BIOLOGISCHE EVOLUTIE: THEORIEËN, PROCESSEN, BEWIJZEN EN VOORBEELDEN - BIOLOGIE - 2026

De biologische evolutie is verandering in de eigenschappen van groepen organismen in de loop van generaties. Groepen organismen van dezelfde soort staan ​​bekend als 'biologische populaties'.

In wezen zegt de moderne neodarwinistische evolutietheorie dat evolutie bestaat uit een geleidelijke verandering van levensvormen. Het begon - vermoedelijk - met een molecuul met het vermogen om zichzelf ongeveer 3,5 miljard jaar geleden te repliceren.

Bron: chensiyuan

In de loop van de tijd trad een vertakking van geslachten op en kwamen er nieuwe en diverse soorten bij. De mechanismen voor deze evolutionaire verandering zijn natuurlijke selectie en genafwijking.

Evolutionaire biologie probeert de oorsprong van biologische diversiteit te begrijpen en hoe deze wordt gehandhaafd. Omdat het een centrale wetenschap in de biologie is, wordt het algemeen beschouwd als een verenigende gedachte, die de verschillende disciplines van de biologische wetenschappen integreert.

Deze verenigende eigenschap van de evolutiebiologie kwam tot uiting in de beroemde zin van Theodosius Dobzhansky: 'niets is logisch in de biologie, behalve in het licht van de evolutie'.

Tegenwoordig heeft de evolutiebiologie genoten van alle vooruitgang in de wetenschap, waardoor de reconstructie van fylogenieën mogelijk is met behulp van talrijke moleculaire karakters en krachtige statistische analyse.

Wat is het evolutieproces?

Evolutie is een term die is afgeleid van de Latijnse wortels evolvere, wat zich vertaalt naar het ontvouwen of onthullen van een verborgen potentieel. Tegenwoordig roept het woord evolutie gewoon een verandering op. Het maakt waarschijnlijk deel uit van ons dagelijkse lexicon om te verwijzen naar veranderingen in een object of een persoon.

Biologische evolutie verwijst echter naar veranderingen in groepen organismen door het verstrijken van generaties. Deze algemene definitie van evolutie wordt gebruikt door Futuyma (2005). Het is belangrijk op te merken dat organismen als individuen niet evolueren, terwijl groepen organismen dat wel doen.

In de biologie wordt de verzameling individuen van dezelfde soort die naast elkaar bestaan ​​in tijd en ruimte populaties genoemd. Om een ​​verandering in een populatie als evolutionair te beschouwen, moet deze via genetisch materiaal van de ene generatie op de andere worden doorgegeven.

Wetenschappelijke theorieën over evolutie

Sinds onheuglijke tijden heeft de mens een intrinsieke nieuwsgierigheid gevoeld naar het ontstaan ​​van het leven en het bestaan ​​van de enorme diversiteit die organische wezens vertonen.

Aangezien de Britse natuuronderzoeker Charles Darwin (1809-1882) een aanzienlijke invloed had op de ontwikkeling van deze wetenschap, zullen we de theorieën onderzoeken die voor en na zijn bijdragen zijn voorgesteld.

Voor Darwin: creationisme en de onveranderlijkheid van soorten

Vóór Darwin werden naturalisten en andere wetenschappers gekenmerkt door een creationistisch denken over de oorsprong van soorten.

Er werden essentialistische visioenen behandeld, waarbij elke soort een onveranderlijke essentie had en de variatie die we in de groep waarnamen alleen te wijten was aan onvolkomenheden van het zijn. Deze opvatting werd behandeld in de tijd van Plato en Aristoteles.

Tijd later begonnen christenen de passages van de Bijbel letterlijk te interpreteren, omdat ze begrepen dat organische wezens in een enkele gebeurtenis werden geschapen door een bovennatuurlijke entiteit. Deze opvatting stond veranderingen in de soort in de loop van de tijd niet toe, aangezien ze onder goddelijke perfectie waren gemaakt.

In de 18e eeuw was het doel van natuuronderzoekers om het goddelijke plan dat God had gecreëerd te catalogiseren. Linnaeus legde bijvoorbeeld de basis voor de huidige taxonomie door deze gedachtegang te volgen.

Later werd deze opvatting door verschillende denkers aangevochten. De meest relevante pre-darwinistische theorie van die tijd werd geformuleerd door Jean Baptiste Lamarck. Voor hem was elke soort individueel ontstaan ​​door spontane generatie en was in staat om in de loop van de tijd te 'groeien' of te verbeteren.

