Selectie en soortvorming (Biologie vwo), les 1: Uitleg
SOORTVORMING · SELECTIE
Selectie en soortvorming
Examenstof biologie vwo
Lesduur is: 45 minIntroductie
Onderdelen in deze les
SOORTVORMING · SELECTIE
Selectie en soortvorming
Examenstof biologie vwo
Les 1 van 3: uitleg. Les 2 is de examentraining, les 3 de terugblik met quiz. Syllabus: P4.3 en P4.4 (F2). Image credit: Bernard Spragg / Wikimedia Commons, CC0
SOORTVORMING · SELECTIE
Wat ga je kunnen?
Ik kan uitleggen hoe selectie adaptaties geeft, hoe nieuwe soorten ontstaan en hoe ik verwantschap in een cladogram lees en opstel.
Deze slide heeft geen instructies
Welke woorden horen bij: evolutie?
Verwacht: Darwin, aanpassing, overleven, soort, dinosaurus, vinken, fossiel, mutatie, stamboom, dieren fokken. Koppel de woorden aan de drie blokken: natuurlijke selectie en adaptatie, kunstmatige en seksuele selectie, en soortvorming met cladogrammen. Veelgemaakte misvatting: organismen passen zich aan omdat ze iets nodig hebben. Selectie kiest uit variatie die er al was. Mutatie en recombinatie als bron van variatie staan in de les Mutatie, recombinatie en genetische variatie; genenpool en allelfrequentie in de les over populaties en genetische variatie.
Vier Darwinvinken met een snavel die past bij hun voedsel (tekening)
SOORTVORMING · SELECTIE
Adaptatie en natuurlijke selectie
Een adaptatie is een erfelijke eigenschap die de kans op overleven en voortplanten in een milieu vergroot.
Bij natuurlijke selectie krijgen organismen met een gunstige erfelijke eigenschap gemiddeld meer nakomelingen.
De fitness van een organisme is het aantal nakomelingen dat zelf ook weer voortplant.
Selectie werkt op organismen; de populatie past zich aan doordat gunstige allelen vaker worden doorgegeven.
Syllabus P4.3 specificatie 1: adaptatie, natuurlijke selectie, fitness. De vinken uit de tekening hebben elk een snavel die past bij hun voedsel: de snavelvorm is een adaptatie. Een individu verandert niet door selectie; de populatie verandert doordat organismen met een gunstige eigenschap meer nakomelingen krijgen. Variatie komt van mutatie en recombinatie (les Mutatie, recombinatie en genetische variatie). Veelgemaakte fout: denken dat organismen een eigenschap krijgen omdat ze die nodig hebben, of dat een eigenschap die tijdens het leven is aangeleerd erfelijk wordt. Image credit: John Gould / Wikimedia Commons, publiek domein
SOORTVORMING · SELECTIE
Selectiedruk en voortplantingssucces
Een selectiedruk is een milieufactor die bepaalt wie zich voortplant, zoals roofdieren, voedsel, klimaat of ziekteverwekkers.
Een selectiedruk brengt over veel generaties adaptaties bijeen die het voortplantingssucces van de soort vergroten.
Een eigenschap is alleen een adaptatie in een bepaald milieu: verandert de selectiedruk, dan verandert wat gunstig is.
Een mutatie ontstaat per toeval; de selectiedruk bepaalt alleen of een nieuw allel vaker of minder vaak voorkomt.
Voorbeeld: in een droog jaar hebben planten met diepe wortels een voordeel; de droogte is de selectiedruk.
Syllabus P4.3 specificatie 2: selectiedruk, soort, voortplantingssucces. Selectiedruk is het milieu-aspect, adaptatie de eigenschap die erdoor wordt bevoordeeld, fitness de maat voor het succes. Dezelfde mutatie kan in het ene milieu voordelig zijn en in het andere nadelig. Veelgemaakte fout: de selectiedruk verwarren met de adaptatie of met de eigenschap zelf.
Haai (vis) en dolfijn (zoogdier): gelijke functie, andere oorsprong
SOORTVORMING · SELECTIE
Homologie en analogie
Bij homologie hebben organen dezelfde bouw en oorsprong, ook al is de functie verschillend.
De arm van de mens, de vleugel van de vleermuis en de vin van de walvis: hetzelfde bouwplan van botten.
Bij analogie is de functie gelijk maar de bouw en oorsprong anders, zoals bij vinnen van haai en dolfijn.
Homologie wijst op gemeenschappelijke afstamming; analogie ontstaat door een gelijke selectiedruk.
