Module: Evolutie, alleen iets van vroeger? - h45

Transcriptie

1 Auteur VO-content Laatst gewijzigd 21 July 2016 Licentie CC Naamsvermelding-GelijkDelen 3.0 Nederland licentie Webadres Dit lesmateriaal is gemaakt met Wikiwijs Maken van Kennisnet. Wikiwijs Maken is een onderdeel van Wikiwijsleermiddelenplein, hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, vergelijkt, maakt en deelt.

2 Inhoudsopgave Evolutie, alleen iets van vroeger? Intro Vooraf Eindproduct-Beoordeling Doelen-Concepten Kennisbank Werkwijze Verwerking Stap1 Stap1 - Overstappen! Stap2 Stap3 Stap4 Stap5 Stap6 Extra Antwoorden Verwerking Over dit lesmateriaal Pagina 1

3 Evolutie, alleen iets van vroeger? Intro Evolutie van levensvormen is een proces dat zo n 4 miljard jaar geleden begon en dat nog altijd doorgaat. Een proces wat zich over zo n lange periode uitstrekt, is moeilijk te volgen. Toch kunnen we ook in een korte periode tijd evolutie waarnemen, misschien zelfs in je eigen lichaam. Griepvirussen bijvoorbeeld evolueren voortdurend. Bekijk het filmpje: Besmet met het griepvirus? Gelukkig komt je afweersysteem je te hulp. En als je de ziekte hebt overwonnen, ben je voor dat griepvirus immuun geworden. Hoe komt het dat griep toch een voortdurende bedreiging voor ons blijft? In deze module bekijk je de evolutie van het griepvirus en van het HIV virus (de veroorzaker van AIDS). In de laatste stap bespreek je klassikaal de strategieën die de overheid kan inzetten om griep en AIDS te bestrijden en te voorkomen. Pagina 2

4 Vooraf Eindproduct-Beoordeling Het eindproduct is een klassengesprek over de aanpak van de overheid ten aanzien van griep en AIDS. In het eindgesprek laat je zien dat je de deelconcepten beheerst en in een discussie kunt gebruiken. Doelen-Concepten Leerdoelen Deze module kun je als extra stof doen nadat je ook het thema afweer hebt bestudeerd. Deelconcepten Mutatie, fenotype, genotype, genenpool, populatie, adaptatie, fitness, natuurlijke selectie, genetic drift, adaptatie, fitness, selectiedruk. Kennisbank Pagina 3

5 KB: Specifieke afweer KB: Charles Darwin en darwinisme KB: Mutaties Werkwijze De module 'Evolutie, alleen iets van vroeger?' bestaat uit een groot aantal opdrachten. Op bijgaand werkplan kun je invullen welke opdrachten je gedaan hebt. Zo houd je goed overzicht. Download hier het Werkplan 'Evolutie, alleen iets van vroeger?'. Werkvorm Je doorloopt de stappen 1 t/m 5 individueel of in tweetallen. Stap 6 doe je eerst in drietallen en tenslotte klassikaal. Tijd Voor deze module heb je ongeveer 7 slu nodig. Pagina 4

6 Verwerking Stap1 Mexicaanse griep In de zomer van 2009 heerste de Mexicaanse griep. Het zorgde voor veel onrust onder de bevolking. Waar kwam deze griep opeens vandaan? Maak de opdrachten en vragen uit stap 1 en beantwoord dan deze vraag. Bekijk het filmpje en de kaart: Opdracht 1 Pandemieën Epidemieën die zich over de hele wereld verspreiden noemt men pandemieën. In het filmpje wordt een vergelijking gemaakt met Pagina 5

