Gemeenschappelijke afstamming Definitie
Gemeenschappelijke afstamming is een term binnen de evolutiebiologie die verwijst naar de gemeenschappelijke afstamming van een bepaalde groep organismen. Het proces van gemeenschappelijke afstamming omvat de vorming van nieuwe soorten uit een voorouderlijke populatie. Wanneer twee organismen een recente gemeenschappelijke voorouder gemeen hebben, is er sprake van nauwe verwantschap. Daarentegen kan gemeenschappelijke afstamming ook worden herleid tot een universele gemeenschappelijke voorouder van alle levende organismen met behulp van moleculair-genetische methoden. Een dergelijke evolutie vanuit een universele gemeenschappelijke voorouder zou gepaard zijn gegaan met verschillende soortenvorming als gevolg van natuurlijke selectie en andere processen, zoals geografische scheiding.
Theorie van de gemeenschappelijke afstamming
De theorie van de gemeenschappelijke afstamming stelt dat alle levende organismen afstammen van één enkele voorouder. De Theorie van de Gemeenschappelijke Afstamming helpt dus verklaren waarom soorten die in verschillende geografische gebieden leven verschillende eigenschappen vertonen, sommige eigenschappen sterk geconserveerd zijn onder brede classificaties van dieren (bijv. gewervelden of viervoeters), schijnbaar verschillende soorten (bijv. vogels en reptielen) geërfde fysieke en genetische eigenschappen delen, en succesvol aangepaste organismen doorgaans meer nakomelingen voortbrengen. Hoewel de theorie van de gemeenschappelijke afstamming in de eerste plaats is gebaseerd op de fysieke waarneming van verschillende fenotypen (b.v. grootte, kleur, snavelvorm, embryologische ontwikkeling, enz.), heeft de moderne vooruitgang in de genetica en de daarmee samenhangende moleculaire technieken kunnen aantonen dat het proces waarbij DNA uiteindelijk in eiwitten wordt vertaald, bij alle levensvormen gehandhaafd blijft. Kleine veranderingen in het DNA tussen organismen hebben een gedeelde voorouder aan het licht gebracht, maar ook inzicht verschaft in belangrijke veranderingen die tot verschillende soortenvorming hebben geleid. Fylogenetische bomen en cladogrammen worden vaak gebruikt om hypotheses op te stellen over de evolutie van verschillende organismen en een gemeenschappelijke afstamming.
Voorbeelden van gemeenschappelijke afstamming
Menselijk chromosoom 2
Opvallend bewijs voor de gemeenschappelijke afstamming van de mens met de mensapen is de fusie die plaatsvond toen twee chromosomen die bij mensapen veel voorkomen samensmolten tot chromosoom 2 bij de mens (zoals hieronder geïllustreerd). Dit leidde ertoe dat de mens slechts 23 paar chromosomen heeft, terwijl alle andere hominidae 24 paar hebben. De mensapen (b.v. chimpansees, gorilla’s en orang-oetangs) hebben twee chromosomen met bijna identieke DNA-sequenties als die welke in chromosoom 2 van de mens worden gevonden. Verder bewijs voor een dergelijke samensmelting is de resterende aanwezigheid van telomeren en een centromeer, die erop wijzen dat de genetische informatie vroeger op twee afzonderlijke chromosomen werd aangetroffen.
Endogene retrovirussen
Endogene retrovirussen zijn overgebleven DNA-sequenties die in de genomen van vrijwel alle levende organismen worden aangetroffen als gevolg van oude virusinfecties. Aangezien de retrovirale sequenties in het DNA van het gastheerorganisme worden opgenomen, worden deze sequenties in de nakomelingen geërfd. Aangezien dergelijke infecties willekeurige gebeurtenissen zijn, evenals de plaats waar het virale genoom in het genoom wordt ingebracht, is de identificatie van dezelfde retrovirale sequenties in meerdere soorten een aanwijzing voor een gedeelde voorouder. Dergelijke analyses van endogene retrovirussen onthullen vaak speciatie gebeurtenissen (b.v. katachtige endogene retrovirussen onthullen de scheiding tussen grote en kleine kattensoorten) en hoe nauw verwant twee soorten kunnen zijn, zoals waargenomen in de gedeelde endogene retrovirussen tussen mensen en andere primaat soorten.
De aanwezigheid van atavismen
Atavismen zijn het verschijnen van een verloren eigenschap waargenomen bij een voorouderlijke soort die niet wordt waargenomen bij meer recente voorouders. Atavisma’s zijn een voorbeeld van gemeenschappelijke afstamming, omdat zij het bewijs leveren van fenotypische of rudimentaire kenmerken die vaak gedurende de evolutie behouden blijven. Enkele voorbeelden zijn het verschijnen van achterpoten bij walvissen als bewijs van een voorouder op het land, tanden bij kippen, extra tenen bij moderne paardensoorten, en de rugflippers van tuimelaars. Atavismen ontstaan meestal omdat de voorouderlijke genen niet uit het genoom worden gewist, maar in plaats daarvan tot zwijgen worden gebracht en dan in latere nakomelingen weer worden geactiveerd.
