TELEONOMIE en Evolutie


°

     EVOLUTIE

0

Kunnen organismen hun eigen evolutie sturen?

 08 november 2013   6
 

stekelbaars

Evolutionaire verandering is het resultaat van willekeurige mutaties en natuurlijke selectie.

De suggestie dat evolutie mogelijk een doel heeft, wordt meteen afgedaan als creationisme of intelligent design. Maar enkele biologen wagen zich nu in de gevarenzone door te stellen dat organismen hun eigen evolutie kunnen sturen.

Eerst en vooral is het belangrijk om aan te geven wat deze wetenschappers niet bedoelen.

Ze zeggen NIET  dat evolutie een intrinsieke neiging heeft tot grotere complexiteit of intelligentie.

Ze zeggen NIET  dat organismen hun mutaties kunnen sturen wanneer nodig.

En zij zeggen NIET   dat organismen gewoonten, die zij tijdens hun leven leren, kunnen doorgeven aan hun nakomelingen volgens het model van Jean-Baptiste Lamarck.

Het fenotype achter het stuur
Maar wat zeggen ze dan?

Organismen passen hun uiterlijk (fenotype) voortdurend aan tijdens hun leven(zie —-> aanpassing /acclimatisatie ), in tegenstelling tot hun genetische opmaak (genotype), om  zodat beter wordt omgegaan  gaan met de omgeving waarin ze zich bevinden.
GEEN ENKEL   van bovenstaande veranderingen is evolutie, aangezien zij niet direct leiden tot een verandering in de genetische opmaak van een organisme.

Maar zij bepalen wel de manier waarop natuurlijke selectie inwerkt op deze genen, en zo evolutie in een andere richting duwt.

De genen, die altijd gezien werden als de belangrijkste bestuurders van de evolutionaire wagen, geven het stuur dus door aan het fenotype. Wanneer het fenotype verandert voor een bepaald doel, dan kunnen de genen dit effect vergroten door mee te liften.

 

Stekelbaarzen
Hoewel het model vooral theoretisch is, komen de aanhangers met enkele voorbeelden naar voren. Neem bijvoorbeeld stekelbaarzen in Canada, die meestal migreren tussen zoet- en zoutwater.

—————————————————————(intermezzo )————————————————————————–

°

Fig. 2. A. Typical anadromous stickleback collected in Mud Lake Alaska (stained with Alizarin Red S) exhibiting a complete series of armor plates along the flank of the body. B. A resident lake stickleback also from Mud Lake exhibiting the “low” armor phenotype. C. Fully developed stickleback pelvis. D. Example of a stickleback with pelvic reduction.

1. Adaptive evolution of the Axial Skeleton.- Resident freshwater stickleback differ from one another in ways that are associated with the habitats that they occupy. At the extremes, resident populations evolve into benthic and limnetic ecomorphs (A in the figure to the right). Benthics are deep-bodied fish that occur in shallow lakes where they feed on relatively large prey items associated with vegetation and structures. Limnetics are elongate fish that occur in deep lakes and spend most of their time in open water feeding on small planctonic prey items. This divergence into deep-bodied and elongate forms adapted to different ecological niches is common in fishes. We have studied body shape evolution in stickleback for some time and have published multiple papers on this topic. We are presently studying how the vertebral column evolves in response to selection for different body shapes. Do the number of vertebrae change, the lengths of vertebrae, or both? Is the change in vertebral phenotypes uniform throughout the body or do abdominal and caudal vertebrae respond differently? Do independently established benthic and limnetic stickleback populations evolve similar changes to the axial skeleton or can the axial skeleton change in different ways in different populations with similar body shapes? To answer these questions we are examining body shape variation using geometric morphometrics and x-raying the same specimens to count and measure vertebrae from independently established limentic and benthic stickleback populations, as well as their anadromous ancestors.

http://condor.depaul.edu/waguirre/research.html

SticklebacksA three-spined stickleback with four of the most common parasites. From top; Gyrodactylus, Diplostomum spathaceum, Diplostomum gasterostei, Schistocephalus solidus

Sticklebacks are common in the wild making them an excellent species to look at real world evolutionary change. I have taken samples from a wild population with a mixture of plate morphs and brought them back to the lab. Using microscopy, parasites can be identified and quantified in the different body tissues.

A gene called eda controls the plate morph of sticklebacks.

Each fish has two copies of the eda gene, either ‘C’ or ‘L’.

Fish with ‘CC’ have most plates, and ‘LL’ have fewer plates, with ‘CL’ fish being intermediate.

From a DNA sample the genes any individual has can be determined by molecular techniques.

