Wetenschappelijke argumenten voor evolutie

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Opvallende overeenkomst tussen een skelet van een mens en dat van een gorilla

Wetenschappelijke argumenten voor biologische evolutie komen uit verschillende wetenschappelijke vakdisciplines.

Allerlei soorten planten en dieren komen maar voor in bepaalde delen van de wereld: deze gegevens uit de biogeografie kunnen door de evolutie (en soms plaattektoniek) verklaard worden. De vergelijkende anatomie laat zien dat vele soorten in hun lichaamsbouw nauwe verwantschap vertonen, bijvoorbeeld alle ongeveer 5500 soorten zoogdieren hebben hetzelfde bouwplan. De embryologie bevestigt dit door bestudering van de ontwikkeling van individuen. Uit biochemisch onderzoek en de moleculaire biologie blijkt dat al het leven op aarde gebaseerd is op erfelijke eigenschappen opgeslagen in moleculen DNA. Vele essentiële eiwitten worden gedeeld door ver uiteenlopende organismen. Natuurlijke selectie na mutaties wordt waargenomen in de natuur en het laboratorium. Soortvorming wordt nog steeds waargenomen in de natuur. De genetica laat zien hoe mutaties ontstaan, doorgegeven worden en soorten veranderen. Fokken, kweken en veredelen, kruisen en domesticeren van planten en dieren zijn vormen van kunstmatige teeltkeus, die een snelle aanpassing van soorten veroorzaken. Computersimulaties met wiskundige modellen bevestigen het vermogen van natuurlijke selectie na mutaties om soorten te veranderen. Uit de opeenvolging van fossielen in lagen van oplopende ouderdom blijkt dat het leven op de planeet door de tijd sterk is veranderd. Sommige tegenwoordig levende soorten zijn veel ouder dan andere: de mens is een van de jongste soorten, veel reptielensoorten zijn erg oud. Vele tussenvormen tussen soorten zijn als fossiel gevonden, zoals Tiktaalik, Acanthostega, Ichthyostega, Eohippus, Australopithecus afarensis(Lucy), Kenyanthropus platyops, Archaeopteryx en Confuciusornis, de nog levende Coelacanth enzovoorts. [1] [2]

Een wetenschappelijke theorie moet weerlegd (gefalsificeerd) kunnen worden door feiten. De evolutietheorie zou weerlegd kunnen worden door bijvoorbeeld het aantonen van een organisme zonder DNA of de vondst van een fossiel in een geologische laag waar het niet thuishoort volgens de evolutietheorie. De Engelse bioloog J.B.S. Haldane noemde de vondst van botten van een konijn in het Carboon als mogelijkheid om de evolutietheorie te weerleggen. Tot dusver houdt de evolutietheorie stand.

Anatomie[bewerken]

Vergelijkende anatomie[bewerken]

Bewijs voor evolutie en de verwantschap tussen verschillende soorten kan vanuit de vergelijkende anatomie komen. Het bouwplan van bijvoorbeeld gewervelden is vergelijkbaar. Darwin noemde het voorbeeld van de menselijke hand, met exact dezelfde positionering van botten als o.a. in de graafklauw van de mol en de vleugel van de vleermuis. Anatomische overeenkomsten worden gezien als bewijs dat twee soorten een gezamenlijke voorouder hebben.

Embryologisch gezien (dus gekeken naar de ontwikkeling van het skelet in het embryonale stadium) ziet men zelfs dat dieren die bepaalde eigenschappen helemaal niet nodig hebben, deze toch in aanleg hebben in hun embryonale fase. Een walvis heeft bijvoorbeeld een zeer miniem ontwikkeld bekken. Het wordt niet gebruikt, maar toch is het aanwezig. Een menselijke foetus heeft in een bepaald embryonaal stadium kieuwbogen. Dergelijke structuren worden rudimentair genoemd.

Embryologie[bewerken]

Jonge embryo's van verschillende soorten vertonen enkele overgeërfde kenmerken, zoals de staart bij deze menselijke foetus.