Een van de meest relevante principes die door Lamarck zijn vastgesteld, was de overerving van verworven karakters. Deze natuuronderzoeker geloofde dat de verschillende eigenschappen die we gedurende ons leven verwerven, konden worden doorgegeven aan ons nageslacht.

Volgens de Lamarkiaanse visie moest een bodybuilder die hard aan al zijn spiergroepen werkt, bijvoorbeeld kinderen krijgen met ontwikkelde spieren. Hetzelfde principe zou gelden bij het niet meer gebruiken van organen.

Darwin en Wallace's bijdragen aan de evolutiebiologie: natuurlijke selectie

De naam van Charles Darwin komt in de meeste biologieteksten voor, ongeacht zijn specialiteit. Darwin zorgde voor een revolutie in de biologie, en de wetenschap in het algemeen, in ongelooflijke mate - vergelijkbaar met bijvoorbeeld Newtons bijdragen.

In zijn jeugd hield Darwin een gedachte trouw aan de bijbelse leerstellingen. Echter, vergezeld van een religieuze gedachte, toonde Darwin interesse in de natuurwetenschappen, en daarom omringde hij zich met de meest briljante wetenschappelijke geesten van dit moment.

De reis op de Beagle

Darwins leven nam een ​​wending toen hij op jonge leeftijd een reis begon aan boord van de HMS Beagle, een Brits schip dat verschillende regio's van Zuid-Amerika zou verkennen. Na een reis van enkele jaren heeft Darwin een enorme diversiteit aan Zuid-Amerikaanse fauna en flora waargenomen en verzameld.

Dankzij zijn optimale financiële situatie kon Darwin zijn leven uitsluitend wijden aan zijn werk in de biologische wetenschappen. Na uitgebreide meditaties - en ook lezingen over economie - ontwikkelde Darwin zijn theorie van natuurlijke selectie.

Natuurlijke selectie is een eenvoudig en krachtig idee, omdat het een belangrijk evolutionair mechanisme is - hoewel niet het enige, zoals we later zullen zien.

Dit idee is niet alleen door Darwin afgeleid. Een jonge natuuronderzoeker, Alfred Wallace genaamd, kwam onafhankelijk van elkaar met zeer vergelijkbare ideeën. Wallace communiceerde met Darwin, en de twee presenteerden samen de theorie van evolutie door natuurlijke selectie.

Het ontstaan ​​van soorten

Later presenteert Darwin zijn meesterwerk: "The Origin of Species", waarin zijn theorie gedetailleerd en met robuust bewijs wordt uiteengezet. Dit boek heeft zes edities waaraan Darwin zijn hele leven heeft gewerkt.

De theorie van natuurlijke selectie stelt dat als er enige nuttige en erfelijke variatie is in een populatie van individuen, er een differentiële reproductie zal zijn tussen de bezitters van het kenmerk. Deze zullen de neiging hebben om meer nakomelingen te genereren, waardoor de frequentie van de eigenschap in de populatie toeneemt.

Bovendien stelde Darwin ook een gemeenschappelijke afstamming voor: alle soorten zijn in evolutionaire tijd afgeweken van een gemeenschappelijke voorouder. Zo kunnen alle organische wezens worden vertegenwoordigd in de grote boom des levens.

Na Darwin: neodarwinisme en synthese

Onmiddellijk na de publicatie van "The Origin" brak er een grote controverse uit onder de belangrijkste wetenschappers van die tijd. Maar met het verstrijken van de jaren werd de theorie geleidelijk aanvaard.

Er waren biologen die nooit darwinistische ideeën hebben aanvaard, dus ontwikkelden ze hun eigen evolutionaire theorieën, die tegenwoordig bijna volledig in diskrediet zijn gebracht. Voorbeelden hiervan zijn onder meer neo-lamarkisme, orthogenese en mutationisme.

Tussen de jaren 30 en 40 werden alle anti-darwinistische theorieën verworpen met de komst van evolutionaire synthese. Dit bestond uit de vereniging van darwinistische ideeën met de bijdragen van een reeks genetici en paleontologen zoals onder anderen Fisher, Haldane, Mayr en Wright.

De synthese slaagde erin om evolutionaire theorieën te verenigen met correcte genetische principes, aangezien een van de moeilijkheden die Darwin tijdens zijn werk moest ervaren, de onwetendheid was van genen als erfelijke deeltjes.

