek bevatte een lijst van 86 menselijke organen die hij als rudimentair beschouwde. Deze lijst bevatte voorbeelden zoals de blindedarm en de 3e kiezen (verstandskiezen).

De sterke greep van een baby is een ander voorbeeld. Het is een rudimentaire reflex, een overblijfsel uit het verleden toen voormenselijke baby's zich aan het haar van hun moeder vastklampten terwijl de moeders door de bomen slingerden. Dit wordt bevestigd door de voeten van de baby, die opkrullen als hij zit (baby's van primaten grijpen ook met de voeten). Alle primaten behalve de moderne mens hebben dik lichaamshaar waaraan een zuigeling zich kan vastklampen, in tegenstelling tot de moderne mens. Dankzij de grijpreflex kan de moeder aan gevaar ontsnappen door met beide handen en voeten in een boom te klimmen.

Vestigiale organen hebben vaak enige selectie tegen zich. De oorspronkelijke organen vergden middelen, soms enorme middelen. Als ze geen functie meer hebben, verbetert het verkleinen ervan de fitness. En er is direct bewijs van selectie. Sommige grotschaaldieren planten zich met meer succes voort met kleinere ogen dan met grotere ogen. Dit kan zijn omdat het zenuwweefsel dat zich met het zicht bezighoudt, nu beschikbaar is voor andere zintuiglijke input. p310

Embryologie

Vanaf de achttiende eeuw was bekend dat embryo's van verschillende soorten veel meer op elkaar lijken dan de volwassen dieren. Met name sommige delen van embryo's weerspiegelen hun evolutionaire verleden. Zo ontwikkelen de embryo's van gewervelde landdieren kieuwspleten, net als die van vissen. Natuurlijk is dit slechts een tijdelijk stadium, waaruit vele structuren ontstaan in de nek van reptielen, vogels en zoogdieren. De proto-kieuwspleten maken deel uit van een ingewikkeld ontwikkelingssysteem: daarom zijn ze blijven bestaan.

Een ander voorbeeld zijn de embryonale tanden van baleinwalvissen. Deze gaan later verloren. Het baleinfilter is ontwikkeld uit ander weefsel, keratine genaamd. Vroege fossiele baleinwalvissen hadden naast het balein ook tanden.

Een goed voorbeeld is de zeepok. Het duurde vele eeuwen voordat natuurhistorici ontdekten dat zeepokken schaaldieren zijn. Hun volwassen dieren lijken niet op andere schaaldieren, maar hun larven lijken sterk op die van andere schaaldieren.

Kunstmatige selectie

Charles Darwin leefde in een wereld waarin veeteelt en gedomesticeerde gewassen van levensbelang waren. In beide gevallen selecteerden boeren op het fokken van individuen met bijzondere eigenschappen, en verhinderden ze het fokken van individuen met minder gewenste eigenschappen. In de achttiende en vroege negentiende eeuw groeide de wetenschappelijke landbouw, en kunstmatige veredeling maakte daar deel van uit.

Darwin besprak kunstmatige selectie als model voor natuurlijke selectie in de eerste editie van 1859 van zijn werk On the Origin of Species, in hoofdstuk IV: Natuurlijke selectie:

"Hoe langzaam het proces van selectie ook is, als de zwakke mens veel kan doen door zijn krachten van kunstmatige selectie, zie ik geen grens aan de hoeveelheid verandering... die in de loop der tijd kan worden bewerkstelligd door de kracht van selectie van de natuur".p109

Nikolai Vavilov toonde aan dat rogge, oorspronkelijk een onkruid, door onbedoelde selectie een gewas is geworden. Rogge is een taaiere plant dan tarwe: hij overleeft in hardere omstandigheden. Omdat rogge net als tarwe een gewas is geworden, kon het een gewas worden in barre gebieden, zoals heuvels en bergen.

Er is geen echt verschil in de genetische processen die ten grondslag liggen aan kunstmatige en natuurlijke selectie, en het concept van kunstmatige selectie werd door Charles Darwin gebruikt als illustratie van het bredere proces van natuurlijke selectie. Er zijn wel praktische verschillen. Uit experimenteel onderzoek naar kunstmatige selectie blijkt dat "de evolutiesnelheid in selectie-experimenten ten minste twee orden van grootte (dat wil zeggen 100 keer) groter is dan de snelheid die in de natuur of de fossielen wordt waargenomen". p157

Kunstmatige nieuwe soorten

Sommigen dachten dat kunstmatige selectie geen nieuwe soorten kon voortbrengen. Het lijkt er nu op dat dit wel het geval is.

Er zijn nieuwe soorten ontstaan door het houden van gedomesticeerde dieren, maar de details zijn niet bekend of niet duidelijk. Tamme schapen bijvoorbeeld zijn ontstaan door hybridisatie, en produceren geen levensvatbare nakomelingen meer met Ovis orientalis, een soort waarvan zij afstammen. Tamme runderen daarentegen kunnen worden beschouwd als dezelfde soort als verschillende variëteiten van wilde ossen, gaur, yak, enz. omdat zij daarmee gemakkelijk vruchtbare nakomelingen produceren.

De best gedocumenteerde nieuwe soorten kwamen voort uit laboratoriumexperimenten aan het eind van de jaren tachtig. William Rice en G.W. Salt kweekten fruitvliegen, Drosophila melanogaster, met behulp van een doolhof met drie verschillende habitatkeuzes, zoals licht/donker en nat/droog. Elke generatie werd in het doolhof gezet, en de groepen vliegen die uit twee van de acht uitgangen kwamen, werden apart gezet om zich in hun respectieve groepen met elkaar voort te planten.

Na vijfendertig generaties waren de twee groepen en hun nakomelingen reproductief geïsoleerd vanwege hun sterke habitatvoorkeuren: ze paren alleen binnen de gebieden die hun voorkeur genieten, en paren dus niet met vliegen die de voorkeur geven aan de andere gebieden.

Diane Dodd kon ook aantonen hoe voortplantingsisolatie zich kan ontwikkelen uit paringsvoorkeuren bij fruitvliegen van Drosophila pseudoobscura na slechts acht generaties met behulp van verschillende soorten voedsel, zetmeel en maltose.

Drosophila speciation experiment

Het experiment van Dodd kon gemakkelijk door anderen worden herhaald. Het is ook gedaan met andere fruitvliegen en voedingsmiddelen.

