Evolutie

[biologiestudent]

Mijn vraag is simpel:

Waarom werkt evolutie in op een populatie en kan deze niet inwerken op een individu?

mvg

[QuestionSpark]

Volgens www.darwinisme.be kan evolutie juist helemaal niet werken in populatieverbanden, maar enkel op heel klein niveau:

Te weinig mutaties - zelden gunstig - innertie van populaties

Een tweede probleem komt uit de populatiegenetica. Deze tak van de biologie bestudeert hoe de eigenschappen in een populatie verschuiven, o.a. door natuurlijke selectie. Het is een vrij wiskundige wetenschap waarbij een goede kennis van statistiek belangrijk is. Populatiegenetici hebben de enorme traagheid ontdekt van evolutie volgens het vooropgestelde proces van toevallige mutaties en natuurlijke selectie; en ook de uiterst beperkte wijzigingen die zo waargenomen worden.

Ten eerste blijkt de mutatiesnelheid ontzettend laag: dank zij een voortreffelijk ingebouwd correctiemechanisme ligt deze op minder dan 1 mutatie per genoom en per generatie (ongeveer 10-10). Bovendien blijken mutaties bijna altijd schadelijk voor het organisme. In zoverre zelfs dat men nauwelijks gunstige mutaties kent. Vooral gunstige mutaties die informatie toevoegen aan het DNA blijken zo goed als onbekend.

Ten tweede is de kans heel groot dat een gunstige mutatie verloren gaat in een populatie, en dit door stom toeval. Bij de productie van een geslachtscel is er immers 50% kans dat een mutatie verloren gaat tijdens celdeling, en merk op: natuurlijke selectie kan daar absoluut niets aan veranderen. Hierdoor blijkt het zelfs voor een gunstige mutatie moeilijk om te overleven in een populatie. Op basis van het geschatte ‘selectief voordeel’ van een gunstige mutatie (volgens Fisher 0.1%) is de kans dat een gunstige mutatie overleeft in een populatie ongeveer 1 op 500. Men noemt dit het “fixeren” van een mutatie, hetgeen uiteraard nodig is om deze mutaties te kunnen optellen tot evolutie. Conclusie? Grote populaties kunnen statistisch gezien moeilijk evolueren.

Nochtans zijn er ontzettend veel mutaties nodig om alle soorten op aarde te kunnen verklaren. Een voorbeeld kan dit verduidelijken: mens en chimpansee zijn verondersteld over 1 miljoen generaties uit elkaar geëvolueerd te zijn. Volgens de bevindingen uit de populatiegenetica kan dit hooguit enkele duizenden cumulatieve mutaties opleveren. Toch zijn er ongeveer 40 miljoen mutaties nodig om het verschil in DNA uit te leggen, zo blijkt uit onderzoek in 2005. Dit is dus ruim 10.000 maal te traag. Op allerlei manieren hebben wetenschappers dergelijke berekeningen gemaakt maar de conclusie is altijd dezelfde: veel te traag.

Sommigen wijzen op de relatief snelle ‘micro-evolutie’ bij kunstmatige selectie – met micro-evolutie bedoelt men beperkte evolutie, gewoonlijk de optimalisatie van een bestaande structuur, zoals de lengte van staart of bek. Met ‘macro-evolutie’ daarentegen bedoelt men opvallende en gewoonlijk innovatieve veranderingen zoals het ontstaan van nieuwe ledematen of zintuigen. Macro-evolutie kan echter niet gebeuren aan de snelheid van micro-evolutie.

Waarom niet? Een beeld kan dit verduidelijken: een grote populatie met veel variatie kan men vergelijken met een groot reservoir vol water, de mutaties kan men vergelijken met een druppelende kraan die het reservoir langzaam aanvult. Nu is het wel mogelijk om met de emmer van natuurlijke selectie op korte tijd grote veranderingen uit het reservoir te scheppen maar de druppelende kraan van de mutaties bepaalt uiteraard de snelheid op lange termijn. Alle fokkers weten overigens dat men via selectie aanvankelijk wel resultaten boekt, maar dat er na een tijdje geen verdere evolutie meer optreedt. Vergelijk het met overbevissing. En er is ook een verschil tussen de optimalisatie bij micro-evolutie en de innovatie bij macro-evolutie, maar daar komen we straks nog op terug. Voorlopig onthouden we dat het samenspel van toevallige mutaties en natuurlijke selectie veel te traag is.

[biologiestudent]

Dat artikel gaat ervan uit dat evolutie enkel steunt op mutaties,

maar wat met gene flow, genetische drift, hox-genen, willekeurige paring, natuurlijke selectie, genetische selectie, ..?

Die behoren ook allemaal tot de evolutie..