Bewijs voor evolutie: slechts een theorie?

Tegenwoordig is biologische evolutie een feit dat wordt ondersteund door robuust en overvloedig bewijs. Hoewel biologen niet twijfelen aan de juistheid van het proces, horen we in het dagelijks leven dat evolutie "slechts een theorie" is - met een ongunstige connotatie.

Dit misverstand komt voort uit het feit dat de term 'theorie' verschillende betekenissen heeft in de wetenschap en in het dagelijks leven. Voor de meeste mensen is een theorie een onzekere voorspelling van een feit, gekenmerkt door een zwakke fundering. Voor een wetenschapper is een theorie een verzameling samenhangende en goed gestructureerde ideeën.

Als we deze volgorde van ideeën volgen, kunnen we concluderen dat evolutie een feit is en dat er mechanismen zijn om het te verklaren, zoals de theorie van natuurlijke selectie. De meest opvallende bewijzen van het evolutieproces zijn de volgende.

Homologie

Twee processen of structuren zijn homoloog als het kenmerk rechtstreeks van een gemeenschappelijke voorouder is geërfd. In de evolutionaire biologie is homologie een fundamenteel punt, aangezien dit de enige kenmerken zijn die ons in staat stellen relaties tussen voorouders en afstammelingen tussen groepen te reconstrueren.

Morfologische homologieën

Een zeer beroemd voorbeeld van homologie zijn de ledematenbeenderen van tetrapoden. Laten we drie dieren nemen die verschillen in hun manier van voortbewegen om te begrijpen waarom homologie een robuust bewijs is van het evolutieproces: mensen, walvissen en vleermuizen.

Deze drie groepen delen een fundamenteel structureel plan in hun voorpoten, omdat ze het hebben geërfd van een gemeenschappelijke voorouder. Dat wil zeggen, een voorouderlijke tetrapode had een opperarmbeen, gevolgd door een straal en een ellepijp, en tenslotte een reeks falanxen.

Er is geen functionele reden waarom drie dieren met zo'n ongelijksoortige levensstijl hetzelfde plan van botten in hun ledematen zouden delen.

Als het leven was ontworpen, is er geen reden om een ​​water-, een vliegend en een aards organisme te bouwen met hetzelfde plan. Geen enkele ingenieur - hoe onervaren ook - zou op dezelfde manier een vliegend en een zwemmend organisme creëren.

De meest logische manier om dit uit te leggen is door middel van gemeenschappelijke voorouders. Alle drie erfden ze dit structurele plan van een voorouder en ondergingen de adaptieve aanpassingen die we vandaag zien: vleugels, vinnen en armen.

Moleculaire homologieën

Homologieën zijn niet beperkt tot anatomische kenmerken van een levend wezen. Ze kunnen ook op moleculair niveau worden aangetoond. De genetische informatie van levende wezens wordt opgeslagen in DNA en vertaald in de vorm van tripletten: drie nucleotiden komen overeen met één aminozuur.

Een universele moleculaire homologie is het lezen van deze genetische code, aangezien vrijwel alle organische wezens deze taal delen - hoewel er zeer specifieke uitzonderingen zijn.

Het fossielenverslag

Wanneer Darwin zijn theorie van natuurlijke selectie voorstelt, stelt hij dat niet alle geleidelijke overgangsvormen aanwezig zijn in het fossielenbestand omdat het onvolledig is. Daarentegen zien tegenstanders van darwinistische ideeën de discontinuïteit van het verslag als bewijs tegen de theorie.

We moeten niet vergeten dat het fossilisatieproces van een organisch wezen een onwaarschijnlijke gebeurtenis is, in combinatie met de waarschijnlijkheid dat een exemplaar in goede staat wordt gevonden. Om deze redenen is minder dan 1% van alle vormen die ooit hebben geleefd, vertegenwoordigd in het fossielenarchief.

Desondanks zijn er zeer goed bewaarde fossielen gevonden die dienen als "venster op het verleden". Een van de meest bekende is Archaeopteryx. In dit fossiel vallen de tussenliggende kenmerken tussen een reptiel en een vogel op. Evenzo hebben we verschillende mensachtige fossielen die ons in staat hebben gesteld de evolutie van mensen te reconstrueren.

Er zijn enkele alternatieve theorieën voorgesteld om de discontinuïteit van het register te verklaren, zoals de theorie van onderbroken evenwicht.