7 Zoek uit welke grote griep pandemieën er de afgelopen honderd jaar geweest zijn. Zoek gegevens over het virus, de verspreiding, het aantal doden en de risicogroepen van de populaties. Noteer de gegevens op een tijdbalk. Opdracht 2 Hoe ziet een griepvirus er uit? a. Ga naar influenza en bekijk de schermen tot en met het overzicht van de subtypen die bij de mens voorkomen (je kunt de twee schermen kleine variaties overslaan. Tot welke groep hoort het griepvirus? DNA-virus RNA-virus Kan zowel DNA-virus als RNA-virus zijn. b. Neem de afbeelding over en zet de woorden op de juiste plaats. RNA - hemagglutinine - neuraminidase - membraan c. Neem de tabel over en zet de functie achter elk onderdeel. versmelt met de membraan van de gastheercel. - hiermee kan het virus aan de gastheercel koppelen. - bevat elf genen. - hiermee kunnen de virussen los komen van de gastheercel. haemagglutinine neuraminidase RNA membraan d. Hoeveel verschillende H en N eiwitten zijn er bekend? 9H, 9H 5H, 1N 16H, 9N 1H, 1N e. Hoeveel verschillende influenza virussen zou je daar in theorie mee kunnen maken? f. Hoeveel daarvan komen bij mensen voor? Hoe is dat bij vogels? bij mensen en vogels komen ze allemaal voor. bij mensen en vogels beide ongeveer 10. bij mensen bijna allemaal, bij vogels 10. bij mensen 10, bij vogels bijna allemaal. Stap1 - Overstappen! Opdracht 3 Overstappen! In het filmpje blijkt dat het virus kan overstappen van soort op soort. Op dit moment zijn er vooral twee influenza A soorten aanwezig onder de menselijke bevolking (H3N2 en H1N1). Twee typen virussen kunnen zich in een gastheer combineren tot een nieuw type. Zo n verandering heet antigene shift. Een virus kan natuurlijk ook gewoon muteren. Dat heet antigene drift. Pagina 6

8 Lees de kennisbank: KB: Mutaties Voorkomen van influenza A bij enkele dieren. mens momenteel H3N2, H1N1, sporadisch H7N7 paarden H3N8, H7N7 varkens H1N1, H3N2 zeehonden H7N7, H4N5 nertsen H10N4 vogels bijna alle subtypen; virus zit in maag-darmkanaal Bekijk de afbeelding hiernaast. a. Neem de tabel over en zet de juiste woorden achter de nummers. antigene drift - H5N1 - antigene shift - H3N b. Welke van de volgende beweringen is juist over het ontstaan van een pandemie? Het risico op een pandemie is het grootst na antigene drift. Het risico op een pandemie is het grootst na een antigene shift. Het risico op een pandemie is bij antigene drift en antigene shift even groot. Het risico op een pandemie hangt niet af van antigene shift en antigene drift. Lees kennisbank: KB: Specifieke afweer c. Welke van de volgende beweringen is juist? Een pandemie of een epidemie ontstaan doordat de populatie van de gastheer. Geen T-geheugencellen meer heeft. Geen antistoffen meer heeft. Nog niet de juiste geheugencellen heeft. Nog niet voldoende van de juiste T-cellen heeft. Opdracht 4 Aziatische griep en Hongkonggriep Pagina 7

9 Er is inmiddels aardig wat bewijs dat zich in 1957 een antige shift heeft voorgedaan toen H1N1 vervangen werd door H2N2 (Aziatische griep) en in 1968 (Hongkonggriep) toen H2N2 vervangen werd door H3N2. a. De Aziatische griep telde wereldwijd 2 miljoen slachtoffers, de Hongkonggriep 1 miljoen. Dit verschil is te verklaren doordat Bij de Aziatische griep zowel H als N nieuw waren. Het griepvirus van de Aziatische griep besmettelijker was. De winter tijdens de Hongkongriep strenger was. De gezondheidstoestand van de wereldbevolking toen nog niet zo goed was. b. Is er verschil tussen genetische drift en antigene drift? Nee, dat is beide hetzelfde, de genetische samenstelling van de populatie verandert bij allebei door mutatie. Ja, bij antigene drift verandert de genetische samenstelling van de populatie door de invloed van toeval op het verspreiden van genen, bij genetische drift ontstaan de verschillen door mutatie. Ja, bij genetische drift verandert de genetische samenstelling van de populatie door de invloed van toeval op het verspreiden van genen; bij antigene drift ontstaan de verschillen door mutatie. Tenslotte Beantwoord nu de vraag: Waar kwam de Mexicaanse griep opeens vandaan? en maak gebruik van je kennis uit deze stap. Vergelijk je antwoord met een klasgenoot. Stap2 Pagina 8