Men was er zich al lange tijd van bewust dat de embryologie belangrijke aanwijzingen bevat voor de evolutie van organismen. Ernst Haeckel (1834-1919) ging aan het eind van de 19e eeuw zelfs zo ver te stellen dat de ontogenetische ontwikkeling van organismen een exacte weergave was van hun evolutie. Volgens Haeckels illustraties waren de vroege ontogenetische fasen tussen verschillende groepen gewervelde dieren nagenoeg gelijk. Haeckel formuleerde hierop zijn recapitulatietheorie die stelde dat de ontogenie (de ontwikkeling van het individu) een korte en snelle herhaling (recapitulatie) is van de fylogenie (de evolutie van de soort).

Tegenwoordig vindt men dat Haeckels voorstelling van zaken overdreven was. Dat neemt nog niet weg dat men veel over het evolutionaire verleden kan afleiden uit embryologische gegevens. Overeenkomsten in de verschillende stadia van het embryo en de foetus zijn terug te leiden op een gemeenschappelijk afstamming. Bijvoorbeeld kan men uit het delingspatroon van de cellen afleiden welke groepen ongewervelden een gemeenschappelijke voorouder delen met de gewervelde dieren. Tot de zogenaamde Deuterostomata behoren naast de gewervelde dieren, verschillende groepen chordaten en ook de stekelhuidigen. De verschillende groepen chordaten worden weer bijeengehouden door het bezit van een chorda, in elk geval in een vroeg stadium van de ontogenetische ontwikkeling.

Nog recenter onderzoek geeft aanwijzingen hoe verschillende kenmerken zich hebben kunnen ontwikkelen. De zogenaamde homeoboxgenen, die alleen tijdens de ontogenie actief zijn, reguleren het ontstaan van verschillende macroscopische kenmerken zoals ledematen en lichaamsindeling. Men heeft ontdekt dat een klein verschil in het patroon van expressie van deze homeoboxgenen het verschil uit kan maken tussen het ontstaan van een vin of van een been.

Voor de evolutie van organismen geldt dat ze enkel eigenschappen kunnen ontwikkelen welke embryologisch mogelijk zijn. Dit soort ontwikkelingen komt zeer vaak voor, bijvoorbeeld een bestaand lichaamsdeel dat verdwijnt of vergroot wordt. Zeldzaam is evolutie op embryologisch niveau. Deze ontwikkelingen hebben niet zozeer invloed op het organisme zelf als wel op de evolueerbaarheid van de soort. Enkele van deze zeldzame ontwikkelingen zijn:

  • De overgang van eencellig naar meercellig;
  • De ontwikkeling van symmetrie in de lichaamsbouw;
  • Segmentering van lichaamsdelen - het sprekendste voorbeeld is de duizendpoot, die uit vele gelijke delen bestaat, maar de menselijke ruggengraat (inclusief de schedel) is ook een voorbeeld.
Menselijke oorschelpspieren ontwikkelen niet dezelfde beweeglijkheid zoals andere primaten. De pijlen geven het knobbeltje van Darwin aan.

Rudimentaire structuren[bewerken]

Sterk en vrijwel direct bewijs voor evolutie komt voort vanuit rudimentaire structuren.[3] Dit zijn bepaalde eigenschappen die hun functie grotendeels of helemaal hebben verloren. Ze zijn nog wel behouden door evolutie, maar blijven meestal onderontwikkeld. Deze organen zijn meestal nog wel functioneel in voorouderlijke soorten. In vergelijking met atavismen zijn rudimentaire organen veelal nog wel standaard en duidelijk aanwezig.

Er zijn talloze voorbeelden van rudimentaire structuren bij organismen, enkele voorbeelden van niet-menselijke dieren zijn bijvoorbeeld de rudimentaire beentjes van walvissen, die voorouderlijk gezien als achterpoten functioneerden.[4] Sommige slangen hebben rudimentaire pootjes, momenteel niet meer dan nauwelijks zichtbare uitsteeksels. Sommige vogels hebben hun vleugels verloren, of kunnen er niet meer mee vliegen.[5] Er zijn ook vissen die in donkere grotten leven, waarbij het pigment en de ogen hun functie hebben verloren.[6]