Biogeografie

Hoewel evolutie wordt ondersteund door bewijs uit vele takken van kennis, was het de biogeografie die Darwin overtuigde van de waarheid van het evolutieproces.

De verspreiding van levende organismen op planeet aarde is niet homogeen, en veel aspecten van dit patroon kunnen worden verklaard door de evolutietheorie - en niet door de speciale scheppingshypothese.

Wanneer we de fauna van oceanische eilanden onderzoeken (geïsoleerde elementen die nooit contact hebben gehad met het vasteland), zien we dat de soortensamenstelling heel bijzonder is. Dit is bijvoorbeeld te zien op eilanden in de Noord-Atlantische Oceaan, de Bermuda-eilanden.

Er zijn zeer weinig gewervelde dieren (niet-mariene) afkomstig uit het gebied, voornamelijk vogels, trekvleermuizen en hagedissen, onder anderen. Sommige van deze soorten vertonen een significante relatie met de fauna van Noord-Amerika. Anderen zijn van hun kant endemisch voor het eiland en komen in geen enkele andere regio voor.

Dit verspreidingspatroon is compatibel met evolutionaire processen, aangezien het gebied specifiek gekoloniseerd is met dieren die kunnen vliegen en zich over grote afstanden kunnen verspreiden.

Evolutie in actie: voorbeeld van evolutie

Een ander misverstand in de evolutiebiologie is dat het verband houdt met een extreem langzaam proces.

Hoewel het waar is dat we een paar miljoen jaar moeten wachten om complexe aanpassingen te verkrijgen, zoals krachtige kaken of ogen met uitstekend zicht, maar er zijn bepaalde evolutionaire processen die we in relatief korte tijd met onze eigen ogen kunnen waarnemen.

Vervolgens zullen we het geval van de Biston betularia-mot analyseren als een voorbeeld van evolutie in actie. Later zullen we praten over resistentie tegen antibiotica en pesticiden, een ander voorbeeld van evolutie dat we in korte tijd kunnen waarnemen.

Industrieel melanisme en

Een van de meest prominente voorbeelden in de evolutiebiologie is industrieel melanisme. Dit fenomeen werd gedocumenteerd tijdens de industriële revolutie en slaagde erin een verband vast te stellen tussen de variatie in de kleur van de Biston betularia-mot en de vervuiling van zijn leefgebied.

De mot heeft twee morfologieën: een licht en een donker. Vóór besmetting was de dominante variant de lichte mot, vermoedelijk omdat hij op de lichte bast van berkenbomen zat en onopgemerkt kon blijven door potentiële roofdieren - vogels.

Met de komst van de industriële revolutie nam de vervuiling toe tot aanzienlijke niveaus. De bast van de bomen begon steeds donkerder van kleur te worden en dit veroorzaakte een verandering in de frequenties van de lichte en donkere varianten van de motten.

De donkere mot was enige tijd de dominante variant, omdat hij zich beter kon verbergen in de zwartgeblakerde bast.

Vervolgens werden milieusaneringsprogramma's geïmplementeerd die hielpen de milieuvervuiling te verminderen. Dankzij de efficiëntie van deze programma's begonnen de bomen hun oorspronkelijke karakteristieke kleur terug te krijgen.

Zoals we kunnen raden, veranderde de frequentie van de motten weer, waarbij de duidelijke variant de dominante was. Zo werd het evolutieproces gedocumenteerd in een periode van 50 jaar.

Mechanismen van evolutie

Biologische evolutie is een proces dat twee stappen omvat: het genereren van de variatie en vervolgens de differentiële reproductie van de variaties, hetzij door natuurlijke selectie, hetzij door genetische drift. Om deze reden mogen de termen natuurlijke selectie en evolutie niet door elkaar worden gebruikt - omdat ze dat niet zijn.

Vanuit het perspectief van populatiegenetica is evolutie de verandering in allelfrequenties in de tijd binnen een populatie. De krachten die de allelfrequenties veranderen, zijn dus selectie, drift, mutatie en migratie.

Natuurlijke selectie

Zoals we eerder vermeldden, was Darwins grootste bijdrage aan de biologie het voorstellen van de theorie van natuurlijke selectie. Dit is sterk verkeerd geïnterpreteerd en verkeerd voorgesteld door de media, door het te associëren met verkeerde uitdrukkingen zoals: "survival of the fittest".

