nathalie van beek katrien van geel macro-evolutie 2009-2010
DESCRIPTION
Hopeful Monsters. Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010. Inhoud. Hopeful monsters Geschiedenis Controverse Hopeless monsters Macromutationistische misvatting Correlatie genexpressie en evolutie Voorbeelden hopeful monsters Schilpadden - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/1.jpg)
Nathalie van BeekKatrien Van Geel
Macro-Evolutie2009-2010
![Page 2: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/2.jpg)
Inhoud• Hopeful monsters
– Geschiedenis– Controverse
• Hopeless monsters– Macromutationistische misvatting– Correlatie genexpressie en evolutie
• Voorbeelden hopeful monsters– Schilpadden
• Genetics species difference– Genetische basis van species difference– Major genes
• Voorbeelden hopeful monsters– Drosophila
• Besluit
![Page 3: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/3.jpg)
Hopeful monsters• Term gebruikt in evolutionaire biologie• Beschrijft een gebeurtenis van ogenblikkelijke speciatie
die positief bijdraagt bij het ontstaan van nieuwe evolutionaire groepen
• Grote veranderingen worden veroorzaakt in één stap door een mutatie tijdens de ontogonie
• Meeste mutaties gedoemd om te sterven (Monsters)• Soms mutatie voordelig (Hopeful monsters)
grondlegger nieuwe soort
![Page 4: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/4.jpg)
Geschiedenis
• 1930 – geïntroduceerd door Richard Goldschmidt
• Macromutatie – Macro-evolutie• Geen accumulatie van kleine veranderingen in
een populatie (Darwin) punctuated equilibrium
Richard Goldschmidt
![Page 5: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/5.jpg)
Geschiedenis
• 1980 – Gould haalde Goldschmidts theorie aan als verklaring voor gaten in het fossielen bestand (theorie punctuated equilibrium)
• 1993 – door veel weerstand trok Gould deze verklaring terug
![Page 6: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/6.jpg)
Controverse
• Sprongsgewijze evolutie (punctuated equilibrium)VS
• Darwin : graduele evolutie van populaties (fyletisch gradualisme)
Aanwijzingen: onvolledig fossielen bestand pre-adaptatie
![Page 7: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/7.jpg)
Pre-adaptatie
• Elke intermediaire vorm – tussen voorouders en afstammelingen - vervult een eigen functie
• Vb.: halve kaak = ondersteuning van de kieuwen Fyletisch gradualisme
• Maar : soms geen pre-adaptieve functie te vinden GEEN gradualisme WEL sprongsgewijs punctuated equilibrium
• Vb.: externe wangzakken (geen verbinding met mond) van bepaalde knaagdieren (Geomyidae & Heteromyidae)
Thomomys talpoides
![Page 8: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/8.jpg)
Maar : • Darwin’s visie:
– 1.) natuurlijke selectie en random variatie– 2.) graduele, trage, continue evolutie
• Goldschmidt was niet anti-Darwin ! (volgens Gould)
• Zowel natuurlijke selectie, graduele evolutie en sprongsgewijze evolutie kunnen samen voorkomen
![Page 9: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/9.jpg)
Hopeless monsters
• Voorstanders hopeful monsters maken twee vaak voorkomende fouten :
• 1.) macromutationistische misvatting• Eén mutatie zorgt voor een verandering van een bepaald
kenmerk in een soort extrapoleren verschil in dat kenmerk tussen twee soorten is te wijten aan een mutatie op datzelfde gen
![Page 10: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/10.jpg)
1.) macromutationistische misvatting
Vb.: Puntuated equilibrium : – Gedomesticeerde kip één enkele mutatie
blokkeert aanmaak verenÞ Kale hoofd van de gier ook te wijten aan één
enkele mutatie
Fyletisch gradualisme : – Kale hoofd van de gier adaptatie aan
voedingswijze
Necrosyrtes monachus
![Page 11: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/11.jpg)
Hopeless monsters• 1.) macromutationistische misvatting
• Eén mutatie zorgt voor een verandering van een bepaald kenmerk in een soort extrapoleren verschil in dat kenmerk tussen twee soorten is te wijten aan één mutatie in datzelfde gen
• MAAR
• Misvatting : foute extrapolatie– VB.: dwerggroei mens aap
![Page 12: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/12.jpg)
Hopeless monsters• Voorstanders hopeful monsters maken twee vaak voorkomende
fouten :• 1.) macromutationistische misvatting
• Eén mutatie zorgt voor een verandering van een bepaald kenmerk in een soort extrapoleren verschil in dat kenmerk tussen twee soorten is te wijten aan één mutatie in datzelfde gen
• 2.) verandering in genexpressie gecorreleerd met evolutionair kenmerk DUS verandering v/d genexpressie heeft evolutie v/h kenmerk veroorzaakt.
• Maar: Correlatieve verbanden zijn niet noodzakelijk causale verbanden
![Page 13: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/13.jpg)
2.) Correlatie genexpressie & evolutie
• VB.: expressie Src gen (Sex combs reduced gene) gecorreleerd met de aanwezigheid van sex combs bij mannetjes in Drosophila soorten– Puntuated equilibrium: verschil tussen soorten (in
aanwezigheid sex combs) gecontroleerd door mutatie in 1 gen
– Fyletisch gradualisme : Src gen geassocieerd met met aanwezigheid sex combs, NIET mutatie Src gen sex combs veroorzaken door verschillende genen Correlatieve verbanden zijn niet noodzakelijk causale verbanden
Drosophila melanogaster
![Page 14: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/14.jpg)
Voorbeelden hopeful monsters ?