Restigieuze Structuren
Gelijk aan atavismen zijn rudimentaire structuren structuren die homoloog zijn aan die van voorouderlijke soorten, maar die in meer recent geëvolueerde organismen onderontwikkeld, niet-functioneel of gedegenereerd zijn geraakt. Dergelijke structuren getuigen van aanpassingen aan een nieuwe omgeving, waarin het voorouderlijke orgaan of ledemaat niet langer nodig is, of is gewijzigd om beter aan een nieuw doel te beantwoorden. In de natuur is een overvloed aan voorbeelden van rudimentaire structuren waargenomen. Enkele voorbeelden zijn de achterpoten en de bekkengordel bij walvissen (zie hieronder) en slangen, niet-functionele vleugels bij sommige insectensoorten, niet-functionele vleugels bij loopvogelsoorten (bijv. struisvogels), buiksegmenten van zeepokken, en de embryonale ledemaatknoppen bij verschillende soorten die geen achterpoten hebben (bijv, dolfijnen).
Pentadactyl Ledematen
De aanwezigheid van pentadactyl ledematen is een voorbeeld van een homologe eigenschap die alle viervoeters vertonen en die, ondanks enkele modificaties, door de evolutie heen sterk geconserveerd is. Dergelijke ledematen worden voor het eerst waargenomen in de evolutie van vissen naar amfibieën en bestaan uit een enkel proximaal, twee distale, carpale, vijf middenhands- en vingerkootjes. Hoewel de overkoepelende structuur van de pentadactyl-ledematen gelijk is, zijn er in de loop van de evolutie verschillende wijzigingen aangebracht als aanpassing aan een specifieke omgeving of levenswijze. Voorbeelden hiervan zijn de gewijzigde pentadactyl vleugels van vleermuizen, de verlengde onderarmen van primaten, de flippers van dolfijnen en walvissen, en de veranderde vingers van paarden om een hoef te vormen.
Fossiel bewijs
De gefossiliseerde overblijfselen van verschillende organismen in combinatie met moderne dateringsmethoden leveren een aantal van de meest overtuigende bewijzen van gemeenschappelijke afstamming en evolutionaire geschiedenis. Fossilisatie vindt plaats wanneer de beenderen van een rottend dier poreus worden en de minerale zouten in de omringende aarde de beenderen binnendringen, waardoor ze in steen veranderen. Andere methoden zijn de conservering in ijs, opgedrukte resten (b.v. planten of voetafdrukken), boomhars, en turf. Aangezien fossielen worden gevonden in sedimentair gesteente, dat wordt gevormd door lagen slib en modder, komt elke laag overeen met een specifieke geologische periode die kan worden gedateerd. Het uitsterven, de evolutie en het ontstaan van verschillende soorten kan dus door de geschiedenis heen worden waargenomen aan de hand van het fossielenbestand. Veel uitgestorven soorten, zoals dinosauriërs, zijn ook in het fossielenbestand waargenomen.
Biogeografie
Biogeografie levert overtuigend bewijs van gemeenschappelijke afstamming door speciatie en nieuwe eigenschappen te laten zien door aanpassingen aan de druk van het milieu. Een van de beroemdste voorbeelden is dat van de eilandbiogeografie en Charles Darwins waarnemingen van de snavels van vinken die op de Galapagos-eilanden leven. Bij deze vinken waren de snavels aangepast aan de specifieke vegetatie op het eiland, waardoor zij afweken van de voorouders van de vinken op het vasteland. Langetermijneffecten van geografische scheiding worden ook waargenomen bij de evolutie van nieuwe soorten die elders in de wereld niet worden aangetroffen. Een voorbeeld hiervan is de aanwezigheid van buideldiersoorten op het continent Australië, en het ontstaan van ijsberen als gevolg van geografische isolatie in het arctische gebied.
Quiz
1. De aanwezigheid van een staart tijdens de vroege stadia van de menselijke embryologische ontwikkeling is een voorbeeld van:
A. Sequence homology
B. Biogeografie
C. Activering van chromosoom 2
D. Vestigiale structuur
2. Onlangs is een tuimelaardolfijn geïdentificeerd met vier vinnen (twee aan de voorkant en twee aan de achterkant in plaats van slechts twee aan de voorkant). Dit is een voorbeeld van:
A. Convergente evolutie
B. Pentadactyl ledematen
C. Activering van chromosoom 2
D. Een atavisme