Waarneembare veranderingen

Sommige biologen zeggen dat er sprake is van evolutie wanneer een eigenschap die door genetica wordt veroorzaakt, meer of minder voorkomt in een groep organismen. Anderen noemen het evolutie wanneer nieuwe soorten verschijnen.

In de kleinere, eenvoudigere organismen kunnen snel veranderingen optreden. Veel ziekmakende bacteriën kunnen bijvoorbeeld niet meer worden gedood met sommige antibiotica. Deze medicijnen worden pas zo'n tachtig jaar gebruikt, en werkten aanvankelijk uitstekend. De bacteriën zijn zo geëvolueerd dat ze geen last meer hebben van de antibiotica. De medicijnen doodden alle bacteriën, behalve een paar die enige resistentie hadden. Deze paar resistente bacteriën produceerden de volgende generatie.

De coloradokever staat bekend om zijn vermogen om pesticiden te weerstaan. In de afgelopen 50 jaar is hij resistent geworden tegen 52 chemische verbindingen die in insecticiden worden gebruikt, waaronder cyanide. Dit is natuurlijke selectie, versneld door de kunstmatige omstandigheden. Niet elke populatie is echter resistent tegen elke chemische stof. De populaties worden alleen resistent tegen chemische stoffen die in hun gebied worden gebruikt.



 Rogge is nu een gewas. Oorspronkelijk was het een nabootsend onkruid van tarwe  Zoom
Rogge is nu een gewas. Oorspronkelijk was het een nabootsend onkruid van tarwe  

Selectief kweken heeft de weinige vruchtkassen van teosinte (links) getransformeerd in de rijen blootliggende korrels van moderne maïs (rechts).  Zoom
Selectief kweken heeft de weinige vruchtkassen van teosinte (links) getransformeerd in de rijen blootliggende korrels van moderne maïs (rechts).  

Deze gemengde Chihuahua en Duitse Dog tonen het scala aan hondenrassen dat door kunstmatige selectie ontstaat.  Zoom
Deze gemengde Chihuahua en Duitse Dog tonen het scala aan hondenrassen dat door kunstmatige selectie ontstaat.  

De voorouders van onze paarden leefden in bossen  Zoom
De voorouders van onze paarden leefden in bossen  

Huidige verspreiding van Glossopteris op een Perm-kaart met de verbinding van de continenten. (1. Zuid-Amerika 2. Afrika 3. Madagaskar 4. India 5. Antarctica en 6. Australië)  Zoom
Huidige verspreiding van Glossopteris op een Perm-kaart met de verbinding van de continenten. (1. Zuid-Amerika 2. Afrika 3. Madagaskar 4. India 5. Antarctica en 6. Australië)  

Protea . De Proteaceae zijn een familie van bloeiende planten die volledig beperkt zijn tot de zuidelijke continenten.  Zoom
Protea . De Proteaceae zijn een familie van bloeiende planten die volledig beperkt zijn tot de zuidelijke continenten.  

Geschiedenis

bekijken - bespreken - bewerken

-10 -

-

-9 -

-

-8 -

-

-7 -

-

-6 -

-

-5 -

-

-4 -

-

-3 -

-

-2 -

-

-1 -

-

0 -

Hominini

Nakalipithecus

Ouranopithecus

Oreopithecus

Orrorin

Homo habilis

Homo bodoensis

(miljoen jaar geleden)

Hoewel er in de 18e eeuw een aantal natuurhistorici waren die enig idee hadden van evolutie, kwamen de eerste welgevormde ideeën in de 19e eeuw. Drie biologen zijn het belangrijkst.

Lamarck

Jean-Baptiste de Lamarck (1744-1829), een Franse bioloog, beweerde dat dieren veranderden volgens natuurlijke wetten. Volgens hem konden dieren eigenschappen die zij tijdens hun leven hadden verworven, door middel van overerving doorgeven aan hun nakomelingen. Tegenwoordig staat zijn theorie bekend als het Lamarckisme. Zijn belangrijkste doel is het verklaren van aanpassingen met natuurlijke middelen. Hij stelde een tendens voor van organismen om complexer te worden, op een ladder van vooruitgang, plus gebruik en onbruik.

Het idee van Lamarck was dat de nek van een giraffe langer werd omdat hij hogerop probeerde te reiken. Dit idee mislukte omdat het in strijd was met erfelijkheid (het werk van Mendel). Mendel deed zijn ontdekkingen ongeveer een halve eeuw na het werk van Lamarck.

Darwin

Charles Darwin (1809-1882) schreef zijn On the Origin of Species in 1859. In dit boek leverde hij veel bewijs dat evolutie had plaatsgevonden. Hij stelde ook natuurlijke selectie voor als de manier waarop evolutie had plaatsgevonden. Maar Darwin begreep niets van genetica en hoe eigenschappen feitelijk werden doorgegeven. Hij kon niet nauwkeurig verklaren waardoor kinderen op hun ouders leken.

Toch was Darwins uitleg van de evolutie fundamenteel juist. In tegenstelling tot Lamarck was Darwins idee dat de nek van de giraffe langer werd omdat degenen met een langere nek beter overleefden.p177/9 Deze overlevenden gaven hun genen door, en na verloop van tijd kreeg de hele soort langere nekken.

Wallace

Alfred Russel Wallace OM FRS (1823-1913) was een Brits naturalist, ontdekkingsreiziger, bioloog en sociaal activist. Hij stelde ongeveer tegelijkertijd met Darwin een theorie van natuurlijke selectie voor. Zijn idee werd in 1858 samen met dat van Charles Darwin gepubliceerd.

Mendel

De Oostenrijkse monnik Gregor Mendel (1822-1884) kweekte planten. In het midden van de 19e eeuw ontdekte hij hoe eigenschappen van generatie op generatie werden doorgegeven.

Hij gebruikte erwten voor zijn experimenten: sommige erwten hebben witte bloemen en andere rode. Sommige erwten hebben groene zaden en andere gele. Mendel gebruikte kunstmatige bestuiving om de erwten te kweken. Zijn resultaten worden verder besproken in Mendeliaanse overerving. Darwin dacht dat de overerving van beide ouders zich vermengde. Mendel bewees dat de genen van de twee ouders gescheiden blijven, en onveranderd kunnen worden doorgegeven aan latere generaties.

