V4 Hoofdstuk 4 Evolutie

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4

V4 Hoofdstuk 4 Evolutie

Om de genenpool in een populatie te kunnen onderzoeken is het belangrijk om te weten welke dieren behoren tot de soort en populatie die je wilt onderzoeken. 

Wanneer is iets een soort? 

- organismen behoren tot dezelfde soort als ze in staat zijn onderling voort te planten en daarbij vruchtbare nakomelingen krijgen. 

- soorten kunnen dus qua uiterlijk op elkaar lijken, maar als ze geen vruchtbare nakomelingen krijgen behoren ze niet tot dezelfde soort. 

Denken jullie dat deze 2 dieren tot dezelfde soort behoren? 

Wat is een soort?

En deze 2 dieren? 

Er zijn ook uitzondering op deze regel. Zo zijn de vrouwelijke nakomelingen afkomstig uit de kruising van een paard en een ezel wel vruchtbaar maar de mannetjes niet. We rekenen deze dieren dus alsnog niet tot dezelfde soort. 

Populatie en soortvorming

Dieren van dezelfde soort kunnen samen een populatie vormen. Een populatie bestaat uit een groep individuen van één soort die in een bepaald gebied leven en met elkaar voortplanten. 

Populaties kunnen onderling gescheiden zijn door barrières, zoals hoogte, rivieren of gedrag. 

Individuen planten zich meestal alleen binnen hun eigen populatie voor, maar in uitzonderlijke gevallen, bijvoorbeeld door migratie of het wegvallen van een barrière kunnen individuen uit verschillende populaties met elkaar voortplanten. 

Er worden dan genen uitgewisseld tussen de 2 verschillende populaties. Dit noem je gene flow. 

genenpool en genetische variatie

De verzameling van alle genen in één populatie noem je de genenpool. Hoe groter de genenpool, hoe groter de genetische variatie van die populatie. 

In de genenpool komen de allel in verschillende frequenties voor. De allelfrequentie geeft dus weer hoe vaak dat allel voorkomt in een populatie. 

hardy-weinberg + formule

Onder bepaalde voorwaarde blijven de frequenties van de allelen in een populatie gelijk als de populatie voortplant. 

Je kan dan de frequentie van de genotypen in de populatie voorspellen aan de hand van de volgende formule: 

p2 + 2pq + q2 = 1 

Uitleggen hoe je op deze formule komt

De formule is gelijk aan 1, omdat het de kans berekend op elk genotype. 

hardy-weinberg formule

De regel van Hardy-Weinberg geldt alleen als er aan de volgende voorwaarden wordt voldaan. 

Als de populatie voldoet aan deze voorwaarden dan zeggen we dat de populatie in Hardy-Weinberg evenwicht is. De allelfrequenties blijven gelijk. 

wat beïnvloed de allelfrequentie in werkelijkheid?

Wanneer voldoet een populatie niet aan de Hardy-Weinberg regels? 

De peper-en-zoutvlinder is een voorbeeld van natuurlijke selectie. De vlinders camoufleren zich door de kleur van de boom waar ze op voorkomen na te bootsen. 

Voor de industriële revolutie kwamen in de populatie van vlinders vooral de witte variant voor. Deze vlinders zaten op bomen met een wittige schors. 

De zwarte varianten waren zeldzaam, omdat ze makkelijker zichtbaar waren voor predatoren. 

Tijdens de industriële revolutie werd er veel steenkool verbrand in de fabrieken. Hierdoor kwam er roet in de lucht, waardoor de schors van de bomen zwarte kleurde. 

Hierdoor werden nu juist de witte variant makkelijk om te zien, waardoor de zwarte variant beter kon leven. 

Na een paar generaties waren de zwarte varianten nu het meest voorkomend en de witte zeldzaam. 

Dit is een voorbeeld van natuurlijke selectie, waarbij een voordelig allel toeneemt in een populatie. 

Een ander voorbeeld van selectie is seksuele selectie. Er zijn dan bepaalde eigenschappen die de kans op voortplanting groter maken, waardoor de allelfrequenties van deze eigenschappen toenemen. 

Selectie kan ook kunstmatig gebeuren als mensen bepaalde eigenschappen uitkiezen en met deze dieren fokken. 

Mutaties kunnen nieuwe allelen introduceren in een populatie, die als ze voordelig zijn kunnen toenemen in de populatie. 

Hier gaan jullie mee oefenen

Bij co-evolutie beïnvloeden de frequenties van allelen in 2 populaties elkaar. 