Within each plate morph (CC, CL, LL) the exact number of plates is also variable. For finer detail of bone structure the tissue must be stained allowing the position and number of plates to be determined.

http://www2.le.ac.uk/research/festival/meet/biosciences/natalie-simmonds

°

Sticklebacks inhabit hundreds if not thousands of lakes and streams throughout the northern hemisphere. In addition to changes in body armor, these isolated stickleback populations have evolved a variety of changes that set them apart from their ocean-dwelling ancestors. In order to figure out what genes are driving these differences, researchers crossbreed marine and freshwater sticklebacks. By studying the resulting hybrid offspring, geneticists can see what specific changes to which genes are causing the differences. In sticklebacks, as in other organisms, small changes to single  genes can have major effects.

The Ectodysplasin gene appears to be responsible for changes in body armor in many freshwater stickleback populations. Recessive low-armored gene variations are found in about 1% of marine sticklebacks. Evidence suggests that it is this variant that is repeatedly being selected for in freshwater environments. 

http://learn.genetics.utah.edu/content/variation/stickleback/

stekelbaars

http://news.stanford.edu/news/2006/january11/med-evolution-011106.html

A single gene controlled the loss of bony plates (in red) when sticklebacks evolved from ocean (top) to freshwater (bottom) varieties.

http://news.stanford.edu/news/2004/april21/fish.html

The marine stickleback (top) has a large pelvic hind fin but other stickleback populations that evolved in freshwater locations have lost this pelvic fin (bottom). Tracing the evolutionary shift, researchers have discovered that changes in the hind fin skeleton are controlled by alterations in activity of the Pitx1 gene. Photo: Mike Shapiro

http://news.nationalgeographic.com/news/2008/05/080520-fish-evolution.html

Fig. 4.

Representative phenotypes of the parental complete armor (A), parental low armor (B), F1 mapping hybrid (C), and F2 mapping hybrid (DG) generations. The major axes of variation in the F2 intercross generation indicate the segregation of armor loss as a 9:3:3:1 dihybrid Mendelian ratio (red; observed ratio in black) of the parental armor classes. (D) The complete-armor phenotype of the F2 generation. (G) The low-armor phenotype. (E and F) The complete-plate/low-pelvic structure and complete-pelvic/low-plate recombinant phenotypes, respectively. 

http://www.pnas.org/content/101/16/6050/F4.expansion.html

 

http://en.wikipedia.org/wiki/Phenotype

—————————————————————————————————————————————————————-

°

De vissen kunnen wisselen tussen twee verschillende lichaamsvormen, afhankelijk van hun locatie (zoet- of zoutwater) en het bijbehorende dieet: planktoneters hebben grote ogen en slanke lichamen, terwijl bodem-eters zwaarder zijn met kleinere ogen.

Daarnaast hebben de kaken een zeer verschillende morfologie, aangepast aan de voedingswijze.

Sommige stekelbaarzen hebben echter ‘besloten’ om permanent in een zoetwatermeer te leven. Zij specialiseerden zich ook op een bepaalde voedselbron, maar hier bepalen genen grotendeels de lichaamsvorm van de vis, en niet de locatie of het dieet.

Met andere woorden, de genen hebben de controle overgenomen van wat eens een puur ontwikkelingseffect was.

° Dit nieuwe model zal ongetwijfeld voor discussie zorgen onder evolutiebiologen.

Het controversiële idee dat organismen hun eigen evolutie kunnen sturen door bepaalde fenotypische veranderingen gaat lijnrecht in tegen het huidige model waarin de genen de belangrijkste eenheid van selectie zijn.

Een absolute ommekeer is echter zeer onwaarschijnlijk.

en de voorbeelden uit de praktijk zijn (voorlopig) schaars

Jente Ottenburghs (1988) heeft sinds zijn Master Evolutie en Gedragsbiologie aan de Universiteit van Antwerpen een brede interesse voor evolutionaire biologie. Sinds mei 2012 werkt hij als PhD-student bij de Resource Ecology Group aan de Universiteit van Wageningen. Meer informatie over zijn onderzoek vindt u hier.

MISVATTINGEN

De evolutietheorie: wie kent ‘m niet? Toch doen zich over deze theorie nog flink wat misvattingen de ronde.
Eerder zette Jente de drie belangrijkste misvattingen hier op een rijtje.
 
°
Bronmateriaal:
Peter A. Corning (2013). Evolution ‘on purpose’: how behaviour has shaped the evolutionary process. Biological Journal of the Linnean Society: 1-19.
De afbeelding bovenaan dit artikel is gemaakt door Alexander Francis Lydon (via Wikimedia Commons).
 
°
Bloemlezing  reacties  en antwoorden  
°

1) —-> Genen voor grote ogen worden in een omgeving waar grote ogen van pas komen, meer doorgegeven dan genen voor kleine ogen. Na een aantal generaties zie je vanzelf steeds meer grote ogen in die omgeving.

Dat is toch oud nieuws?

°

(Jente )  Er is wel   een zeer subtiel verschil.