Mendel publiceerde zijn resultaten in een tijdschrift dat niet bekend was, en zijn ontdekkingen werden over het hoofd gezien. Rond 1900 werd zijn werk herontdekt. Genen zijn stukjes informatie uit DNA die werken als een reeks instructies. Elke levende cel bevat een reeks genen. Samen organiseren de genen de manier waarop een ei zich ontwikkelt tot een volwassene. Bij zoogdieren en veel andere levende wezens is een kopie van elk gen afkomstig van de vader en een andere kopie van de moeder. Sommige levende organismen, waaronder sommige planten, hebben slechts één ouder en krijgen dus al hun genen van die ouder. Deze genen produceren de genetische verschillen waarop de evolutie inwerkt.



 Lamarck  Zoom
Lamarck  

Variatie  Zoom
Variatie  

Darwin's theorie

Darwins On the Origin of Species heeft twee thema's: het bewijs voor evolutie, en zijn ideeën over hoe de evolutie heeft plaatsgevonden. Dit deel behandelt het tweede thema.

Variatie

De eerste twee hoofdstukken van de Oorsprong gaan over variatie in gedomesticeerde planten en dieren, en variatie in de natuur.

Alle levende wezens vertonen variatie. Uit elke bestudeerde populatie blijkt dat dieren en planten evenveel variëren als mensen.p90 Dit is een groot feit van de natuur, en zonder dat zou evolutie niet plaatsvinden. Darwin zei dat, net zoals de mens selecteert wat hij wil in zijn boerderijdieren, zo laten de variaties in de natuur de natuurlijke selectie werken.

De eigenschappen van een individu worden beïnvloed door twee dingen, erfelijkheid en omgeving. Ten eerste wordt de ontwikkeling gestuurd door genen die van de ouders worden geërfd. Ten tweede brengt het leven zijn eigen invloeden met zich mee. Sommige dingen zijn volledig erfelijk, andere gedeeltelijk, en sommige helemaal niet.

De kleur van de ogen is volledig erfelijk; het is een genetische eigenschap. Lengte of gewicht is slechts gedeeltelijk erfelijk, en de taal is helemaal niet erfelijk. Voor alle duidelijkheid: het feit dat de mens kan spreken is erfelijk, maar welke taal wordt gesproken hangt af van waar iemand woont en wat hem wordt geleerd. Een ander voorbeeld: een mens erft een brein met een enigszins variabele capaciteit. Wat er na de geboorte gebeurt, hangt af van veel dingen zoals thuisomgeving, onderwijs en andere ervaringen. Wanneer iemand volwassen is, zijn zijn hersenen wat zijn erfenis en levenservaring ervan gemaakt hebben.

Evolutie heeft alleen betrekking op de eigenschappen die geheel of gedeeltelijk overgeërfd kunnen worden. De erfelijke eigenschappen worden van generatie op generatie doorgegeven via de genen. De genen van een mens bevatten alle eigenschappen die hij van zijn ouders erft. De toevalligheden van het leven worden niet doorgegeven. Ook leeft iedereen natuurlijk een iets ander leven: dat vergroot de verschillen.

Organismen in een populatie variëren in voortplantingssucces.p81 Vanuit het oogpunt van evolutie betekent "reproductief succes" het totale aantal nakomelingen dat in leven blijft om zich voort te planten en zelf nakomelingen achter te laten.

Geërfde variatie

Variatie kan alleen gevolgen hebben voor toekomstige generaties als ze wordt overgeërfd. Door het werk van Gregor Mendel weten we dat veel variatie wordt overgeërfd. De "factoren" van Mendel worden nu genen genoemd. Onderzoek heeft aangetoond dat bijna elk individu in een seksueel voortplantende soort genetisch uniek is. p204

Genetische variatie wordt vergroot door genmutaties. DNA reproduceert niet altijd exact. Er treden zeldzame veranderingen op, en deze veranderingen kunnen worden overgeërfd. Veel veranderingen in het DNA veroorzaken fouten; sommige zijn neutraal of zelfs voordelig. Zo ontstaat genetische variatie, de kiem van de evolutie. Seksuele voortplanting, door het kruisen van chromosomen tijdens meiose, verspreidt variatie door de populatie. Andere gebeurtenissen, zoals natuurlijke selectie en drift, verminderen de variatie. Een populatie in het wild heeft dus altijd variatie, maar de details veranderen steeds. p90

Natuurlijke selectie

Evolutie werkt voornamelijk via natuurlijke selectie. Wat betekent dit? Dieren en planten die het beste bij hun omgeving passen, zullen gemiddeld beter overleven. Er is een strijd om het bestaan. Zij die overleven zullen de volgende generatie voortbrengen. Hun genen worden doorgegeven, en de genen van degenen die zich niet hebben voortgeplant niet. Dit is het basismechanisme dat een populatie verandert en evolutie veroorzaakt.

Natuurlijke selectie verklaart waarom levende organismen in de loop der tijd veranderen in de anatomie, de functies en het gedrag die zij hebben. Het werkt als volgt:

  1. Alle levende wezens zijn zo vruchtbaar dat hun bevolkingsomvang eeuwig snel zou kunnen toenemen.
  2. Wij zien dat de omvang van de populaties niet in die mate toeneemt. Meestal blijven de aantallen ongeveer gelijk.
  3. Het voedsel en de andere hulpbronnen zijn beperkt. Daarom is er concurrentie om voedsel en middelen.
  4. Geen twee individuen zijn gelijk. Daarom hebben ze niet dezelfde kansen om te leven en zich voort te planten.
  5. Veel van deze variatie kan worden geërfd. Ouders geven dergelijke eigenschappen via hun genen door aan de kinderen.
  6. De volgende generatie kan alleen voortkomen uit degenen die overleven en zich voortplanten. Na vele generaties zal de populatie meer nuttige genetische verschillen hebben, en minder schadelijke. Natuurlijke selectie is eigenlijk een proces van eliminatie.p117 De eliminatie wordt veroorzaakt door de relatieve fit tussen individuen en de omgeving waarin zij leven.

Selectie in natuurlijke populaties

Er zijn nu veel gevallen waarin natuurlijke selectie in wilde populaties is aangetoond. Bijna elk onderzocht geval van camouflage, mimicry en polymorfisme heeft sterke effecten van selectie aangetoond.