10 Opdracht 1 Een evolutionair compromis In de tijd van Darwin was er natuurlijk nog niets bekend over virussen. Is zijn theorie ook op virussen van toepassing? Lees de kennisbank: KB: Charles Darwin en darwinisme In tweetallen Lees Hi Charles en beantwoord daarna de vragen a t/m i. Bespreek ze met elkaar. Bekijk daarna de antwoorden. a. In het artikel staat: Een verstandig virus houdt zijn gastheer in leven, en liefst zo gezond mogelijk. Stel je voor dat je een virus bent in z n natuurlijke omgeving: je bevindt je in een mens. Je hebt een paar cellen geïnfecteerd, maar het immuunsysteem zet z n afweer systeem aan: het mobiliseert zijn witte bloedcellen en verhoogt de lichaamstemperatuur. Hoe kun je zorgen dat je nakomelingen in een meer vriendelijke omgeving terecht komen en zo een grotere kans hebben om te overleven? Bedenk verschillende mogelijkheden. Let op: je hebt geen benen, vleugels of andere manieren om je voort te bewegen. b. Een virus heeft nog een tweede uitdaging. Een krachtig virus (men noemt dat virus virulent) produceert veel nakomelingen en is evolutionair gezien dus heel succesvol. Maar als het virus zo krachtig is dat de gastheer dat niet overleeft, is de kans om nieuwe gastheren te bereiken erg klein. Welk compromis moet het virus zoeken? c. Vergelijk het evenwicht voor virussen die worden overgedragen via seksueel contact en via water. Welke zal het minst virulent zijn? d. Zoek gegevens over de verspreiding en gevolgen van het griepvirus en het ebolavirus. Welke heeft de grootste verspreiding, welke de grootste virulentie? Geef een verklaring voor deze verschillen. e. Sommige virussen verspreiden zich via het water. In veel gebieden is het drinkwater besmet met ontlasting. Het virus kan dus makkelijk van de ene persoon op de andere overgaan. Stel dat je kunt zorgen voor schoon drinkwater. Wat zou er kunnen gebeuren met de virulentie van virussen? f. Stel een virus wordt overgedragen van moeder op kind, vlak na de bevalling. Zal dit virus een hoge of een lage graad van virulentie ontwikkelen? Leg uit. g. Aan het eind van het artikel stelt de auteur dat de evolutie van de mens tot stilstand komt. Leg Pagina 9

11 dit uit. h. Zoek zelf nog een voorbeelden van de manier waarop een ziekteverwekker zijn fitness vergroot. i. In het artikel kom je nog meer voorbeelden van menselijke ziekten veroorzaakt door evolutie. Noem er enkele. Alle vragen beantwoord? Stap3 Griep preventie of behandeling? In principe zijn er bij de bestrijding van een infectieziekte als griep meerdere mogelijkheden: preventie of ingrijpen als de patiënt al ziek is. In viertallen Opdracht 1 Voorkomen of genezen? Twee leerlingen doen opdracht a, de andere twee opdracht b. Verdeel de artikelen en wissel de gegevens in je groep uit. a. Beter voorkomen dan genezen! Het is mogelijk mensen te vaccineren tegen griep. De productie van het vaccin is tijdrovend. Lees insectencellen produceren een vaccin tegen griep en Universeel griepvaccin weer een stuk dichterbij. Beredeneer op grond van deze twee artikelen wat theoretisch de ideale manier zou zijn voor de productie van een griepvaccin. b. Tamiflu als wondermiddel? De virusremmer Tamiflu is het bekendste middel tegen griep. Maar is het nog effectief? Lees Het einde voor Tamiflu? en Tamiflu informatie. Stap4 Pagina 10