Het gaat om een niet-genetische verandering in gedrag of (embryonale) ontwikkeling die ervoor zorgt dat organismen beter kunnen overleven en reproduceren.

Later ontstaat er mogelijk een genetische basis voor die verandering.

Hierdoor kunnen organismen via een niet-genetische ‘beslissing’ de selectiedruk op bepaalde genen veranderen en zo hun eigen evolutie sturen.

Een nauwverwant concept is teleonomiehttp://en.wikipedia.org/wiki/Teleonomy

°

ARCHIEF  

systeembiologie

http://nl.wikipedia.org/wiki/Toeval_en_onvermijdelijkheid

(J Monod ) teleonomie :

Levende wezens hebben volgens Monod de volgende drie karakteristieken: teleonomie (verwant aan teleologie), autonome morfogenese en onveranderlijke voortplanting

Om aan te tonen dat teleonomie een objectief verschijnsel is gebruikt Monod een gedachte-experiment. Stel dat een computerprogramma van allerlei kunstmatige voorwerpen kan vaststellen dat er een doelgerichtheid aan ten grondslag ligt. Het programma kan bijvoorbeeld van een horloge vaststellen wat de bedoeling ervan is. Dan is er geen enkele reden om aan te nemen dat zo’n programma ook niet zou kunnen vaststellen wat de bedoeling van een cel is, namelijk zichzelf delen.

Deze teleonomie is enerzijds objectief vaststelbaar en anderzijds in tegenspraak met het kernstuk van de moderne (en dus post-Aristoteliaanse) wetenschapsmethode – het objectiviteitsprincipe, dat stelt dat geen wezenlijke kennis kan worden opgebouwd als verschijnselen alleen kunnen worden verklaard door naar planmatigheid te verwijzen. Deze tegenspraak ziet Monod als het centrale probleem in de biologie.

In Toeval en Onvermijdelijkheid gebruikt hij zijn ontdekkingen en die van de genetica en de evolutietheorie om te schetsen hoe deze teleonomie zuiver wetenschappelijk verklaard kan worden. Daarmee brengt hij tevens de definitieve slag toe aan de nog altijd bestaande ideeën over vitalisme.

.

—>EPIGENETICA

http://www.academia.edu/2551188/GENETIC_PRIMING_HOW_ADAPTIVE_BEHAVIOUR_SHAPES_THE_GENOME

 

 

Levende wezens kunnen eigen evolutie sturen

 2007 

“Levende wezens kunnen hun eigen evolutie (onbewust ) beïnvloeden en sturen”. Dat stelt Kevin Verstrepen, een Vlaamse onderzoeker die zowel verbonden is aan de KULeuven als aan de universiteit van Harvard, in het vakblad Cell. Hij relativeert daarmee de gangbare theorie dat mutaties in het erfelijk materiaal totaal willekeurig zouden optreden, onafhankelijk dus van het mogelijke nut in de leefomgeving …..Mutaties
Mutaties komen met name veel frequenter voor waar en wanneer ze het meest nodig zijn.
 
“Cellen hebben complexe genetische mechanismen ontwikkeld waardoor bepaalde genen sneller veranderen. Zo zijn sommige genen die de vorm van het skelet helpen bepalen uitermate veranderlijk. De instabiliteit van die genen is wellicht nuttig om de skeletstructuur van levende wezens aan te passen aan nieuwe omstandigheden”, aldus Verstrepen.Omgekeerde 
Het omgekeerde treedt ook op. Een complex systeem dat perfect functioneerde, wordt door andere systemen afgeschermd voor mutaties zodat het niet verloren gaat.
“Een voorbeeld zijn de genen die instaan voor het metabolisme, de energiewinning in cellen. Dat is zo’n complex en perfect geolied proces dat de meeste mutaties wellicht nadelig zouden zijn. Die genen veranderen in het algemeen minder snel”,
aldus Verstrepen.Ontstaan 
Het is volgens Verstrepen makkelijk te begrijpen dat de evolutie zelf het ontstaan van bepaalde controlerende mechanismen heeft gestimuleerd.
 
“Een organisme dat in staat is om veelvuldige negatieve mutaties te vermijden en mutaties stimuleert waar en wanneer ze waarschijnlijk positieve gevolgen hebben, heeft een groot biologisch voordeel ten opzichte van organismen die dat niet hebben”, aldus nog de onderzoeker. (belga)
 

°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°

Crea hoekje

Over tsjok45
Gepensioneerd . Improviserend jazzmuzikant . Instant composer. Jamsession fanaat Gentenaar in hart en nieren

2 Responses to TELEONOMIE en Evolutie

  1. Pingback: INHOUD T | Tsjok's blog

  2. Pingback: INHOUD GLOS E | Tsjok's blog

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s

%d bloggers op de volgende wijze: