Mechanisms of Evolution Flashcards

Mechanismen van Evolutie

Inleiding

Populatie: Een groep organismen van dezelfde soort die zich onderling kunnen voortplanten binnen een geografisch begrensd gebied.
Genenpoel: De verzameling van allelen van alle genen in een populatie.
Allelfrequentie: De frequentie waarmee elk allel voorkomt in de populatie.
Evolutie: Verandering van de genetische samenstelling van een populatie door verandering in allelfrequenties, wat leidt tot veranderingen in erfelijke eigenschappen over generaties en het ontstaan van nieuwe soorten.
De evolutietheorie beschrijft verschillende mechanismen die kunnen leiden tot een verandering van de genenpoel en evolutie kunnen veroorzaken.
Deze mechanismen zijn toevallig en kunnen al dan niet gelijktijdig optreden.
Ze zijn nooit bewust of doelgericht, maar kunnen wel een selectief voordeel opleveren.

Vragen

1. Mutatie als drijvende kracht

Mutatie wordt gezien als de drijvende kracht achter evolutie, omdat het de oorspronkelijke bron is van nieuwe genetische variatie.
Zonder mutatie zouden er geen nieuwe allelen ontstaan, en zou er geen genetische variatie zijn waarop natuurlijke selectie kan werken.

2. Epigenetische Modificaties vs. Erfelijke Mutaties

Epigenetische modificaties die overgeërfd kunnen worden, dragen doorgaans minder bij aan evolutie dan erfelijke mutaties.
Epigenetische veranderingen beïnvloeden genexpressie zonder de DNA-sequentie zelf te veranderen, waardoor hun effecten vaak omkeerbaar of beperkt zijn tot een paar generaties.
Erfelijke mutaties, daarentegen, veranderen de DNA-sequentie permanent en kunnen dus leiden tot blijvende veranderingen in de genetische samenstelling van een populatie.

3. Natuurlijke Selectie bij Muizen (Peromyscus polionotus)

Vachtkleurvariatie: Muizen van de soort Peromyscus polionotus vertonen verschillen in vachtkleur (donker vs. licht) door een puntmutatie in het Mc1r-gen.
Mc1r-gen: Codeert voor melanocortine-1-receptor, betrokken bij melanineproductie.
Donkere vacht: Normaal Mc1r-gen.
Lichte vacht: Gemuteerde receptor.
Geografische spreiding:
- Gemuteerde allel komt vaak voor in zandige, lichtgekleurde kustgebieden van Florida.
- Afwezig of zeldzaam in populaties in inlandse gebieden met donkere bodem.
Natuurlijke Selectie Principes:
- Variatie: Er is variatie in vachtkleur binnen de muizenpopulatie.
- Erfelijkheid: De vachtkleur is erfelijk (het resultaat van een mutatie).
- Selectie: Muizen met een lichte vacht hebben een betere camouflage in de lichte kustgebieden, waardoor ze minder snel worden opgemerkt door roofdieren en dus een hogere overlevingskans en voortplantingssucces hebben.
  - In donkere inlandse gebieden hebben muizen met een donkere vacht een vergelijkbaar voordeel.

4. Seksuele Selectie bij Franjepoten (Phalaropus)

Geslachtsdimorfisme: Vrouwelijke franjepoten zijn groter en gekleurder dan mannelijke.
Broedzorg: Mannetjes nemen alle broedzorg op zich.
Mechanisme: Seksuele Selectie
- In dit geval is er sprake van reversed sexual selection.
- Vrouwtjes concurreren om toegang tot de mannetjes.
- Mannetjes zijn kieskeuriger in hun partnerkeuze.
- De felle kleuren en grotere omvang van de vrouwtjes zijn het resultaat van seksuele selectie, waarbij mannetjes de voorkeur geven aan vrouwtjes met deze kenmerken.

5. Hybridisatie bij Wolven (Canis lupus)

Hybridisatie: Grijze wolven (Canis lupus) hybridiseren met wilde of verwilderde honden (Canis lupus familiaris) in Noord-Amerika en Europa.
Evolutiemechanisme: Gene flow
- Door hybridisatie worden genen van honden geïntroduceerd in de wolvenpopulatie.
- Dit kan leiden tot de verspreiding van nieuwe allelen en eigenschappen binnen de wolvenpopulatie.
- Afhankelijk van de omgeving en de selectiedruk kunnen deze nieuwe genen een voordeel of nadeel zijn voor de wolven.
- Als de hybride nakomelingen vruchtbaar zijn en succesvol kunnen overleven en voortplanten, kunnen de genen van de honden zich verder verspreiden in de wolvenpopulatie.