Syllabus P4.3 specificatie 2: homologie, analogie. De voorpoten van de mens, vleermuis en walvis zijn omgebouwd uit dezelfde botten van een gemeenschappelijke voorouder. De haai (een vis) en de dolfijn (een zoogdier) hebben een vergelijkbare stroomlijn en vin door dezelfde selectiedruk in water, maar een andere afstamming. Analogie zegt dus niets over nauwe verwantschap. Veelgemaakte fout: organen met dezelfde functie homoloog noemen. Image credit: Charles J. Sharp en NASA / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0 en publiek domein
Door vossen op een eiland rennen konijnen na vele jaren sneller. Waarom?
Elk konijn werd sneller door veel te rennen
De vossen veranderden het DNA van de konijnen
Snelle konijnen overleefden en kregen meer jongen
De konijnen pasten hun DNA aan om te ontsnappen
Door de vossen (selectiedruk) overleven en planten snelle konijnen zich vaker voort, dus de erfelijke snelheid neemt toe in de populatie. Verwachte fout: denken dat elk konijn zich aanpast of dat het milieu het DNA verandert; selectie kiest uit bestaande variatie.
Vul in
Een selectiedruk brengt adaptaties bijeen die het voortplantingssucces van de soort vergroten.
Selectiedruk en voortplantingssucces. Verwachte fout: mutatie invullen; een mutatie ontstaat per toeval, de selectiedruk selecteert.
Twee Duitse doggen en twee chihuahua's, allemaal hondenrassen
SOORTVORMING · SELECTIE
Kunstmatige selectie en veredeling
Bij kunstmatige selectie bepaalt de mens welke organismen zich voortplanten.
Bij veredeling kies je de beste organismen, laat je die voortplanten en herhaal je dat elke generatie.
Fokken is het gericht laten voortplanten van dieren, zoals bij hondenrassen die van de wolf afstammen.
Bij inteelt paren nauw verwante dieren: schadelijke recessieve allelen komen vaker dubbel voor.
Syllabus P4.3 specificatie 3: kunstmatige selectie, veredeling, fokken, inteelt. Alle hondenrassen, van chihuahua tot Duitse dog, zijn door selectie van de mens ontstaan uit de wolf. Veredeling wordt vooral gebruikt voor gewassen en fokken voor dieren. Waarom inteelt de variatie vermindert, staat in de les Mutatie, recombinatie en genetische variatie. Veelgemaakte fout: denken dat veredeling nieuwe allelen maakt; de mens kiest uit variatie die er al is. Image credit: David Shankbone / Wikimedia Commons, CC BY 2.5
Een pauwenmannetje met zijn staart opengevouwen
SOORTVORMING · SELECTIE
Seksuele selectie
Bij seksuele selectie kiezen dieren een partner op bepaalde eigenschappen; meestal kiezen de vrouwtjes.
Wie vaker wordt gekozen, krijgt meer nakomelingen: het voortplantingssucces stijgt.
Zo kan een opvallende eigenschap, zoals de pauwenstaart, ontstaan ook al verkleint die de overlevingskans.
Bij seksuele selectie is de partnerkeus de selectiedruk, bij kunstmatige selectie de keuze van de mens.
Syllabus P4.3 specificatie 3: seksuele selectie. De pauwenstaart is het klassieke voorbeeld: een lange staart is opvallend en hinderlijk, maar mannetjes met zo'n staart worden vaker gekozen. Ook strijd tussen mannetjes om een partner, zoals bij herten, hoort bij seksuele selectie. Veelgemaakte fout: denken dat selectie alleen draait om overleven; ook het aantal nakomelingen telt (fitness). Image credit: Bernard Spragg / Wikimedia Commons, CC0
Natuurlijke en kunstmatige selectie vergeleken (schema)
SOORTVORMING · SELECTIE
Natuurlijke en kunstmatige selectie
Overeenkomst: beide kiezen uit bestaande genetische variatie, waardoor bepaalde allelen vaker voorkomen.
Verschil: bij natuurlijke selectie bepaalt het milieu wie zich voortplant, bij kunstmatige selectie de mens.
Natuurlijke selectie geeft adaptaties aan het milieu; kunstmatige selectie wat de mens wil hebben.
Syllabus P4.3 specificatie 3: overeenkomsten en verschillen tussen natuurlijke en kunstmatige selectie. Gebruik het schema als geheugensteun voor het examen: noem altijd eerst wie de selectiedruk is. Veelgemaakte fout: denken dat kunstmatige selectie nieuwe eigenschappen maakt; ook hier gaat het om bestaande erfelijke variatie. Image credit: Eigen schema, LessonUp
Wat is het verschil tussen natuurlijke en kunstmatige selectie?