De kracht van selectie kan veel sterker zijn dan de vroege populatiegenetici dachten. De resistentie tegen pesticiden is snel gegroeid. De resistentie tegen warfarine bij Noorse ratten (Rattus norvegicus) groeide snel omdat degenen die overleefden steeds meer van de populatie uitmaakten. Uit onderzoek bleek dat de resistente homozygoot bij afwezigheid van warfarine 54% in het nadeel was ten opzichte van de normale homozygoot van het wilde type.p182 Dit grote nadeel werd snel overwonnen door de selectie op warfarineresistentie.

Normaal gesproken kunnen zoogdieren als volwassene geen melk drinken, maar de mens vormt hierop een uitzondering. Melk wordt verteerd door het enzym lactase, dat wordt uitgeschakeld wanneer zoogdieren stoppen met het drinken van melk van hun moeder. Het vermogen van de mens om op volwassen leeftijd melk te drinken wordt ondersteund door een lactasemutatie die deze uitschakeling verhindert. Menselijke populaties hebben een hoog percentage van deze mutatie overal waar melk een belangrijke plaats in het dieet inneemt. De verspreiding van deze "melktolerantie" wordt bevorderd door natuurlijke selectie, omdat het mensen helpt te overleven waar melk beschikbaar is. Genetische studies suggereren dat de oudste mutaties die lactase persistentie veroorzaken pas in de laatste tienduizend jaar hoge niveaus bereikten in menselijke populaties. Daarom wordt lactase persistentie vaak genoemd als een voorbeeld van recente menselijke evolutie. Aangezien lactase persistentie genetisch is, maar veeteelt een culturele eigenschap, is dit gen-cultuur co-evolutie.

Aanpassing

Aanpassing is een van de basisverschijnselen van de biologie. Door het aanpassingsproces wordt een organisme beter aangepast aan zijn habitat.

Aanpassing is een van de twee belangrijkste processen die de verscheidenheid aan soorten in de biologie verklaren. Het andere is soortvorming (soortensplitsing of cladogenese). Een favoriet voorbeeld dat tegenwoordig wordt gebruikt om de wisselwerking tussen aanpassing en soortvorming te bestuderen, is de evolutie van cichlidevissen in Afrikaanse rivieren en meren.

Als mensen het over aanpassing hebben, bedoelen ze vaak iets dat een dier of plant helpt te overleven. Een van de meest voorkomende aanpassingen bij dieren is de evolutie van het oog. Een ander voorbeeld is de aanpassing van de tanden van paarden aan het vermalen van gras. Camouflage is een andere aanpassing; mimicry ook. De beter aangepaste dieren hebben de meeste kans om te overleven en zich succesvol voort te planten (natuurlijke selectie).

Een inwendige parasiet (zoals een fluim) is een goed voorbeeld: hij heeft een zeer eenvoudige lichaamsstructuur, maar toch is het organisme in hoge mate aangepast aan zijn specifieke omgeving. Hieruit blijkt dat aanpassing niet alleen een kwestie is van zichtbare kenmerken: bij dergelijke parasieten vinden cruciale aanpassingen plaats in de levenscyclus, die vaak vrij complex is.

Beperkingen

Niet alle kenmerken van een organisme zijn aanpassingen.p251 Aanpassingen weerspiegelen meestal het vroegere leven van een soort. Als een soort onlangs zijn levenswijze heeft veranderd, kan een ooit waardevolle aanpassing nutteloos worden, en uiteindelijk een slinkend overblijfsel worden.

Aanpassingen zijn nooit perfect. Er zijn altijd compromissen tussen de verschillende functies en structuren in een lichaam. Het is het organisme als geheel dat leeft en zich voortplant, dus het is het geheel van aanpassingen dat wordt doorgegeven aan toekomstige generaties.

Genetische drift en het effect daarvan

In populaties zijn er krachten die variatie toevoegen aan de populatie (zoals mutatie), en krachten die variatie verwijderen. Genetische drift is de naam voor willekeurige veranderingen die variatie uit een populatie verwijderen. Genetische drift verwijdert variatie met een snelheid van 1/(2N) waarbij N = populatiegrootte.p29 Het is daarom "een zeer zwakke evolutionaire kracht in grote populaties". p55

Genetische drift verklaart hoe willekeurig toeval de evolutie op verrassend grote manieren kan beïnvloeden, maar alleen als de populaties vrij klein zijn. De algemene werking is dat de individuen meer op elkaar gaan lijken, en dus kwetsbaarder worden voor ziekten of toevallige gebeurtenissen in hun omgeving.

  1. Drift vermindert de genetische variatie in populaties, waardoor het vermogen van een populatie om nieuwe selectieve druk te overleven mogelijk afneemt.
  2. Genetische drift werkt sneller en heeft drastischer gevolgen bij kleinere populaties. Kleine populaties sterven meestal uit.
  3. Genetische drift kan bijdragen tot soortvorming, als de kleine groep wel overleeft.
  4. Bottleneck gebeurtenissen: wanneer een grote populatie plotseling en drastisch in omvang afneemt door een of andere gebeurtenis, zal de genetische verscheidenheid zeer sterk verminderen. Infecties en extreme klimaatomstandigheden zijn veel voorkomende oorzaken. Soms kunnen invasies van meer concurrerende soorten verwoestend zijn.
     In de jaren 1880/90 heeft de jacht de noordelijke zeeolifant gereduceerd tot slechts ongeveer 20 individuen. Hoewel de populatie zich heeft hersteld, is de genetische variabiliteit veel kleiner dan die van de zuidelijke zeeolifant.
    Jachtluipaarden hebben zeer weinig variatie. Wij denken dat de soort in een recent verleden tot een klein aantal is gereduceerd. Door het gebrek aan genetische variatie loopt de soort gevaar door besmettelijke ziekten.
  5. Founder events: dit gebeurt wanneer een kleine groep zich afsplitst van een grotere populatie. De kleine groep leeft dan gescheiden van de hoofdpopulatie. Van de menselijke soort wordt vaak gezegd dat zij dergelijke stadia heeft doorgemaakt. Bijvoorbeeld toen groepen Afrika verlieten om zich elders te vestigen (zie menselijke evolutie). Blijkbaar hebben wij minder variatie dan men op grond van onze wereldwijde verspreiding zou verwachten.
     Groepen die aankomen op eilanden ver van het vasteland zijn ook goede voorbeelden. Deze groepen kunnen door hun kleine omvang niet het volledige scala aan
    allelen van de ouderpopulatie
    bij zich dragen.