6. Genetische Drift en Bottleneck-effect bij Leeuwen in Zimbabwe

Achtergrond: Leeuwenpopulatie in Zimbabwe werd gereduceerd tot 5-10 individuen.
Herintroductie: 10 leeuwen werden geherintroduceerd in 2005.
Populatieherstel: Populatie groeide tot >200 in 2016.
Evolutiemechanismen:
- Bottleneck-effect: De reductie tot slechts enkele individuen veroorzaakte een drastische vermindering van de genetische diversiteit.
  - Zeldzame allelen kunnen verloren zijn gegaan, en de overlevende allelen zijn oververtegenwoordigd in de nieuwe populatie.
- Genetic drift: Na de bottleneck heeft genetische drift een grote invloed gehad op de genetische samenstelling van de populatie, doordat sommige allelen door toeval vaker voorkomen dan andere.
- Gene flow: Door de introductie van 10 nieuwe leeuwen werd de genetische diversiteit vergroot en werd inteelt verminderd.
Reden voor herintroductie: Om inteelt te vermijden en de genetische diversiteit te vergroten, wat belangrijk is voor de overlevingskansen van de populatie op lange termijn.

7. Horizontale genoverdracht bij Vlasbekje (Linaria vulgaris)

Bevinding: DNA-onderzoek toont genen van de bacterie Rhizobium rhizogenes in het genoom van het vlasbekje aan.
Evolutiemechanisme: Horizontale genoverdracht
- Dit is de overdracht van genetisch materiaal tussen organismen die niet direct verwant zijn, in tegenstelling tot verticale genoverdracht (van ouders op nakomelingen).
- In dit geval heeft de plant genen van de bacterie opgenomen, wat kan leiden tot nieuwe eigenschappen en evolutionaire aanpassingen.

8. Genetische Drift en Founder Effect bij Asjkenazische Joden (Ziekte van Canavan)

Ziekte van Canavan: Zeldzame, autosomaal recessieve aandoening veroorzaakt door mutaties in het ASPA-gen.
- ASPA-gen: Codeert voor het enzym aspartoacylase.
- Symptomen: Hypotonie, ontwikkelingsachterstand, slecht zicht, vaak overlijden in kindertijd.
Dragerschap:
- Algemene bevolking: 1 op 200.
- Asjkenazische Joden: 1 op 40.
Genetische isolatie: Asjkenazische Joden stammen af van een kleine, gesloten gemeenschap in Centraal- en Oost-Europa.
Mechanisme:
- Founder effect: Een of enkele individuen in de oorspronkelijke kleine groep Asjkenazische Joden droegen het gemuteerde allel.
  - Doordat deze groep klein was, kwam het allel vaker voor dan in de algemene bevolking.
  - Naarmate de populatie groeide, bleef de hogere frequentie van het allel behouden.
- Genetic drift: Naast het founder effect heeft genetische drift ook bijgedragen aan de hogere frequentie van het gemuteerde allel in de Asjkenazische Joodse populatie.
Natuurlijke selectie: De verhoogde frequentie is niet het gevolg van natuurlijke selectie, gezien de nadelige effecten van de ziekte.
Negatieve selectie: Negatieve selectie heeft wel bijgedragen aan het feit dat de ziekte niet nog vaker voorkomt.

9. Fenotypische Wijzigingen en Natuurlijke Selectie

De vraag is welke verandering geen resultaat is van natuurlijke selectie.
Opties:
- Een populatie vlinders met lichtgekleurde individuen en enkele donkere individuen die ontstaan zijn door mutatie, zal in een door industrieel roet zwartgeblakerd milieu evolueren naar een populatie met hoofdzakelijk donkergekleurde individuen. (Natuurlijke selectie)
- Langdurige toepassing van een chemisch insecticide leidt op termijn tot het bestaan van insectenpopulaties waarvan de individuen resistent zijn tegen dat insecticide. (Natuurlijke selectie)
- Korte tijd na een niet-letale, virale epidemie in een populatie zijn de meeste individuen van die populatie minder vatbaar voor een infectie met dat virus. (Niet noodzakelijk natuurlijke selectie, kan ook verworven immuniteit zijn)
- In Afrika wordt het kenmerk sikkelcelanemie veel frequenter aangetroffen in malariagebieden, omdat de dragers van dat kenmerk daar een hogere overlevingskans voor malaria hebben. (Natuurlijke selectie)
Antwoord: Korte tijd na een niet-letale, virale epidemie in een populatie zijn de meeste individuen van die populatie minder vatbaar voor een infectie met dat virus, is geen voorbeeld van natuurlijke selectie, omdat dit verworven immuniteit kan zijn en niet per se genetisch bepaald is.