Evolutie - Biologie - Theorie - Toelatingsexamens arts en tandarts

Evolutie

Evolutie

Voorwoord

Deze theoriehoofdstukken werden in eerste instantie samengesteld om in de theorie te voorzien die vereist is voor het afleggen van de toelatingsexamens arts en tandarts, maar heeft mettertijd een bredere bestemming gekregen, waardoor meer theorie voorzien is dan gekend moet zijn voor het toelatingsexamen. Toch is de theorie relatief beknopt gehouden: ze is vooral bedoeld voor wie het allemaal al eens gezien heeft en wil herhalen en daardoor zijn basis verstevigen. Ik denk dat ze daardoor nuttig kan zijn bij de voorbereiding van die toelatingsexamens, voor olympiades of voor een herhaling van leerstof voor het aanvangen van hogere studies. Maar als je besluit dit document te gebruiken voor welke test dan ook, check dan zelf welke leerstof gekend moet zijn op de officiële sites.
De auteur van dit document kan in geen enkel geval aansprakelijk gesteld worden voor eventuele gevolgen van of schade die kan ontstaan uit het gebruik van dit document.

Evolutie

Door wetenschappelijk onderzoek zijn we te weten gekomen dat organismen zijn veranderd over grote tijdspannes, er heeft een evolutie plaatsgevonden.
Evolutieleer tracht een verklaring te vinden voor deze veranderingen.

Wat is een soort?

Als we een mannelijke ezel en een vrouwelijk paard kruisen, krijgen we een muildier. Als we een vrouwelijke ezel en een mannelijk paard kruisen, krijgen we een muilezel.
Deze nakomelingen zijn zelf niet vruchtbaar, en we zeggen daarom dat paard en ezel twee verschillende soorten zijn. Nakomelingen van een kruising tussen wezens van een verschillende soort noemen we bastaarden.
Organismen behoren tot dezelfde soort als ze:
sterk op elkaar gelijken.
in natuurlijke omstandigheden onderling kruisen.
nakomelingen hebben die vruchtbaar zijn.
Opmerking: bij uitzondering worden er in het plantenrijk toch vruchtbare bastaarden gevonden.

Evolutie

Welke argumenten zijn er voor de evolutiegedachte?
Fossielen
Embryologische aanwijzingen
Anatomische aanwijzingen
Geografische aanwijzingen
Mutaties
Biochemische aanwijzingen

Embryologische aanwijzingen

Zo doorlopen wij bijvoorbeeld tijdens onze embryonale fase schijnbaar de evolutie nogmaals: zo zien wij er in de baarmoeder eerst visachtig uit met een staart en kieuwspleten.

Anatomische aanwijzingen

Bijvoorbeeld, in de beenderen van een vleugel vinden we dezelfde beenderen als in een mensenhand.
Rudimentaire organen: sommige organen hebben geen functie meer (vb. derde ooglid bij de mens).
Homologe organen = zelfde structuur, verschillende functie (bvb. dezelfde beenderen in vleugel en mensenhand).
Analoge organen = zelfde functie of uiterlijk, verschillende evolutionaire oorsprong, bvb. vleugel insect, vleugel vogel.
Homologie

Geografische aanwijzingen

Bijvoorbeeld, enkel in Australië zijn buideldieren ontstaan, in Afrika giraffen,...

Mutaties

Bijvoorbeeld, bacteriën muteren onder invloed van antibiotica en worden daardoor beter aangepast (resistent).

Biochemische aanwijzingen

Aan de hand van de gelijkenissen tussen de eiwitten kan men aan de hand van een stamboom van die eiwitten (hoe verder af hoe meer mutaties) ook een stamboom van de organismen afleiden.

Hoe ontstaan nieuwe soorten?

Er zijn twee belangrijke evolutietheorieën: Lamarckisme en Darwinisme.
Jean-Baptiste de Lamarck
Charles Darwin

Lamarckisme

Groei van een giraffenek volgens Lamarck:
Doordat giraffen hun nek moesten uitstrekken om bij blaadjes te komen, werd hun nek een beetje langer. Dit werd doorgegeven van generatie op generatie, zodat de nek steeds langer werd.