4.4 en 4.5

4.4.1 Je kunt uitleggen hoe allelen in een populatie overerven.

4.5.1 Je kunt manieren van reproductieve isolatie uitleggen. 

Opdracht 59

Genetic drift

In een kleine populatie kunnen door toeval grote verschuivingen in allelfrequenties optreden. Dit noem je genetic drift. Er zijn 2 vormen van genetic drift die relatief vaak voorkomen: 

- het flessenhalseffect: het aantal individuen van een soort wordt door een bepaalde gebeurtenis sterk verminderd: dit kan komen door een brand, milieuramp of ingrijpen van de mens. 

Stichtereffect

Bij het stichtereffect trekt een klein deel van de populatie naar een andere plek. 

Een soort kan zich alleen aanpassen aan veranderende omstandigheden door mutaties.

1. Waar
2. Niet waar

Niet waar, ook door genetic drift, gene flow en natuurlijke selectie.

Welke gebeurtenis past het best bij het flessenhalseffect?

1. Een storm brengt een paar dieren naar een eiland.
2. Een ziekte veroorzaakt massale sterfte.
3. Individuen kiezen partners met hetzelfde genotypen.
4. Populaties mengen genen via migratie.

reproductieve isolatie

Nieuwe soorten kunnen ontstaan als er reproductieve isolatie is tussen populaties van dezelfde soort. 

Reproductieve isolatie betekent dat de dieren van een soort langdurig niet meer met elkaar voortplanten en dus geen genen uitwisselen. 

Mutaties die in de ene populatie ontstaan komen nooit in de andere populatie terecht. 

Als de soort vele generaties achter elkaar reproductief geïsoleerd zijn, kunnen ze op een gegeven moment niet samen meer vruchtbare nakomelingen krijgen, waardoor er 2 verschillende soorten zijn gevormd. 

Dit proces duurt vaak heel lang, afhankelijk van de generatieduur van de soort. Bij insecten is die vrij kort, dus duurt het 10 tot 100 jaar. Bij zoogdieren duurt het vaak een stuk langer: 10000 tot 2 miljoen jaar. 

In de gebieden waar de soorten leven zijn er andere omstandigheden waar de soort zich aan aanpast, waardoor de selectiedruk anders is. 

Reproductieve isolatie kan op meerdere manieren ontstaan, waarvan wij er 2 gaan bespreken. 

allopatrisch (1) 

Bij allopatrische soortvorming worden populaties van elkaar gescheiden door geografische isolatie.  

Er ontstaan eerst 2 populaties die elkaar niet meer kunnen bereiken, omdat ze een rivier, bergketen of zee niet kunnen oversteken. De 2 populaties kunnen geen genen meer uitwisselen. In de 2 gebieden waar de populaties nu voorkomen zijn andere omstandigheden. 

Over vele generaties passen de soorten zich aan aan hun specifieke omstandigheden, waardoor er 2 soorten ontstaan.

allopatrisch (2)

Een ander voorbeeld is het afsplitsen van een deel van de populatie door een storm of door drijfhout. 

Wat gebeurt er als de geografische barrière na een lange tijd wegvalt?

sympatrisch (1)

Een andere vorm van soortvorming door reproductieve isolatie is sympatrische soortvorming. Hierbij vormen zich nieuwe soorten zonder dat er sprake is van een geografische scheiding. Er is dus wel sprake van reproductieve isolatie. 

Dit kan op verschillende manieren:

1) gedrag

2) voorplantingsactiviteit

3) polyploïde

sympatrisch (2)

Verschillen in gedrag kunnen ontstaan door mutaties, verschillen in ecologische voorkeur, seksuele selectie of culturele verschillen. 

Een voorbeeld hiervan zijn deze 2 kikkers. Deze kikkers kunnen individuen van dezelfde soort herkennen op basis van hun roep. De ene heeft een hoge roep, de ander een lage roep. Ze planten alleen voor met kikkers die op dezelfde manier roepen. 

sympatrisch (3)

Deze 2 orchideeën hebben een andere manier van voortplanten, waardoor ze reproductief van elkaar geïsoleerd zijn. De hommelorchidee wordt bestoven door een bij. De bijenorchidee doet aan zelfbestuiving. 

Bij planten kan er reproductieve isolatie ontstaan door een mutatie in het aantal chromosomen. 

Normaal worden tijdens de meiose de zusterchromatiden van elkaar gescheiden. Als dit fout gaat blijven ze bij elkaar, waardoor er geslachtcellen ontstaan met meer dan 2 kopieën van hetzelfde chromosoom. 

Wat zorgt niet voor sympatrische soortvorming?

1. verschillen in paring roepsignalen
2. polyploïdie in planten
3. reproductieve isolatie door bergen
4. verschillen in bestuiving

Samenvatting

Op het eiland Tristan da Cunha komt retinis pigmentosa veel vaker voor dan op het vastland. Dit is een voorbeeld van:

1. Flessenhalseffect
2. Sympatrische soortvorming
3. Allopatrische soortvorming
4. Stichtereffect