Soorten

Hoe soorten zich vormen is een belangrijk onderdeel van de evolutiebiologie. Darwin interpreteerde "evolutie" (een woord dat hij aanvankelijk niet gebruikte) als iets dat te maken heeft met soortvorming. Daarom noemde hij zijn beroemde boek On the Origin of Species.

Darwin dacht dat de meeste soorten rechtstreeks ontstonden uit reeds bestaande soorten. Dit heet anagenese: nieuwe soorten door verandering van oudere soorten. Nu denken wij dat de meeste soorten ontstaan door splitsing van eerdere soorten: cladogenese.

Soorten splitsing

Twee groepen die hetzelfde beginnen, kunnen ook heel verschillend worden als ze op verschillende plaatsen leven. Wanneer een soort in twee geografische gebieden wordt opgesplitst, begint een proces. Elk past zich aan zijn eigen situatie aan. Na verloop van tijd kunnen individuen van de ene groep zich niet meer voortplanten met de andere groep. Twee goede soorten zijn geëvolueerd uit één.

Een Duitse ontdekkingsreiziger, Moritz Wagner, bestudeerde tijdens zijn drie jaar in Algerije in de jaren 1830 loopkevers. Elke soort is beperkt tot een stuk van de noordkust tussen de rivieren die van het Atlasgebergte afdalen naar de Middellandse Zee. Zodra men een rivier oversteekt, verschijnt een andere, maar nauw verwante soort. Later schreef hij:

"... een [nieuwe] soort zal alleen [ontstaan] wanneer een paar individuen de grenzen van hun verspreidingsgebied [overschrijden]... de vorming van een nieuw ras zal nooit slagen... zonder een lange voortdurende scheiding van de kolonisten van de andere leden van hun soort".

Dit was een vroege uiteenzetting over het belang van geografische scheiding. Een andere bioloog die geografische scheiding belangrijk vond, was Ernst Mayr.

Een voorbeeld van natuurlijke speciatie is de driedoornige stekelbaars, een zeevis die na de laatste ijstijd zoet water binnendrong en kolonies vestigde in geïsoleerde meren en stromen. Gedurende ongeveer 10.000 generaties vertonen de stekelbaarsjes grote verschillen, waaronder variaties in vinnen, veranderingen in het aantal of de grootte van hun beenplaten, variabele kaakstructuur en kleurverschillen.

De wombats van Australië vallen uiteen in twee hoofdgroepen, gewone wombats en harige wombats. De twee soorten lijken erg op elkaar, afgezien van de harige neus. Ze zijn echter aangepast aan verschillende omgevingen. Gewone wombats leven in bosrijke gebieden en eten vooral groen voedsel met veel vocht. Ze voeden zich vaak overdag. Behaarde wombats leven op hete, droge vlaktes waar ze droog gras eten met heel weinig water of voeding erin. Hun stofwisseling is traag en ze slapen het grootste deel van de dag onder de grond.

Wanneer twee groepen die hetzelfde zijn begonnen voldoende van elkaar verschillen, worden het twee verschillende soorten. Een deel van de evolutietheorie is dat alle levende dingen hetzelfde zijn begonnen, maar zich in de loop van miljarden jaren in verschillende groepen hebben opgesplitst.



 De leden van deze familie zijn in sommige opzichten gelijk, in andere verschillend  Zoom
De leden van deze familie zijn in sommige opzichten gelijk, in andere verschillend  

Variatie . De bloem rechts heeft een andere kleur.  Zoom
Variatie . De bloem rechts heeft een andere kleur.  

Klik voor actie In deze simulatie is er in vijf generaties fixatie van het blauwe "allel".  Zoom
Klik voor actie In deze simulatie is er in vijf generaties fixatie van het blauwe "allel".  

De driedoornige stekelbaars (Gasterosteus aculeatus)  Zoom
De driedoornige stekelbaars (Gasterosteus aculeatus)  

Moderne evolutionaire synthese

Dit was een belangrijke stroming in de evolutiebiologie, die begon in de jaren 1930 en eindigde in de jaren 1950. Sindsdien is zij regelmatig bijgewerkt. De synthese legt uit hoe de ideeën van Charles Darwin passen bij de ontdekkingen van Gregor Mendel, die ontdekte hoe wij onze genen erven. De moderne synthese bracht Darwins idee up-to-date. Het sloeg een brug tussen verschillende soorten biologen: genetici, naturalisten en paleontologen.

Toen de evolutietheorie werd ontwikkeld, was het niet duidelijk dat natuurlijke selectie en genetica samenwerkten. Maar Ronald Fisher toonde aan dat natuurlijke selectie zou werken om soorten te veranderen. Sewall Wright verklaarde genetische drift in 1931.

  • Evolutie en genetica: evolutie kan worden verklaard door wat we weten over genetica, en wat we zien van dieren en planten die in het wild leven.
  • Denken in termen van populaties, in plaats van individuen, is belangrijk. De genetische verscheidenheid in natuurlijke populaties is een sleutelfactor in de evolutie.
  • Evolutie en fossielen: dezelfde factoren die nu werken, werkten ook in het verleden.
  • Gradualisme: evolutie verloopt geleidelijk, en meestal in kleine stapjes. Hierop zijn enkele uitzonderingen, met name polyploïdie, vooral bij planten.
  • Natuurlijke selectie: de strijd om het bestaan van dieren en planten in het wild veroorzaakt natuurlijke selectie. De kracht van natuurlijke selectie in het wild was groter dan zelfs Darwin had verwacht.
  • Genetische drift kan belangrijk zijn in kleine populaties.
  • De evolutiesnelheid kan variëren. Uit fossielen blijkt zeer duidelijk dat verschillende groepen in verschillend tempo kunnen evolueren, en dat verschillende delen van een dier in verschillend tempo kunnen evolueren.p292, 397


 

Enkele onderzoeksgebieden

Co-evolutie

Bij co-evolutie is het bestaan van een soort nauw verbonden met het leven van een of meer andere soorten.