Lamarckisme

De theorie van Lamarck bestaat uit twee wetten:
Het gebruik van een orgaan zal dit verder ontwikkelen. Het niet-gebruik ervan leidt tot verzwakking en degeneratie.
Dergelijke veranderingen (modificaties) zijn erfelijk.
Met andere woorden: verworven eigenschappen (modificaties) zouden erfelijk zijn!
Er zijn echter bezwaren tegen de theorie Lamarck:
Het verklaart niet hoe nieuwe eigenschappen ontstaan.
Modificaties zijn niet erfelijk.
De theorie van Lamarck is achterhaald.

Survival of the fittest

De evolutietheorie van Darwin zegt dat de overlevingskansen van een individu afhangen van het milieu waarin hij zich bevindt.
Er is een onderlinge strijd om voedsel, ruimte, paring enzovoort (struggle for life).
Survival of the fittest = de best aangepaste overleeft het best en heeft het meeste nageslacht.
We noemen dit ook natuurlijke selectie.

Voorbeeld

Bijvoorbeeld: de berkenspanner: kwam in Manchester in 1848 bijna uitsluitend grijs voor en was goed gecamoufleerd tegen vogels op de korstmossen op de schors van de bomen.
Door de industriële revolutie verdwenen de korstmossen van de boomschors en was er roetvorming, de bomen werden zwarter.
In 1900 waren bijna alle grijze berkenspanners verdwenen en waren er bijna uitsluitend zwarte exemplaren. De zwarte mutanten ontstonden vroeger ook al, maar werden toen weg geselecteerd, doordat ze teveel opvielen.

De giraffennek

De lange giraffennek kunnen we zo ook door natuurlijke selectie verklaren: sommige giraffen hadden al een langere nek en waren dus beter aangepast (langere nek = meer voedsel).
Ze kregen hierdoor meer nakomelingen, die ook de langere nek hadden.

Soortvorming door geografische isolatie

Door geografische barrières (rivieren, bergen, zeeën,…) kunnen organismen zover uiteen groeien dat ze een aparte soort gaan vormen.
Dit kan bijvoorbeeld doordat onderlinge voorplanting niet meer mogelijk is (baltsgedrag is veranderd, veranderingen in lichaamsbouw of paarseizoen).
Men noemt dit geografische isolatie.

Genetische drift

In een eindige populatie zal bij het doorgeven en hercombineren van allelen het toeval een rol spelen: hierdoor kunnen de allelenfrequenties veranderen. Dit noemt men genetische drift.
Duidelijk is dat hoe kleiner de populatie is, hoe groter de kans op genetische drift.
Genetische drift heeft niets met natuurlijke selectie te maken, het is een toevalsgebonden fenomeen.

Oorsprong van het leven

Onder invloed van UV-licht, bliksems en vulkanische uitbarstingen werden grote hoeveelheden organische stoffen gevormd.
De oceanen werden tot een soort “oersoep”, waarin het leven ruim 3,5 miljard jaar geleden zou ontstaan zijn.
De eerste levensvormen moeten een soort anaërobe bacteriën geweest zijn, aangezien er geen atmosferische zuurstof was.
De blauwalgen (of blauwwieren of cyanobacterïen) vormden zuurstof door fotosynthese vanaf ongeveer 3 miljard jaar geleden.

Meercelligen

De oudste gevonden fossielen van eukaryote meercelligen zijn ongeveer 750 miljoen jaar oud.
In het precambrium (vóór 600 miljoen jaar geleden) waren er simpele planten en invertebrate dieren: kwallen, flagellaten, amoeben, wormen, sponzen,…

Cambrium

Vanaf 550 miljoen jaar geleden is er een sterke toename van het aantal soorten en de complexiteit van organismen (“Cambrische explosie”).
Er ontstonden levensvormen met harde organen zoals schaaldieren (mollusken en zeeëgels), en geleedpotigen, zoals de veel gevonden trilobiet.

Eerste landplanten

De oervarens waren 400 miljoen jaar geleden de eerste landplanten.
Ze leefden vooral aan de rand van het water en droegen sporenkapsels.
Hieruit ontstonden dan de paardenstaarten, wolfsklauwen, paardenstaartachtigen,…

Eerste vissen

De eerste vissen (eitjes in het water, ademen door kieuwen, wisselende lichaamstemperatuur) ontstonden zo’n 400 miljoen jaar geleden.
Er ontstonden twee vormen: kraakbeenvissen (bijvoorbeeld haaien) en beenvissen (bijvoorbeeld goudvis).
Vrij vroeg waren er vissen die beenderen in de vinnen hadden en zich ermee op het land konden voortbewegen.
Dit was vooral handig als de omgeving uitdroogde -> konden zich naar een andere plas bewegen.
Er kwamen ook longvissen, die zowel door kieuwen als door longen konden ademen.