12 De stamboom van HIV In 1981 werden de eerste mensen met AIDS in een ziekenhuis opgenomen. Het betrof vaak jonge homoseksuele mannen die ongebruikelijke vormen van longontsteking en huidkanker kregen. Twee jaar later wist men het virus te isoleren en kreeg het de naam HIV. Inmiddels leven er wereldwijd ongeveer 33 miljoen mensen met AIDS (waarvan 3,3 miljoen kinderen). Hoe vermenigvuldigt HIV zich? Hoe wordt het overgedragen? En waar kwam dat HIV-virus vandaan? Opdracht 1 Bekijk de filmpjes: Er is nog steeds geen medicijn gevonden voor de bestrijding van HIV Maar wat is een virus eigenlijk? En waarom is HIV zo moeilijk te bestrijden? Noem een aantal oorzaken waardoor AIDS door het afweersysteem van de pateint zo moeilijk te bestrijden is. Bespreek je antwoorden in de klas. Opdracht 2 Vermenigvuldiging van HIV en influenza Ga naar vergelijk de levenscyclus van het HIV virus en van het griepvirus met elkaar. Neem de tabel over en zet de juiste onderdelen achter de letter. Kies uit: Pagina 11

13 T-cel - RNA wordt DNA - virus DNA wordt ingebouwd - DNA van de gastheer - aanmaak virus RNA virus RNA a b c d e f Opdracht 3 De pest of de pokken? Ongeveer 10% van de Europeanen is ongevoelig voor het HIV virus. Zij hebben een mutatie waardoor het virus de cellen niet in kan. (zie rechter afbeelding) Mensen die deze mutatie (in het gen voor het CCR5 eiwit) dubbel hebben, missen het eiwit en zijn volledig beschermd; bij heterozygoten verloopt de infectie minder heftig. Pagina 12

14 De mutatie is waarschijnlijk ca 700 jaar geleden ontstaan. En dat viel samen met de periode dat er in Europa andere dodelijke ziekten heersten, namelijk de pest (daaraan overleed toen een derde van alle Europeanen) en de pokken. De pokken epidemieën waren kleiner, maar duurden langer. a. Beredeneer hoe de CCR5 mutatie zich 700 jaar geleden mogelijk in de populatie heeft gevestigd. b. Zoek uit wat de veroorzakers zijn geweest van de pest en van de pokken. Beredeneer op grond daarvan welk van deze beide ziekten de meest waarschijnlijk selectiefactor is geweest voor mutatie CCR5? Licht je antwoord toe. c. Vooral kinderen zijn gevoelig voor pokken, de pest komt bij alle leeftijden voor. Is dit een argument voor de pokken of voor de pest als selectiefactor voor de mutatie? Opdracht 4 Lees de oorsprong van AIDS. Leg uit wat de bron van het virus vermoedelijk is. Vertel ook waarom het belangrijk is dit te weten. Noem enkele factoren die een rol gespeeld hebben bij de verspreiding van AIDS. Bespreek je antwoorden in de klas. Opdracht 5 Evolutie van AIDS Het HIV virus muteert zeer snel, ook binnen de patiënt. Pagina 13