Nieuwe of "verbeterde" aanpassingen bij de ene soort worden vaak gevolgd door het verschijnen en de verspreiding van verwante kenmerken bij de andere soort. Het leven en sterven van levende wezens is nauw verbonden, niet alleen met de fysieke omgeving, maar ook met het leven van andere soorten.

Deze relaties kunnen miljoenen jaren voortduren, zoals bij de bestuiving van bloeiende planten door insecten. De darminhoud, vleugelstructuren en monddelen van gefossiliseerde kevers en vliegen wijzen erop dat zij als vroege bestuivers fungeerden. De associatie tussen kevers en angiospermen tijdens het Onder-Krijt leidde tot parallelle radiaties van angiospermen en insecten in het late Krijt. De evolutie van nectaria in bloemen uit het Boven-Krijt duidt op het begin van het mutualisme tussen vliesvleugeligen en bedektzadigen.

Levensboom

Charles Darwin was de eerste die deze metafoor in de biologie gebruikte. De evolutieboom toont de relaties tussen verschillende biologische groepen. Hij omvat gegevens van DNA-, RNA- en eiwitanalyses. De levensboom is een product van de traditionele vergelijkende anatomie en het moderne onderzoek naar moleculaire evolutie en moleculaire klokken.

De belangrijkste figuur in dit werk is Carl Woese, die de Archaea definieerde, het derde domein (of koninkrijk) van het leven. Hieronder volgt een vereenvoudigde versie van het huidige begrip.

Simplified universal phylogenetic tree

Macroevolutie

Macro-evolutie: de studie van veranderingen boven het niveau van de soort, en hoe deze plaatsvinden. De basisgegevens voor een dergelijke studie zijn fossielen (paleontologie) en de reconstructie van oude milieus. Enkele onderwerpen waarvan de studie onder macro-evolutie valt:

  • Adaptieve straling, zoals de Cambrische explosie.
  • Veranderingen in biodiversiteit door de tijd heen.
  • Massale uitstervingen.
  • Soortenvorming en uitsterving.
  • Het debat tussen punctuerend evenwicht en gradualisme.
  • De rol van de ontwikkeling bij het vormgeven van de evolutie: heterochronie; hox-genen.
  • Oorsprong van grote categorieën: cleido-ei; oorsprong van vogels.

Het is een gemaksterm: voor de meeste biologen suggereert het geen verandering in het evolutieproces.p87 Voor sommige paleontologen kan wat zij zien in het fossielenbestand niet alleen worden verklaard door de gradualistische evolutiesynthese. Zij zijn in de minderheid.

Altruïsme en groepsselectie

Altruïsme - de bereidheid van sommigen om zich op te offeren voor anderen - is wijdverbreid bij sociale dieren. Zoals hierboven uitgelegd, kan de volgende generatie alleen voortkomen uit degenen die overleven en zich voortplanten. Sommige biologen dachten dat dit betekende dat altruïsme niet kon evolueren via het normale selectieproces. In plaats daarvan werd een proces voorgesteld dat "groepsselectie" wordt genoemd. Groepsselectie verwijst naar het idee dat allelen zich in een populatie kunnen vastzetten of verspreiden vanwege de voordelen die zij opleveren voor groepen, ongeacht het effect van de allelen op de fitness van individuen binnen die groep.

Decennialang werd door critici ernstig getwijfeld aan groepsselectie als een belangrijk mechanisme van de evolutie.

In eenvoudige gevallen is meteen te zien dat traditionele selectie volstaat. Als bijvoorbeeld één broer of zus zich opoffert voor drie broers of zussen, zal de genetische aanleg voor die daad toenemen. Dit komt omdat broers en zussen gemiddeld 50% van hun genetische erfenis delen, en de offerdaad heeft geleid tot een grotere vertegenwoordiging van de genen in de volgende generatie.

Altruïsme wordt nu algemeen beschouwd als een gevolg van standaardselectie. De waarschuwing van Ernst Mayr en het werk van William Hamilton zijn beide belangrijk voor deze discussie.

Hamilton's vergelijking

De vergelijking van Hamilton beschrijft of een gen voor altruïstisch gedrag zich al dan niet zal verspreiden in een populatie. Het gen zal zich verspreiden als rxb groter is dan c:

{\displaystyle rb>c\ }

waar:

  • {\displaystyle c\ } is de reproductiekost voor de altruïst,
  • {\displaystyle b\ } is het voortplantingsvoordeel voor de ontvanger van het altruïstische gedrag, en
  • {\displaystyle r\ } is de kans, boven het populatiegemiddelde, dat de individuen een altruïstisch gen delen - de "mate van verwantschap".

Seksuele voortplanting

Op het eerste gezicht lijkt seksuele voortplanting in het nadeel te zijn ten opzichte van ongeslachtelijke voortplanting. Om voordelig te zijn, moet seksuele voortplanting (kruisbestuiving) een tweevoudig nadeel overwinnen (er zijn er twee nodig om zich voort te planten) plus de moeilijkheid om een partner te vinden. Waarom is seks dan zo universeel onder eukaryoten? Dit is een van de oudste vragen in de biologie.

Het antwoord wordt al sinds de tijd van Darwin gegeven: omdat de seksuele populaties zich beter aanpassen aan veranderende omstandigheden. Een recent laboratoriumexperiment suggereert dat dit inderdaad de juiste verklaring is.

"Wanneer populaties worden uitgekruist, vindt er genetische recombinatie plaats tussen verschillende ouderlijke genomen. Hierdoor kunnen gunstige mutaties ontsnappen aan schadelijke allelen op de oorspronkelijke achtergrond, en zich combineren met andere gunstige allelen die elders in de populatie ontstaan. In zelfdragende populaties zijn individuen grotendeels homozygoot en heeft recombinatie geen effect".

In het hoofdexperiment werden aaltjes in twee groepen verdeeld. De ene groep was volledig uitkruisend, de andere volledig zelfklevend. De groepen werden onderworpen aan een ruig terrein en herhaaldelijk onderworpen aan een mutageen. Na 50 generaties vertoonde de zelfkruisende populatie een aanzienlijke achteruitgang in fitness (= overleving), terwijl de uitkruisende populatie geen achteruitgang vertoonde. Dit is een van de vele studies die aantonen dat seksualiteit reële voordelen heeft ten opzichte van niet-seksuele voortplantingsvormen.