Eerste insecten

De eerste insecten ontwikkelden zich ook rond 400 miljoen jaar geleden.
In de lucht verschenen libellen, waterjuffers en talrijke andere insecten.

Amfibieën en reptielen

Amfibieën (eitjes in het water, long- en huidademhaling, wisselende lichaamstemperatuur) ontstonden vermoedelijk ongeveer 370 miljoen jaar geleden, mogelijk uit kwastvinnigen of longvissen.
Ongeveer 350 miljoen jaar geleden ontstonden hieruit de reptielen, eerst eerder in moerassig gebied, dan steeds meer op het land (eitjes op het land, longademhaling, wisselende lichaamstemperatuur).

Dinosauriërs

Ongeveer 230 miljoen jaar geleden ontstonden de Dinosauriërs, een groep van reptielen die zeer grote afmetingen konden aannemen en die tot hun uitsterven 65 miljoen jaar geleden een zeer dominante dierengroep waren.

Zoogdieren en vogels

De eerste primitieve zoogdieren (levendbarend, ademhaling door longen, constante lichaamstemperatuur) hebben zich ongeveer 200 miljoen jaar geleden uit de reptielen ontwikkeld.
Vogels (eieren op het land, ademhaling door longen, constante lichaamstemperatuur) ontstonden uit de reptielen ongeveer 145 miljoen jaar geleden.

Bedektzadigen

Naaldbomen ontstonden ongeveer 280 miljoen jaar geleden.
Het zijn de eerste planten die seizoensgedreven groeiringen vertonen.
Ongeveer 130 miljoen jaar geleden ontwikkelden zich de bedektzadige planten.

Uitsterven dinosauriërs

65 miljoen jaar geleden is een grote meteoriet ingeslagen op aarde en de aarde is daardoor in stof- en stoomwolken.
De krater te zien in Yucatan in Mexico, de diameter bedraagt ongeveer 180 km.
Het gevolg was minder zonlicht, dit gaf verminderde fotosynthese, waardoor veel planten en dieren uitstierven.
Het broeikaseffect gaf warmte, de dinosauriërs waren wegens hun omvang zee gevoelig voor warmte.
Dit betekende het einde van het rijk van de dinosauriërs en vanaf dan kwamen de zoogdieren tot bloei, waaruit wij later ontstaan zijn.

Evolutie van de mens

De mens behoort tot de primaten.
De eerste primaten ontstonden ongeveer 80 miljoen jaar geleden en waren lemurachtige dieren.
In de groep van de primaten ontstonden de apen, waartoe de mens behoort.

Mensapen

Tot de mensapen behoren tegenwoordig de gibbons en de mensachtigen.
Ze worden gekarakteriseerd door de afwezigheid van een staart.
Ongeveer 20 miljoen jaar geleden waren er al mensapen.
Tot de mensachtigen behoren mensapen die op twee benen kunnen lopen en dit ook bij voorkeur doen.
De bouw van handen en voeten is verschillend.
Tot de mensachtigen behoren heden de orang oetans, gorilla’s, bonobo’s, chimpansees en de mens.
De oudste gevonden mensachtige is 6-7 miljoen jaar oud en werd gevonden in Oost-Afrika.

Moderne mens

De moderne mens (homo sapiens sapiens) kwam waarschijnlijk 40.000 jaar geleden naar Europa, leefde al langer in Afrika (geschat 200.000 jaar geleden).

Neanderthaler

De Neanderthaler leefde samen met de mens en werd erdoor verdrongen.
Ze gebruikten ook complexe werktuigen zoals de mens.
Hun hersenen waren zo groot of groter dan die van de vroege mens.
Image Wikimedia Commons / Stefan Scheer, CC BY 2.5 - Source

Vestiging

Ongeveer 10.000 jaar geleden vestigt de mens zich en begint het land te bewerken, de eerste landbouwers verschijnen in het nabije Oosten. De eerste nederzettingen ontstonden.