15 Bekijk de figuur. Elk plaatje is een stamboom van de aangetroffen virustypen. a. Wat is de meest waarschijnlijke plaats waar het HIV virus is ontstaan, Congo of Amsterdam? Licht je antwoord toe. Kennis van deze stamboom was erg belangrijk in de Libische HIV zaak. In 2007 werden vijf Bulgaarse verpleegsters en een Palestijnse arts in Libië ter dood veroordeeld. Zij zouden 426 Libische kinderen met opzet besmet hebben met HIV. Ze ontkenden, en er waren veel aanwijzingen voor hun onschuld. Definitief bewijs voor hun onschuld kwam van wetenschappers die het RNA van het virus gebruikten om een stamboom te reconstrueren. b. De virussen van de kinderen zijn allemaal verwant. Waarop wijst dat? c. De onderzoekers bepaalden ook wanneer de verschillende takken van deze stamboom waren afgesplitst. De verpleegsters kwamen in maart 1998 in het ziekenhuis. Kunnen ze schuldig zijn? d. Bovendien bleken de stammen verwant aan de stammen die gevonden worden in West Afrika. Zoek op de atlas West-Afrika op. Kun je een verklaring bedenken voor het feit dat juist stammen uit West Afrika in Libie weren gevonden? In maart 2007 werden de zes dankzij grote diplomatieke druk vrijgelaten. (Het bewijs zoals je hierboven hebt gevonden speelde geen rol.) Stap5 Pagina 14

16 De evolutie benutten HIV-virussen vermenigvuldigen zich snel en produceren enorme aantallen nakomelingen. Het virus evolueert dus ook snel, zelfs binnen de patiënt. Als het afweersysteem van de patiënt erin slaagt het virus te verslaan, zijn er in het lichaam al weer mutanten van het oorspronkelijke virus ontstaan. Datzelfde gebeurt als er medicijnen worden toegediend. De virus-stam waardoor de patient is besmet, is resistent geworden tegen de gebruikte medicijnen. Opdracht 1 Ontstaan van resistentie Ook in stap 3 opdracht 1b ben je het verschijnsel resistentie al tegengekomen. Bekijk het filmpje: Maak een bijschrift bij het filmpje en bij de figuur met medicijn A. Om dit probleem te ondervangen werkt men bij HIV met medicijn cocktails (bijv. B,C en D). Maar ook dan treedt resistentie op. Een virus betaalt wel een prijs. Als een resistente stam moet concurreren met een niet-resistente, dan verliest de resistente stam. Zijn fitness is lager. Men kan het aantal virus deeltjes per milliliter bloed (viral load) terugbrengen door de therapie enkele weken te stoppen en dan opnieuw een hoge dosis van hetzelfde medicijn te geven. Opdracht 2 Medicijnen Beredeneer waardoor medicijn A na zo n stopperiode toch weer werkt. Opdracht 3 Vaccin In tweetallen Ieder leest een van de bronnen. Artikel: Vaccin tegen hiv werkt bij apen Pagina 15

17 Wissel je gegevens uit. Welke twee strategieën gebruiken onderzoekers om een vaccin te maken? Stap6 Afronding Zoek uit welke (voorzorgs) maatregelen er in Nederland genomen worden met betrekking tot griep (bij mensen, vogels of varkens) en AIDS. De klas is verdeeld in drietallen. De helft van de groepen houdt zich bezig met HIV, de andere helft met griep. Verdeel de bronnen (staan op pagina 2) over je groep. Zorg dat je informatie verzamelt over de verschillende (voorzorgs) maatregelen en de meningen daarover. Maak van je gegevens een duidelijk schema, met argumenten voor en tegen. Maak daarna met je groepje een voorstel voor wat de overheid zou moeten doen. Beargumenteer je voorstel. Gebruik daarbij je kennis van de evolutie van de virussen. De groepjes bespreken hun voorstellen met de andere groepjes met dezelfde opdracht. Stel gezamenlijk (dus met de helft van de klas) een plan van aanpak voor griep en HIV op. Elke groep kiest een vertegenwoordiger die het eindresultaat voor de klas bespreekt. De twee voorstellen worden klassikaal besproken. Mogelijke bronnen: Algemeen Griep AIDS Extra Pagina 16