 Bestuiversconstantie : deze twee honingbijen, die op hetzelfde tijdstip en dezelfde plaats actief zijn, bezoeken elk slechts bloemen van één soort: zie de kleur van het stuifmeel in hun mandjes  Zoom
Bestuiversconstantie : deze twee honingbijen, die op hetzelfde tijdstip en dezelfde plaats actief zijn, bezoeken elk slechts bloemen van één soort: zie de kleur van het stuifmeel in hun mandjes  

Waarvoor wordt evolutie tegenwoordig gebruikt

Een belangrijke activiteit is kunstmatige selectie voor domesticatie. Dit is wanneer mensen op basis van hun eigenschappen kiezen met welke dieren ze gaan fokken. De mens gebruikt dit al duizenden jaren om planten en dieren te domesticeren.

Meer recentelijk is het mogelijk geworden om gebruik te maken van genetische manipulatie. Nieuwe technieken zoals "gene targeting" zijn nu beschikbaar. Het doel hiervan is nieuwe genen in het genoom van een plant of dier in te brengen of oude genen uit te schakelen. Voor dit werk zijn al een aantal Nobelprijzen toegekend.

Het echte doel van de studie van de evolutie is echter het verklaren en helpen begrijpen van de biologie. Het is immers de eerste goede verklaring van hoe levende dingen zijn geworden zoals ze zijn. Dat is een grote prestatie. De praktische zaken komen vooral uit de genetica, de wetenschap die door Gregor Mendel is begonnen, en uit de moleculaire en celbiologie.



 

Evolutie edelstenen

In 2010 selecteerde het tijdschrift Nature 15 onderwerpen als "Evolutieparels". Dit waren:

Edelstenen uit het fossielenbestand

  1. Op het land levende voorouders van walvissen
  2. Van water naar land (zie tetrapod)
  3. De oorsprong van veren (zie oorsprong van vogels)
  4. De evolutionaire geschiedenis van het gebit
  5. De oorsprong van het gewervelde skelet

Edelstenen uit leefgebieden

  1. Natuurlijke selectie bij soortvorming
  2. Natuurlijke selectie bij hagedissen
  3. Een geval van co-adaptatie
  4. Differentiële verspreiding bij wilde vogels
  5. Selectief overleven bij wilde guppy's
  6. Evolutionaire geschiedenis is belangrijk

Juweeltjes van moleculaire processen

  1. De Galapagosvinken van Darwin
  2. Micro-evolutie ontmoet macro-evolutie
  3. Toxineresistentie bij slangen en schelpdieren
  4. Variatie versus stabiliteit
  • Nature is het oudste wetenschappelijke weekblad. De link wordt gedownload als een gratis tekstbestand, compleet met referenties. Het idee is om de informatie beschikbaar te maken voor leraren.


 

Reacties op het idee van evolutie

Debatten over het feit van evolutie

Het idee dat al het leven is geëvolueerd, werd al geopperd voordat Charles Darwin On the Origin of species publiceerde. Ook nu nog discussiëren sommige mensen over het concept evolutie en wat het voor hen, hun filosofie en hun religie betekent. Evolutie verklaart sommige dingen over onze menselijke natuur. Er wordt ook gesproken over de sociale implicaties van evolutie, bijvoorbeeld in de sociobiologie.

Sommige mensen hebben het religieuze geloof dat het leven op aarde door een god is geschapen. Om het idee van evolutie in dat geloof te passen, hebben mensen ideeën gebruikt als geleide evolutie of theïstische evolutie. Zij zeggen dat evolutie echt is, maar op de een of andere manier wordt geleid.

Er zijn veel verschillende opvattingen over theïstische evolutie. Veel creationisten geloven dat de scheppingsmythe in hun godsdienst indruist tegen het idee van evolutie. Zoals Darwin besefte, is het meest controversiële deel van de evolutionaire gedachte wat het betekent voor de menselijke oorsprong.

In sommige landen, vooral in de Verenigde Staten, is er spanning tussen mensen die het idee van evolutie aanvaarden en mensen die het niet aanvaarden. Het debat gaat vooral over de vraag of evolutie op scholen moet worden onderwezen, en op welke manier dat moet gebeuren.

Ook andere gebieden, zoals kosmologie en aardwetenschappen, komen niet overeen met de oorspronkelijke geschriften van veel religieuze teksten. Deze ideeën werden vroeger ook fel bestreden. Wie schreef tegen het idee dat de aarde het middelpunt van het heelal was, werd met de dood bedreigd wegens ketterij.

Evolutiebiologie is een recenter idee. Bepaalde religieuze groeperingen verzetten zich meer dan andere tegen het idee van evolutie. Zo heeft de Rooms-Katholieke Kerk nu het volgende standpunt over evolutie: Paus Pius XII zei in zijn encycliek Humani Generis, gepubliceerd in de jaren 1950:

"De Kerk verbiedt niet dat (...) onderzoek en discussies (...) plaatsvinden met betrekking tot de evolutieleer, voor zover deze onderzoek doet naar de oorsprong van het menselijk lichaam als voortkomend uit pre-existente en levende materie," Paus Pius XII Humani Generis.

Paus Johannes Paulus II actualiseerde dit standpunt in 1996. Hij zei dat Evolutie "meer dan een hypothese" was:

"In zijn encycliek Humani Generis heeft mijn voorganger Pius XII al [gezegd] dat er geen conflict bestaat tussen de evolutie en de geloofsleer over de mens en zijn roeping. (...) Vandaag, meer dan een halve eeuw na (...) die encycliek, leiden enkele nieuwe bevindingen ons in de richting van de erkenning van de evolutie als meer dan een hypothese. In feite is het opmerkelijk dat deze theorie steeds meer invloed heeft gekregen op de geest van onderzoekers, na een reeks ontdekkingen in verschillende wetenschappelijke disciplines", aldus paus Johannes Paulus II in zijn toespraak tot de Pauselijke Academie voor Wetenschappen.

De Anglicaanse gemeenschap verzet zich ook niet tegen de wetenschappelijke uiteenzetting van de evolutie.

De evolutie voor andere doeleinden gebruiken

Veel van degenen die evolutie accepteerden waren niet erg geïnteresseerd in biologie. Zij waren geïnteresseerd in het gebruik van de theorie om hun eigen ideeën over de samenleving te ondersteunen.