De mens kiest bij kunstmatige selectie de ouders
Alleen bij natuurlijke selectie is variatie nodig
Alleen natuurlijke selectie laat allelen vaker voorkomen
Alleen kunstmatige selectie gaat om erfelijkheid
Bij kunstmatige selectie bepaalt de mens welke organismen zich voortplanten, bij natuurlijke selectie het milieu. Verwachte fout: denken dat kunstmatige selectie geen variatie of geen erfelijkheid nodig heeft; beide kiezen uit erfelijke variatie.
Zet de stappen van veredeling op volgorde
Eerst kiezen, dan laten voortplanten, dan kiezen uit de nakomelingen en dat herhalen. Verwachte fout: de eerste twee stappen omdraaien; je kiest voordat de organismen zich voortplanten.
SOORTVORMING · SELECTIE
Soort en reproductieve isolatie
Een soort is een groep organismen die onderling vruchtbare nakomelingen kan krijgen; verwante soorten vormen samen een geslacht (genus).
De wetenschappelijke naam heeft twee delen: eerst het geslacht, dan de soort, zoals Panthera leo (leeuw) en Panthera tigris (tijger).
Reproductieve isolatie betekent dat groepen zich niet meer met elkaar voortplanten; hun genenpools veranderen dan onafhankelijk.
Vormen: een barrière zoals een rivier, een andere paartijd of bloeitijd, ander baltsgedrag, of onvruchtbare nakomelingen.
Een muilezel (paard x ezel) is onvruchtbaar: paard en ezel zijn daarom aparte soorten.
Syllabus P4.4 specificatie 1: soort, geslacht (genus), reproductieve isolatie. Wat een soort en een populatie zijn, staat ook in de les over populaties en genetische variatie. Als twee groepen na lange tijd geen vruchtbare nakomelingen meer krijgen, zijn het twee soorten. Veelgemaakte fout: denken dat een barrière op zichzelf al twee soorten maakt; pas als de genenpools zo verschillen dat voortplanting niet meer lukt, is er soortvorming.
Allopatrische en sympatrische soortvorming (schema)
SOORTVORMING · SELECTIE
Allopatrisch en sympatrisch
Bij allopatrische soortvorming splitst een barrière, zoals een rivier of zee, een populatie in tweeën.
Elke deelpopulatie krijgt eigen mutaties en een eigen selectiedruk: de genenpools gaan verschillen.
Bij sympatrische soortvorming blijven de groepen in hetzelfde gebied wonen, maar paren niet meer met elkaar.
Oorzaak kan zijn: een andere paartijd, een andere voedselplant of ander baltsgedrag.
Syllabus P4.4 specificatie 1: allopatrische en sympatrische soortvorming. Geheugensteun: allopatrisch is een andere plaats, sympatrisch dezelfde plaats. In beide gevallen leidt reproductieve isolatie uiteindelijk tot twee soorten. Veelgemaakte fout: sympatrische soortvorming verwarren met kunstmatige selectie, of denken dat sympatrisch geen reproductieve isolatie nodig heeft. Image credit: Eigen schema, LessonUp
Orchideeën met een lange nectarspoor en nachtvlinders met een lange tong (illustratie)
SOORTVORMING · SELECTIE
Co-evolutie
Bij co-evolutie is elke soort een selectiedruk voor de andere, zodat beide soorten wederzijds veranderen.
De orchidee Angraecum sesquipedale heeft een zeer lange nectarspoor; de nachtvlinder een even lange tong.
Vlinders met een langere tong bereiken meer nectar; bloemen met een langere spoor worden beter bestoven.
Ook een roofdier en zijn prooi kunnen elkaars selectiedruk zijn.
Syllabus P4.4 specificatie 1: co-evolutie. Darwin voorspelde in 1862 een nachtvlinder met een zeer lange tong op grond van de orchidee; die vlinder, Xanthopan morganii, werd later gevonden. Bij co-evolutie veranderen twee soorten door elkaars selectiedruk, niet door afspraak. Veelgemaakte fout: denken dat alleen een van de twee soorten verandert. Image credit: Thomas William Wood / Wikimedia Commons, publiek domein
Cladogram van wolf, huiskat, leeuw en tijger (schema)
SOORTVORMING · SELECTIE
Cladogram en clade
Een cladogram toont verwantschap en afstamming: elke vertakking is een gemeenschappelijke voorouder.
Een clade is een voorouder met al diens nakomelingen; leeuw en tijger vormen samen een clade.
Opstellen: de soort met de minste kenmerken splitst het eerst af; elk nieuw kenmerk geeft een nieuwe tak.
Hoe recenter de gemeenschappelijke voorouder, hoe nauwer de verwantschap.