• Schilpadden: - Opbouw schild - Plaatsing van de schoudergordel
• Opbouw schild: niet te verklaren via gradualisme– Theorie : voorouder met bedekking van osteodermen
graduele evolutie naar beenplaten die heel het lichaam bedekten (epitheca) verbening onder het epitheca
– Praktijk : eerste fossiele schilpad bezat een compleet epitheca
![Page 15: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/15.jpg)
Proganochelys quenstedti
![Page 16: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/16.jpg)
Voorbeelden hopeful monsters ?
• Schilpadden: - Opbouw schild- Plaatsing van de schoudergordel
- Plaatsing schoudergordel: ook niet te verklaren via gradualisme- Theorie : progressieve achterwaartse verplaatsing van de
pectorale gordel naar achteren- Praktijk : geen/ zeer kleine verplaatsing van de pectorale
gordel MAAR een afbuiging van de ribben naar een oppervlakige positie
![Page 17: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/17.jpg)
Dus ....
• Axiale skelet van de schildpad is niet te verklaren door graduele evolutie (tussenstappen)
• Kleine aanpassing in de ontogonie kunnen leiden tot grote morfologische veranderingen.
• Hopeful Monster ?
![Page 18: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/18.jpg)
Genetics species difference
• Genetische basis van species differences: simpel of complex– Aantal genetische aanpassingen groot of klein– Genen die zorgen voor een groot effect aan/afwezig– Epistasie aan/afwezig
• Aantal factors die zorgen voor soortenverschillen:– Geen consistentie: mix resultaten van veel tot weinig
genen
Genetische basis
![Page 19: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/19.jpg)
H. Allen Orr, 2001
![Page 20: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/20.jpg)
• Geen reden voor consistentie : elke divergentie kan verschillen van elkaar door verschil in sterkte van selectie + door de genetische variatie die aanwezig is
Soorten gedivergeerd in de tijd (oudere taxa verschillen in meer factors dan jongere)
Qualitatieve selectie : natuurlijk vs. sexuele selectie
![Page 21: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/21.jpg)
Genetisch bewijzen voor punctuated equilibrium ?
• Major genes: één enkel gen verklaart morfo-logische divergentie.
• Genetisch bewijs hopeful monsters ?
• Spelen ze een rol in soorten differentiatie ?
![Page 22: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/22.jpg)
Major genes: rol in soorten differentiatie ?
• Soms wel: Vb.: Nasonia, één chromosoom regio bepaalt grotendeels de verschillen in vleugelgrootte
• Soms niet: morfologische verschillen die de zelfbevruchting beïnvloeden in de plant Mimulus worden gecontroleerd door verschillende loci die meestal een klein effect hebben.
Mimulus
Nasonia
![Page 23: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/23.jpg)
Dus...• Major genes spelen soms een rol in de evolutie van
soorten differentiatie (soms zelfs moleculair vastgelegd)
• Bewijs voor hopeful monster theorie ??
![Page 24: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/24.jpg)
Drosophila
• Hsp90 : ligt aan interface ontwikkelingspathways• Mutatie Hsp90 zorgt voor fenotypische variatie
• Variatie van morfologische structuren worden gebufferd door Hsp90 gen als Hsp90 niet werkt (mutatie of omgevingscondities) variatie komt tot uiting kan selectie op plaatsvinden onafhankelijk van Hsp90
Drosophila melanogaster
![Page 25: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/25.jpg)
Gevolgen Hsp90
Rutherford et al., 1998
![Page 26: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/26.jpg)
Hsp90• Alle nakomelingen hebben mutaties niet mogelijk
door mendeliaanse segregatie (2/3 enkel) mutatie is onafhankelijk geworden van Hsp90 en overerfelijk
• Temperatuursafhankelijk: zeer hoge/lage temperaturen versterken/veroorzaken mutaties
![Page 27: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/27.jpg)
Dus ...
• Eerste bewijs van een moleculair mechanisme dat het proces van evolutionaire veranderingen door de omgeving helpt- “ … may have been adaptive for particular lineages,
perhaps allowing the rapid morphological radiations that are found in the fossil record.”
Hopefull monster?
![Page 28: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/28.jpg)
Besluit...
• Voor- & tegenstanders : nog steeds geen consensus• Bewijzen zullen anders geïnterpreteerd worden
door beide partijen • Meer genetische testen in de toekomst zullen
mogelijk duidelijkheid brengen
![Page 29: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/29.jpg)
Bedankt voor uw aandacht
![Page 30: Nathalie van Beek Katrien Van Geel Macro-Evolutie 2009-2010](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062310/568160b0550346895dcfd261/html5/thumbnails/30.jpg)
Gould S.J. 1977. The return of the hopeful monsters. Natural History 86: 22-30.
Rutherford S.L. & Lindquist S. (1998). Hsp90 as a capacitor of morphological evolution. Nature 396: 336-342.
Rieppel O. (2001). Turtles as hopeful monsters. BioEssays 23: 987-991.
Judson O. (2008). The monster is back, and it's hopeful. The Wild Side (The New York Times Blog).
Orr H.A. (2001). The genetics of species differences. Trends Ecol. Evol. 16: 343-350.
Orr H.A., Masly J.P. & Presgraves D.C. (2004). Speciation genes. Curr. Opinions in Genet. Developm. 14: 675-679.
Coyne J. (2008.) Hopeless monsters. The Loom - a blog about life, past and future 12