Racisme

Sommige mensen hebben geprobeerd evolutie te gebruiken om racisme te ondersteunen. Mensen die racisme wilden rechtvaardigen, beweerden dat bepaalde groepen, zoals zwarte mensen, inferieur waren. In de natuur overleven sommige dieren inderdaad beter dan andere, en dat leidt ertoe dat dieren beter aangepast zijn aan hun omstandigheden. Met mensengroepen uit verschillende delen van de wereld kan de evolutie alleen maar zeggen dat elke groep waarschijnlijk goed is aangepast aan zijn oorspronkelijke situatie. Evolutie velt geen oordeel over beter of slechter. Het zegt niet dat een menselijke groep superieur is aan een andere.

Eugenetica

Het idee van eugenetica was heel anders. Twee dingen waren al in de 18e eeuw opgevallen. Het ene was het grote succes van boeren bij het fokken van vee en gewassen. Zij deden dit door te selecteren welke dieren of planten de volgende generatie zouden voortbrengen (kunstmatige selectie). De andere observatie was dat mensen uit de lagere klasse meer kinderen kregen dan mensen uit de hogere klasse. Als (en het is een grote als) de hogere klassen er waren op grond van verdienste, dan was hun gebrek aan kinderen precies het omgekeerde van wat er zou moeten gebeuren. Sneller fokken in de lagere klassen zou leiden tot verslechtering van de samenleving.

Het idee om de menselijke soort te verbeteren door selectief fokken wordt eugenetica genoemd. De naam werd voorgesteld door Francis Galton, een slimme wetenschapper die goed wilde doen. Hij zei dat de menselijke voorraad (genenpool) moest worden verbeterd door een selectief fokbeleid. Dit zou betekenen dat degenen die als "goede voorraad" werden beschouwd, een beloning zouden krijgen als zij zich voortplantten. Anderen stelden echter voor dat degenen die als "slechte voorraad" werden beschouwd verplichte sterilisatie, prenatale tests en geboortebeperking zouden moeten ondergaan. De Duitse nazi-regering (1933-1945) gebruikte eugenetica als dekmantel voor haar extreme rassenbeleid, met vreselijke resultaten.

Het probleem met Galtons idee is hoe je beslist welke eigenschappen je selecteert. Er zijn zoveel verschillende eigenschappen die mensen kunnen hebben, dat je het er niet over eens kon worden wie "goede voorraad" was en wie "slechte voorraad". Er was wel meer overeenstemming over wie niet moest fokken. Verschillende landen namen wetten aan voor de verplichte sterilisatie van ongewenste groepen. De meeste van deze wetten werden aangenomen tussen 1900 en 1940. Na de Tweede Wereldoorlog maakte de afschuw over wat de nazi's hadden gedaan een einde aan alle pogingen tot eugenetica.

Ontwerp van het algoritme

Sommige vergelijkingen kunnen worden opgelost met behulp van algoritmen die evolutie simuleren. Evolutionaire algoritmen werken zo.

Sociaal Darwinisme

Een ander voorbeeld van het gebruik van ideeën over evolutie ter ondersteuning van sociale actie is het sociaal-darwinisme. Sociaal Darwinisme is een term voor de ideeën van de 19e-eeuwse sociaal filosoof Herbert Spencer. Spencer geloofde dat de survival of the fittest kon en moest worden toegepast op de handel en menselijke samenlevingen als geheel.

Opnieuw gebruikten sommigen deze ideeën om te beweren dat racisme en meedogenloos economisch beleid gerechtvaardigd waren. Tegenwoordig zeggen de meeste biologen en filosofen dat de evolutietheorie niet mag worden toegepast op sociaal beleid.

Controverse

Sommige mensen zijn het niet eens met het idee van evolutie. Zij zijn het er om een aantal redenen niet mee eens. Meestal zijn deze redenen beïnvloed door of gebaseerd op hun religieuze overtuigingen in plaats van de wetenschap. Mensen die het niet eens zijn met evolutie geloven meestal in creationisme of intelligent design.

Desondanks is evolutie een van de meest succesvolle theorieën in de wetenschap. Mensen hebben ontdekt dat het nuttig is voor verschillende soorten onderzoek. Geen van de andere suggesties verklaart dingen, zoals fossielen, zo goed. Voor bijna alle wetenschappers staat evolutie dus niet ter discussie.



 Toen het Darwinisme in de jaren 1870 werd geaccepteerd, symboliseerden karikaturen van Charles Darwin met een apenlichaam de evolutie.  Zoom
Toen het Darwinisme in de jaren 1870 werd geaccepteerd, symboliseerden karikaturen van Charles Darwin met een apenlichaam de evolutie.  

Vragen en antwoorden

V: Wat is evolutie?
A: Evolutie is een biologisch proces waarbij levende dingen na verloop van tijd veranderen en nieuwe soorten ontstaan.

V: Wie zei: "Niets in de biologie heeft zin behalve in het licht van de evolutie"?
A: Theodosius Dobzhansky, een bekend evolutiebioloog, zei: "Niets in de biologie heeft zin behalve in het licht van de evolutie".

V: Wat veroorzaakt evolutie?
A: Evolutie wordt meestal veroorzaakt door natuurlijke selectie. Levende dingen hebben verschillende kenmerken die het voor hen gemakkelijker maken om te overleven en zich voort te planten, en deze verschillen blijven in de loop van de tijd bestaan en leiden tot veranderingen waardoor nieuwe soorten ontstaan.

V: Hoe weten wij dat het leven in de loop der tijd is veranderd?
A: Dat het leven in de loop der tijd is veranderd, kunnen wij zien aan de hand van fossielen in gesteenten. Deze fossielen laten zien hoe dieren en planten van lang geleden verschillen van die van vandaag, wat bewijst dat er evolutie heeft plaatsgevonden.

V: Hoe is bewezen dat alle organismen een gemeenschappelijke afstamming hebben?
A: In 2010 werden in een analyse DNA-sequenties tussen organismen vergeleken met fylogenetische bomen, wat sterke kwantitatieve steun bood voor het idee van gemeenschappelijke afstamming.

V: Wat betekent fylogenetische boom?
A: Een fylogenetische boom is een diagram dat wordt gebruikt om relaties tussen verschillende groepen organismen weer te geven op basis van hun evolutionaire geschiedenis. Hij laat zien hoe nauw verwant ze zijn door hun gemeenschappelijke voorouders te traceren.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3