Syllabus P4.4 specificatie 2: verwantschap, afstamming, cladogram, clade. In het schema hebben huiskat, leeuw en tijger intrekbare klauwen (kenmerk van de voorouder van de katten) en kunnen leeuw en tijger brullen. De clade van leeuw en tijger bevat hun gemeenschappelijke voorouder en alle nakomelingen. Een groter geheel (huiskat, leeuw en tijger) is ook een clade. Lees een cladogram altijd naar rechts vanaf de vertakking. Veelgemaakte fout: soorten die naast elkaar getekend zijn nauw verwant noemen; kijk naar de gemeenschappelijke voorouder, niet naar de volgorde van de namen. Image credit: Eigen schema, LessonUp
SOORTVORMING · SELECTIE
Radioactieve isotopen en de tijd
Een isotoop is een variant van een element met een ander aantal neutronen; een radioactieve isotoop vervalt vanzelf tot een andere stof.
De halveringstijd is de tijd waarin de helft van de isotopen is vervallen; die tijd is constant.
Elke halveringstijd halveert de hoeveelheid die nog over is: 100% wordt 50%, dan 25%, dan 12,5%.
Met de rest van de isotoop in een gesteente bepaal je hoe oud dat gesteente is, en dus ongeveer hoe oud een fossiel erin is.
Zo plaats je de vertakkingen van een cladogram in de tijd: je weet dan wanneer een gemeenschappelijke voorouder leefde.
Syllabus P4.4 specificatie 2: (radioactieve) isotoop; ook genoemd bij de natuurkunde- en scheikundedeelconcepten. Isotopen met een korte halveringstijd gebruik je voor jonge resten, isotopen met een zeer lange halveringstijd voor heel oude gesteenten. Een fossiel zelf wordt meestal gedateerd via het gesteente of de aslaag eromheen. De leerling hoeft geen vervalformule te kennen, wel te kunnen tellen met halveringstijden. Veelgemaakte fout: denken dat na twee halveringstijden niets meer over is.
Een gebergte splitst mieren; later zijn het twee soorten. Welke soortvorming?
Sympatrische soortvorming
Kunstmatige selectie
Co-evolutie
Allopatrische soortvorming
Een barrière (gebergte) splitst de populatie: allopatrisch. Verwachte fout: sympatrisch kiezen; dat gaat over groepen die in hetzelfde gebied blijven.
Vul in
Een cladogram toont de verwantschap tussen soorten; een clade bestaat uit een voorouder en al diens nakomelingen.
Cladogram en clade. Verwachte fout: clade en cladogram verwisselen; het cladogram is de hele boom, een clade is een tak daarvan met alle nakomelingen.
Wat vond je vandaag het lastigst?
Natuurlijke selectie en adaptatie
Kunstmatige en seksuele selectie
Soortvorming en co-evolutie
Cladogram en isotopen
Gebruik de uitslag om te bepalen welk onderdeel je nog eens met een schema doorloopt.
Welk begrip wil je nog oefenen?
Reflectievraag zonder vast antwoord. Laat leerlingen het begrip in een eigen zin uitleggen en gebruik de antwoorden om de examentraining te richten.
SOORTVORMING · SELECTIE
Begrippen (1/2)
adaptatie en natuurlijke selectie: Een erfelijke eigenschap die overleven en voortplanten vergroot; wie die heeft, krijgt meer nakomelingen.
fitness en selectiedruk: Fitness is het aantal nakomelingen dat zelf voortplant; een selectiedruk is de milieufactor die bepaalt wie zich voortplant.
homologie en analogie: Homologie: zelfde bouw en oorsprong. Analogie: zelfde functie, andere oorsprong.
kunstmatige selectie en veredeling: De mens kiest wie zich voortplant; fokken bij dieren; inteelt is voortplanting van nauw verwante dieren.
seksuele selectie: Partnerkeus bepaalt wie nakomelingen krijgt, ook als de eigenschap de overlevingskans verkleint.
Deze slide heeft geen instructies
SOORTVORMING · SELECTIE
Begrippen (2/2)
reproductieve isolatie: Groepen planten zich niet meer met elkaar voort; zo kunnen nieuwe soorten ontstaan.
allopatrisch en sympatrisch: Allopatrisch: een barrière splitst de populatie. Sympatrisch: dezelfde plaats, maar toch geen voortplanting.
co-evolutie: Twee soorten zijn elkaars selectiedruk en veranderen wederzijds.
cladogram en clade: Een cladogram toont afstamming en verwantschap; een clade is een voorouder met al diens nakomelingen.
radioactieve isotoop: Vervalt met een vaste halveringstijd; hiermee bepaal je de leeftijd van gesteente en fossielen.
Deze slide heeft geen instructies