Er zijn ook vrij veel rudimentaire organen van mensen bekend zoals: het staartbeen, het wormvormig aanhangsel, de verstandskiezen, de oorschelpspieren (Darwins tuberkel) en het knipvlies (plica semilunaris). Ook een aantal spieren in het menselijk lichaam worden als rudimentair beschouwd, zoals de voetzoolspier. Ook kippenvel heeft evolutionair gezien geen functie meer. [7] Voor de rest zijn er ook rudimentaire structuren op moleculair gebied, zoals een gen die in de meeste zoogdieren voorkomt, dit gen produceert een enzym voor het aanmaken van vitamine C. Een mutatie heeft het gen uitgeschakeld, alleen de resten zijn nog aanwezig in het menselijke genoom, ofwel als genetisch rudimentair, beter bekend als pseudogen.[8]

Atavismen[bewerken]

Argumenten kunnen ook voortkomen vanuit atavismen, dit is de aanleg hebben om weer terug te vallen op voorouderlijke eigenschappen, dit kan op verschillende manieren voorkomen. Bijvoorbeeld in de loop van de evolutie zijn functionele eigenschappen verloren gegaan, omdat deze niet meer noodzakelijk ofwel weggeselecteerd zijn. In de genen kunnen deze gegevens bewaard zijn gebleven, en hebben daarmee de kans om als mutatie weer op te duiken met voortplanting. Wanneer dit voorkomt toont het aan dat deze voorouderlijke eigenschappen bestonden en een functie hadden. Deze zijn grotendeels weggevallen in vergelijking met rudimentaire organen, waarbij de kenmerken nog wel duidelijk aanwezig zijn.

Aantoonbare voorbeelden van atavismen zijn bijvoorbeeld paarden die geboren worden waarvan de poten drie tenen hebben, in plaats van één teen met daarbij de griffelbeentjes. Of bij 1% van de mensen komt polythelie voor, ofwel het hebben van meerdere echte tepels of verheven roze plekjes. Er zijn ook uitzonderlijke gevallen zoals het weerwolfsyndroom, een extreme vorm van hypertrichose ofwel overbeharing. In zeer uitzonderlijke gevallen worden mensen met staartvorming geboren. Deze congenitale aandoening is sinds 1884 tenminste drieëntwintig keer gerapporteerd in de medische literatuur.[9][10] De langste staart ooit gemeten bij een mens is 33 cm.[11]

De Euphorbia en de Astrophytum, beide vetplanten vertonen gelijkenis maar zijn niet sterk verwant van elkaar.

Convergente evolutie[bewerken]

Convergente evolutie is het evalueren van dezelfde eigenschappen maar dan in verschillende taxonomische groepen. Deze bezetten een ecologische niche, dit zijn gelijkmatige omstandigheden waarin een specialisatie of eigenschap vaker kan floreren. Convergentie is een vorm van homoplasie, en kan daarom in verwantschapsonderzoek voor misleiding zorgen, organismen kunnen namelijk sterk op elkaar lijken doordat hun leefomstandigheid vergelijkbaar is, terwijl ze niet familie van elkaar zijn. Het gaat bij convergente evolutie om analoge structuren, daarnaast zijn er ook homologe structuren om het verschil aan te geven in de vergelijkende anatomie. Een indeling maken vereist daarom veel zorgvuldigheid wat bewijsvoering betreft, door middel van bijvoorbeeld dna verwantschapsonderzoek kan uitsluitsel worden gegeven.

Een bekend voorbeeld van convergentie zijn bijvoorbeeld de vergelijkbare lichaamsvormen van haaien, dolfijnen en ichthyosaurussen. De optimale stroomlijn hebben zei ieder verkregen door gelijkmatige leefomstandigheden. Ze lijken aan elkaar verwant als vissoort, maar alleen de haaien behoren tot de vissen, dolfijnen tot de zoogdieren en ichthyosaurussen tot de reptielen. Een ander voorbeeld van convergentie zijn bijvoorbeeld de vleugels van een: pterosauriër, vleermuis, vogel, vliegende vis en een insect. Ze zijn wat betreft soort niet sterk verwant van elkaar, maar hebben ieder wel vleugels als eigenschap, deze zijn evenwel onafhankelijk van elkaar geëvalueerd.

Paleontologie[bewerken]

Archaeopteryx is bewijs voor de evolutie van Theropoda dinosauriërs naar vogels.