Het is logisch dat, als je enkel kijkt naar mutaties, de kans op evolutie groter wordt bij kleinere populaties (aangezien mutaties meestal in recessieve allelen zitten)

maar hoe zit het met de andere factoren?

Het artikel spreekt trouwens ook over populaties (ook al zijn het kleine populaties) en niet over individuen,

dus mijn vraag blijft onbeantwoord..

mvg

[QuestionSpark]

Nou ja, ik ben geen bioloog, maar had toevallig deze artikelen op darwinisme.be gelezen die over evolutie en populaties gingen en waardoor evolutie eigenlijk niet mogelijk zou zijn. Ik dacht misschien vind je dit interessant of heb je er wat aan, maar misschien zit het ook vol fouten en heeft het vrij weinig met je onderwerp te maken. Hier toch nog maar het vervolg op dat vorige stukje:

Devolutie: kleine populaties - verlies van informatie - inteelt



Naar aanleiding van de vorige twee problemen stelden Gould en Eldredge in 1972 een alternatieve verklaring voor onder de naam van het punctuerend evenwicht: zij gaan ervan uit dat de fossielen een goed beeld geven van wat er werkelijk gebeurd is, namelijk: de meerderheid van de populaties evolueren niet en zijn in zogenaamd evenwicht. Evolutie vindt namelijk plaats in kleine populaties in afgezonderde gebieden die dus nauwelijks fossielen nalaten. Dit zou het schokkerige patroon in de fossielen verklaren en biedt ook een oplossing voor het probleem uit de populatiegenetica waarbij grote populaties nauwelijks kunnen evolueren.

Deze aangepaste theorie van het punctuerend evenwicht lost de voorgaande problemen niet helemaal op, want door evolutie te beperken tot kleine populaties heeft men ook minder mutaties ter beschikking. De aangepaste theorie geeft wel aanleiding tot een derde probleem: het is algemeen bekend dat kleine populaties gemakkelijk ten prooi vallen aan inteelt en hierdoor tenslotte ook uitsterven. De Pandabeer en de Zweedse wolf zijn actuele voorbeelden hiervan. Het proces van toeval en natuurlijke selectie geeft in theorie en in praktijk eerder aanleiding tot devolutie. Dus: grote populaties kunnen nauwelijks evolueren, terwijl kleine populaties evolueren in de verkeerde richting.

Interessant is dat ook de fossielen deze devolutie illustreren. De bekende evolutie van het paard is daar een mooi voorbeeld van: niet alleen toont de evolutie van het paard een verlies van tenen tot 1 hoef (op zich al devolutie), maar het patroon in de fossielen toont ook dat het paard in verschillende perioden en op verschillende plaatsen dezelfde evolutie doormaakt en daarbij telkens vrij plots diversifieert en uitsterft. Vermits Europa op dat moment een archipel was, ligt het voor de hand te veronderstellen dat op deze eilanden kleine populaties geïsoleerd raakten met inteelt tot gevolg, wat dan ook plotse diversificatie en uitsterven van het paard kan verklaren. Het moderne paard daarentegen stamt af van een grote populatie in Amerika die ook veel minder evolueerde.

Sommigen zullen zich afvragen: hoe komt het dat natuurlijke selectie deze inteelt niet verhindert? Zoals daarnet uiteengezet speelt naast natuurlijke selectie ook toeval een rol, en voor typische mutaties speelt het toeval zelfs een grotere rol dan natuurlijke selectie omdat het selectief voordeel gewoonlijk vrij klein is. En vermits er zoveel meer schadelijke dan gunstige mutaties zijn, ligt devolutie eigenlijk voor de hand. Natuurlijke selectie is gewoon minder doeltreffend dan men vaak beseft. Dit merk je bijvoorbeeld bij schadelijke maar recessieve genen, die wel geërfd worden maar enkel tot uitdrukking komen als beide ouders het gen doorgeven. Zo ontstaat ‘genetische belasting’. Macro-evolutie ligt dus minder voor de hand dan men vaak denkt, zelfs met inachtname van natuurlijke selectie.

De drie problemen die we tot hiertoe hebben besproken, zijn zogenaamde ‘oude’ problemen die reeds vóór 1970 bekend waren. De volgende twee problemen zijn ‘nieuwe’ problemen die vooral de laatste 20 jaar de aandacht trekken. Deze problemen werden ontdekt door het microscopisch onderzoek van de levende cel, die namelijk veel complexer blijkt dan men zich ooit had voorgesteld.

[Mrtn]

"Inwerken" is misschien een beetje ongelukkig gekozen.

Als je evolutie ziet als selectie op veranderingen gaat dat over een individu dat zich vervolgens succesvoller kan voortplanten van de rest. Een selectie voordeel begint dus bij een individu en verspreidt zich vervolgens over een populatie: survival of the fittest. Het is dus maar hoe je het bekijkt.