Voorwaarden voor natuurlijke selectie

Natuurlijke selectie is een eenvoudig idee, met schitterende resultaten. Als een systeem aan de volgende kenmerken voldoet, zal het - onvermijdelijk - evolueren door natuurlijke selectie:

Evolutionaire biologietoepassingen

Evolutionaire biologie kent een aantal toepassingen, zowel voor geneeskunde, landbouw, conserveringsbiologie als voor andere disciplines.

Geneesmiddel

De evolutietheorie is een essentiële wetenschap op het gebied van geneeskunde. Het stelt ons bijvoorbeeld in staat de uitkomst te voorspellen van het willekeurige gebruik van antibiotica voor de behandeling van infectieziekten.

Wanneer we een antibioticum onnodig toedienen of de medische behandeling niet voltooien, zullen we niet-resistente varianten elimineren, maar resistente individuen zullen hun frequentie in de bacteriepopulatie verhogen.

Momenteel is de kwestie van bacteriële resistentie tegen de meeste antibiotica een onderwerp van mondiaal belang en zorg. Bewustwording over het gebruik van antibiotica is een manier om deze complicatie te verminderen.

De bacterie Staphylococcus aureus komt bijvoorbeeld veel voor in operatiekamers en veroorzaakt infecties bij patiënten tijdens operaties.

Tegenwoordig zijn de bacteriën volledig resistent tegen een aantal antibiotica, zoals penicilline, ampicilline en aanverwante medicijnen. Hoewel er nieuwe antibiotica zijn gegenereerd om het tegen te gaan, zijn de medicijnen steeds minder efficiënt.

De crisis van verzet is een van de meest dramatische voorbeelden van evolutie, die we met onze eigen ogen kunnen waarnemen, dus het dient ook als bewijs van het evolutieproces.

Landbouw en veeteelt

Hetzelfde evolutionaire principe kan worden geëxtrapoleerd naar het gebruik van pesticiden voor de eliminatie van ongedierte, in gewassen met een aanzienlijk economisch belang. Als hetzelfde type bestrijdingsmiddel langdurig wordt toegepast, geven we de voorkeur aan toename van resistente varianten.

Evenzo zoeken boeren naar de "beste" dieren die de productie maximaliseren (van melk, vlees, enz.). Deze boeren selecteren de individuen die ze in praktische termen het nuttigst vinden. Met het verstrijken van de generaties gaan individuen steeds meer lijken op wat mensen verlangen.

Dit proces van menselijke kunstmatige selectie lijkt op natuurlijke selectie in termen van differentieel reproductief succes. Met als opmerkelijk verschil dat er in de natuur geen selectie-entiteit is.

Conserveringsbiologie

Wat betreft instandhoudingskwesties, zorgt het begrijpen van fenomenen zoals "knelpunten" en de afname van de conditie veroorzaakt door inteelt ervoor dat ze kunnen worden vermeden en om instandhoudingsplannen op te stellen die de conditie verbeteren en de populatie "gezond" houden.

Referenties

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Biologie: wetenschap en natuur. Pearson Education.
2. Darwin, C. (1859). Over het ontstaan ​​van soorten door middel van natuurlijke selectie. Murray.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evolutionaire analyse. Prentice Hall.
4. Futuyma, DJ (2005). Evolutie. Sinauer.
5. Hall, BK (Ed.). (2012). Homologie: de hiërarchische basis van vergelijkende biologie. Academische pers.
6. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Geïntegreerde principes van zoölogie. McGraw-Hill.
7. Kardong, KV (2006). Gewervelde dieren: vergelijkende anatomie, functie, evolutie. McGraw-Hill.
8. Kliman, RM (2016). Encyclopedia of Evolutionary Biology. Academische pers.
9. Losos, JB (2013). De Princeton-gids voor evolutie. Princeton University Press.
10. Reece, JB, Urry, LA, Cain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV, & Jackson, RB (2014). Campbell Biology. Pearson.
11. Rijst, SA (2009). Encyclopedie van evolutie. Infobase Publishing.
12. Russell, P., Hertz, P., en McMillan, B. (2013). Biology: The Dynamic Science. Nelson Onderwijs.
13. Soler, M. (2002). Evolutie: de basis van biologie. Zuid-project.
14. Starr, C., Evers, C., & Starr, L. (2010). Biologie: concepten en toepassingen zonder fysiologie. Cengage leren.
15. Wake, DB, Wake, MH, & Specht, CD (2011). Homoplasie: van het detecteren van een patroon tot het bepalen van het proces en mechanisme van evolutie. Wetenschap, 331 (6020), 1032-1035.