De paleontologie - het onderzoek naar fossielen - is één van de belangrijkste bronnen van bewijzen voor evolutie. Paleontologie is vooral behulpzaam bij het reconstrueren van de geschiedenis van het leven en het ontstaan van moderne levensvormen aan de hand van fossiele overgangsvormen. Een fossiele overgangsvorm tussen vissen en gewervelde landdieren is Tiktaalik. Een ouder voorbeeld, uit Darwins tijd, is Archaeopteryx, een fossiele vogel uit Duitsland met veerafdrukken en vele kenmerken van reptielen in het skelet. Het is een van de bekendste en meest tot de verbeelding sprekende fossiele overgangsvormen. Inmiddels is er door de ontdekking van veel meer overgangsvormen in vooral China en de vogelachtige kenmerken van bepaalde dinosauriërs steeds meer bekend geraakt over de evolutie van vogels uit andere dinosauriërs.

De term 'overgangsvorm' wekt overigens veel verwarring. Ieder gevonden fossiel was natuurlijk ooit een op zich staand individu. Het had een bepaalde structuur en van een overgang is binnen de levenspanne van een individu geen sprake. Het kan wat betreft bepaalde kenmerken inliggen tussen andere fossielen van oudere en jongere datering. Maar dit bewijst op zichzelf geen genetische verwantschap; en tussen ieder paar sterk op elkaar gelijkende maar niet-identieke fossielen kan men zich natuurlijk weer een daar weer tussen in liggend nog niet gevonden exemplaar voorstellen.

Er bestaan wel situaties waarin grote aantallen fossielen gevonden zijn die tot naadloze reeksen te leggen zijn; er bestaan echter ook situaties waarin een nieuwe vorm schijnbaar uit het niets opeens opduikt. Paleontologen vermoeden daarom dat soortvorming soms heel snel kan gaan, zodat er geen tussenvormen bewaard zijn gebleven. Een andere verklaring is dat de plotseling verschenen soort zich heeft ontwikkeld in een ander gebied dan waar men opgravingen doet en in korte tijd zich over het nieuwe gebied heeft verspreid. Het lijkt dan alsof de soort plotseling is ontstaan, maar indien men het oorsprongsgebied zou vinden zou men daar ook een naadloze reeks fossielen kunnen vinden. Iets dergelijks kan men zien bij door de mens op andere continenten geïntroduceerde soorten. Als bijvoorbeeld iemand over een paar miljoen jaar opgravingen doet in Australië, zal het lijken alsof de reuzenpad (die geïntroduceerd is om insecten te bestrijden in de landbouw) uit het niets is verschenen.

Genetica[bewerken]

Genetisch onderzoek kan bewijs vinden voor mutaties, wijzigingen in het DNA waardoor bij transcriptie daarvan andere eiwitten ontstaan, en dus andere eigenschappen van het resulterende organisme. Sommige DNA-veranderingen geven geen ander eiwit (als het resulterende codon voor hetzelfde aminozuur codeert); sommige geven neutrale veranderingen (het nieuwe eiwit werkt even goed als het vorige) en weer andere geven een slechter resultaat. In een klein aantal gevallen kan er echter wel eens een positief effect zijn, waardoor een adaptatie plaatsvindt. Zelfs door dit soort kleine stapsgewijze veranderingen kunnen - indien over zeer lange tijd en talloze generaties plaatsvindend - uiteindelijk grote wijzigingen ontstaan in organismen, zoals het ontstaan van een oog uit wat oorspronkelijk slechts een lichtgevoelige cel was.

Charles Darwin stelde dat kenmerken van organismen die essentieel zijn voor het overleven niet makkelijk kunnen evolueren. Eigenschappen die minder essentieel zijn en dus minder onder selectiedruk staan kunnen veel makkelijker evolueren. De biochemie heeft hiervoor het bewijs geleverd door de ontdekking dat enkele voor het leven essentiële eiwitten bij alle organismen exact gelijk zijn. Deze vindt men bijvoorbeeld terug in zowel zoogdieren als planten. De genen die voor zulke belangrijke eiwitten coderen konden (in ieder geval) van het moment dat de wegen van planten en dieren uiteengingen niet meer veranderen omdat mutatie ervan onmiddellijk de dood tot gevolg heeft.