[Rocky]

"Survival of the fittest" , oftewel het recht van de best aangepaste, betekent dat alleen de best aangepaste individuen overleven.

Deze kunnen zich daarom ook meer voortplanten en dit leidt ertoe, dat soorten in de loop van de tijd veranderen.

Het evolueren van soorten gebeurt alleen als er een hoge selectiedruk is, dus concurrentie om te overleven.

Wanneer de selectiedruk laag is, blijven er veel varianten in leven.

Evolutie is dus eigenlijk het veranderen van een soort doordat sommige individuen een gunstiger genotype hebben t.o.v. anderen en daardoor, bij een hoge selectiedruk, wel veel nakomelingen produceren.

Als er na een tijd alleen nog individuen voorkomen met een het desbetreffende genotype, is de soort geëvolueerd.

Evolutie binnen een individu kan dus eigenlijk niet, aangezien deze met het zelfde genotype zal sterven als het geboren wordt.

Ik hoop dat dit je vraag beantwoord. ](*,)

[biologiestudent]

alvast bedankt!

maar natuurlijke selectie werkt rechtstreeks in op het FENOtype, en niet op het genotype (onrechtstreeks natuurlijk wel)

hoe verklaar je dan dat evolutie, ten gevolge van natuurlijke selectie, niet kan plaatsgrijpen op niveau van een individu?

mvg

[Rocky]

Evolutie is een gevolg van natuurlijke selectie, dat klopt.

Maar er is sprake van evolutie wanneer bijv. in het klassieke voorbeeld van de giraf, alle nakomelingen het genotype van de lange nek hebben (terwijl dit eerst maar enkele waren maar t.g.v. natuurlijke selectie alle kortnekkige exemplamer zijn uitgestorven).

een soort is dus geevolueerd wanneer in alle nakomelingen het "nieuwe" genotype voorkomt.

hoe verklaar je dan dat evolutie, ten gevolge van natuurlijke selectie, niet kan plaatsgrijpen op niveau van een individu?

Een individu krijgt echt geen ander genotype in de loop van zijn leven (ja, mischien door mutaties, maar niet als gevolg van natuurlijke selectie)

Je moet dus goed kijken naar de defenitie van evolutie, het geldt namelijk voor een hele soort en geldt niet voor 1 individu. En het gaat hier dus om het veranderen van het Genotype.

[biologiestudent]

Naar mijn weten zijn niet alle nakomelingen aangepast (volgens Lamarck wel, volgens Darwin niet)

Bedankt

[Rocky]

Naar mijn weten zijn niet alle nakomelingen aangepast

De niet-aangepaste nakomelingen zullen, bij een hoge selectiedruk, ook sterven.

Vandaar dat we nu ook geen (om het voorbeeld maar weer aan te halen) giraffen met een korte nek meer hebben.

Dat genotype is simpelweg uitgestorven.

Dat is nou evolutie. ](*,)

Maar is je vraag die je in eerste instantie stelde nu beantwoord?

[biologiestudent]

min of meer wel ja

maar om het nu moeilijk te maken,

kunnen mutaties bij asexuele voortplanting niet leiden tot evolutie?

[Rocky]

Lijkt mij wel.

Planten zijn toch ook geëvolueerd sinds hun ontstaan.

Als de mutatie gunstig is voor een organisme zullen de individuen die deze eigenschap bezitten voordeel hebben boven anderen. En zo kunnen door hoge selectiedruk juist de individuen die het gemuteerde gen bevatten overblijven en zich dus (ongeslachtelijk) voortplanten.

[biologiestudent]

Wat dus wil zeggen dat evolutie kan plaatsgrijpen op niveau van individuen

bedankt!

[Rocky]

Wacht even.

Ik denk niet dat je deze conclusie kunt trekken ](*,)

Wanneer een individu een gunstige mutatie heeft die tot gevolg heeft dat deze voordeel heeft, is er nog geen sprake van evolutie.

Evolutie is pas een feit wanneer alle nakomelingen alleen nog dat gemuteerde gen hebben. Dan is de soort pas geëvolueerd. Evolutie is dus de ontwikkeling(/geleidelijke verandering) van soorten en ik denk dus niet dat je van evolutie kan spreken als je het over 1 enkel individu hebt.

[biologiestudent]

al gehoord van sympatrische en allopatrische speciatie?

daar evolueert niet de hele soort mij, maar slechts een deel gaat een nieuwe soort vormen ..

(merkbaar aan het feit dat ze niet onderling kunnen voortplanten met hun oorspronkelijke soortgenoten)

dus het zal wel kloppen dat speciatie niet kan optreden bij een individu

maar ik denk dat het niet de hele soort moet zijn die verder evolueert..