Biochemie en moleculaire biologie[bewerken]

Fylogenetische stamboom volgens de indeling in drie domeinen
door Carl Woese. Rood zijn eukaryoten; groen zijn Archaea en blauw
zijn bacteriën.

Sterk bewijs komt uit de biochemie en moleculaire biologie. Deze zijn erin geslaagd de samenstelling van organismes te bestuderen. Ook zij stelden fylogenetische stambomen op aan de hand van verwantschap van de structuur van eiwitten en het DNA, waarin blijkt dat groepen qua opbouw van eiwitten op elkaar lijken. Zo ontdekte men dat de samenstelling van het bloed van chimpansees en mensen maar heel weinig verschilt en hetzelfde geldt voor de basenvolgorde van hun DNA en hun genen. Mensen hebben voor meer dan 98% dezelfde genen als chimpansees en zijn nauwer verwant aan de chimpansee dan de chimpansee aan de andere primaten, de gorilla’s en de orang-oetan. Dit percentage in overeenkomst verschilt wel per onderzoeksmethode, de meest recente onderzoeksmethode uitgevoerd door Roy Britten komt uit op een overeenkomst van 95%, hierbij moet wel opgemerkt worden dat bij dit soort overeenkomstonderzoeken niet al het DNA is onderzocht er is maar een klein deel vergeleken en op basis daarvan is een schatting gemaakt.

Chromosoom 2[bewerken]

Bewijs voor een gemeenschappelijke voorouder van mensen en chimpansees is gevonden in chromosoom 2. Dit is een van de 23 paar chromosomen in het menselijke lichaam. Behalve mensen, neanderthalers en denisovanen hebben alle soorten mensachtigen 24 paar paar chromosomen. Chromosoom 2 is het resultaat van een samensmelting tussen twee uiteinden van twee voorouderlijke chromosomen.

Het bewijs hiervoor omvat:

  • Het onderlinge verband tussen de twee mensaap-chromosomen en chromosoom 2 van de mens. De sterkst nog levende verwant van de mens, de bonobo, heeft een vrijwel identieke DNA-volgorde als chromosoom 2, alleen dan verdeeld over 2 chromosomen. Hetzelfde geld voor verdere verwanten zoals de gorilla's en de orang-oetangs.
  • De aanwezigheid van een rudimentaire centromeer. Normaliter heeft een chromosoom één centromeer, maar in chromosoom 2 zitten restanten van een tweede centromeer.
  • De aanwezigheid van rudimentaire telomeren. Deze worden normaliter alleen in de uiteinden van een chromosoom gevonden, maar in chromosoom 2 zijn er in het midden extra telomeersequenties aanwezig.

Biogeografie[bewerken]

De biogeografie van glossopteris, een ringsoort van 300 tot 250 miljoen jaar geleden, verspreid over supercontinent Gondwana.

De biogeografie bestudeert het verspreidingsgebied van organismen. Het omvat de studie van biodiversiteit in hun verleden, heden en eventueel de toekomst, bijvoorbeeld hun tussentijdse woonplaatsen en overlevingskansen. De geografische gebieden kunnen verklaard worden door historische factoren samen met evolutie, bijvoorbeeld soortvorming, uitstervingen, plaattektoniek en continentverschuiving. Biogeografie is het best waarneembaar op eilanden, vanwege de overzichtelijkheid en de geconcentreerde ecosystemen kunnen soorten beter geobserveerd worden, zoals het waarnemen van soortvorming in de natuur.

Ringsoorten[bewerken]

Duidelijke voorbeelden van levende soortvorming komen ook voort uit ringsoorten. Een ringsoort is een organisme bestaande uit variëteiten die geografisch gezien een ring vormen, waarbij minstens twee variëteiten onderling niet meer kunnen voortplanten. Een ring ontstaat wanneer het centrum van de ring qua leefomstandigheden ontoegankelijk is, bijvoorbeeld door een berg, meer of woestijn. Vervolgens verspeidt de soort eromheen totdat ze elkaar weer tegenkomen, waarna ze dusdanig zijn geëvolueerd in variëteit dat onderlinge voortplanting onmogelijk is geworden. En daarmee zijn het twee nieuwe soorten ten opzichte van elkaar. Dit is de laatste fase van micro- naar macro-evolutie, mocht er één of meerdere tussensoorten wegvallen dan zijn er twee nieuwe onafhankelijke soorten ontstaan.

Bekende voorbeelden hiervan zijn de salamander ensatina eschscholtzii, enkele vogelsoorten als de larus, de grauwe fitis, en de zanggors, en enkele plantensoorten als de glossopteris en de euphorbia tithymaloides.

De middelste grondvink is een voorbeeld van zowel adaptieve radiatie als zichtbare soortvorming.

Adaptieve radiatie[bewerken]

Met adaptieve radiatie wordt soortvorming bedoeld die van een gemeenschappelijke voorouder afstamt die vervolgens ecologische niches innemen. Een unieke eigenschap die het voordeel met zich meebrengt de concurrentie tegen te gaan. Het betreft nakomelingen uit een sympatrische soortvorming binnen een klein geografisch gebied. Bijvoorbeeld op eilanden of een eilandengroepen waar de favorabele niches zeer goed van pas komen.

Een van de bekendste voorbeelden zijn de darwinvinken afkomstig van de Galapagoseilanden. Deze stammen uit één vooroudersoort, uit de familie van deze tangaren zijn vijftien soorten voortgekomen. Met ieder een eigen unieke niche, het verschil zit bijvoorbeeld in de snavels met betrekking tot verschillende soorten voedsel. Bijvoorbeeld boszangervinken hebben een vrij kleine spitse snavel en eten vrijwel uitsluitend insecten. De middelste grondvink heeft daarentegen een vrij grote stompere snavel waarmee zaden gekraakt kunnen worden.

Overigens verscheen er in 2007 een publicatie waaruit blijkt dat er op het eiland Santa Cruz twee populaties van middelste grondvinken aanwezig zijn, waarvan de snavelgrootte verschilt. Er werd aangetoond dat individuen met vergelijkbare snavelgrootte eerder met elkaar paartjes vormden, en nakomelingen produceerden, dan individuen met een verschillend formaat snavel. Dit is ook een voorbeeld van zichtbare (sympatrische) soortvorming.[12]

Interdisciplinariteit[bewerken]

Bepaalde andere vakgebieden worden met het oogpunt op de evolutietheorie nader verklaard. Het gaat hierbij om vakgebieden die zich niet vasthouden aan hun oorspronkelijke discipline of vakgebied, een zogenaamde interdisciplinariteit. Het gaat om een gecreëerde tussenpositie, die perspectieven van andere wetenschappen combineert. Evolutiebiologie zelf is ook een interdisciplinair vakgebied, er zijn overeenkomsten en overlappingen met verschillende vakdisciplines. Dit laat zien dat de evolutieleer gekoppeld is, en werkt in verschillende vakgebieden, een aantal van deze tussenposities zijn:

Andere aanwijzingen voor evolutie[bewerken]

  • de waargenomen natuurlijke teeltkeus in de natuur en het laboratorium
  • de ervaring met fokken, kweken en kruisen van planten en dieren: kunstmatige teeltkeus; domesticatie

Zie ook[bewerken]

Externe links[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties
  1. Dawkins, Richard: Het grootste spektakel ter wereld, Ned. vert. van The greatest show on earth, ISBN 978-90-468-0651-7
  2. Coyne, J.A.: Why evolution is true, Oxford, Oxford University Press 2009
  3. (en) Slifkin, Natan, The Challenge of Creation, 2006, 258 – 259 ISBN 1933143150.
  4. (en) Coyne, Jerry A., Why Evolution Is True, 2006, 69–70 ISBN 9780670020539.
  5. (en) Energy Conservation and the Evolution of Flightlessness in Birds. American Naturalist (1994)
  6. (en) Regressive Evolution in Astyanax Cavefish. PNAS (2009)
  7. (en) The Expression of the Emotions in Man and Animals Gene. John Murray (1872)
  8. (en) Cloning and Chromosomal Mapping of the Human Nonfunctional Gene. PubMed (1994)
  9. (en) Detailing the human tail. PubMed (1988)
  10. (en) Human tails and pseudotails. PubMed (1984)
  11. (nl) De langste menselijke staart ter wereld. Kennislink (2014)
  12. (en) Reproductive isolation of sympatric morphs in a population of Darwin's finche. NCBI (2007)