18 Extra materiaal Bekijk het filmpje: Pagina 17

19 Antwoorden Verwerking Stap 1 Opdracht 2 Hoe ziet een griepvirus eruit? a. RNA-virussen. b. c. 1. hiermee kan het virus aan de gastheercel koppelen. 2. hiermee kunnen de virussen los komen van de gastheercel. 3. bevat elf genen. 4. versmelt met de membraan van de gastheercel. d. 16 H, 9N e. 144 f. Bij mensen 10, bij vogels bijna allemaal. Opdracht 3 Overstappen! a. 1. H3N2 2. antigene drift 3. antigene shift 4. H5N1 b. Het risico op een pandemie is het grootst na een antigene shift. c. Nog niet voldoende van de juiste T-cellen heeft. Opdracht 4 Aziatische griep en Hongkonggriep a. Bij de Aziatische griep zowel H als N nieuw waren. b. Ja, bij genetische drift verandert de genetische samenstelling van de populatie door de invloed van toeval op het verspreiden van genen; bij antigene drift ontstaan de verschillen door mutatie. Stap 2 Opdracht 1 Een evolutionair compromis a. meereizen met druppeltjes, als je gastheer hoest of niest. door de lucht, uitgeademd door de een en ingeademd door de ander. via het water, bijvoorbeeld door de gastheer te verlaten via de ontlasting en de volgende binnen te komen met het water. via een tussengastheer, die wel kan lopen of vliegen, zoals een mug. buiten je gastheer overleven, blijven zitten en wachten op een nieuwe kans. b. Het compromis tussen veel nakomelingen produceren en dus hoge fitness en wat minder nakomelingen produceren om te zorgen dat de gastheer in leven blijft. c. Het virus dat zich verspreidt via seksueel contact, de besmette persoon moet wel fit genoeg Pagina 18

20 zijn om een sekspartner te vinden. d. Griep grootste verspreiding, ebola grootste virulentie. Ebola doodt ca 70 % van de gastheren, het verspreidt zich daardoor slecht. Het ebolavirus is in tegenstelling tot het griepvirus zeer virulent, de zieke sterft, het virus verspreid zich dus veel minder goed. e. Het virus zou mogelijk minder virulent worden. Het heeft er nu belang bij dat de gastheer in leven blijft. f. Een lage virulentie. Als de moeder direct sterft, komt het virus niet bij de volgende gastheer. g. Door vaccinatie worden mensen beschermt tegen griep en treedt er onder mensen geen selectie meer op. h. Infectie met de Toxoplasma parasiet maakt dat ratten minder bang zijn voor katten. i. Rugpijn- Rechtop lopen;geboorteproblemen- grote hersenen;obesitas- voorkeur voor zoet; alzheimer- genen die gunstig zijn als we jong zijn, zijn dat mogelijk niet als we oud zijn. Stap 4 Opdracht 2 Vermenigvuldiging van HIV en influenza a DNA van de gastheer b RNA wordt DNA c virus DNA wordt ingebouwd d aanmaak virus RNA e T-cel f virus RNA Opdracht 3 De pest of de pokken? a. Individuen met deze mutatie overleefden de pandemieën en planten zich voort. Individuen zonder de mutatie stierven. b. De pokken, deze ziekte wordt ook veroorzaakt door een virus. Als CCR5 ontbreekt kan het virus niet hechten. Deze mensen overleefden is ook een virus. c. Als een ziekte vooral kinderen treft, vergroot dit de selectiedruk op een beschermende mutatie. Individuen zonder beschermende mutatie sterven uit voor ze de kans hebben gekregen zich voort te planten. Opdracht 5 Evolutie van AIDS a. b. c. d. Congo, de stamboom daar is al veel meer vertakt. Er zijn al meer mutaties geweest. Een eenmalige besmetting die zich verspreid had over verschillende patiënten. Nee, de stammen waren al voor die tijd geëvolueerd. Er is veel migratie van mensen die werk zoeken via Libie naar Lampedusa en dan naar Italie. Stap 5 Opdracht 3 Vaccin De niet-resistente stam is sterker, en wint in de patiënt van de resistente, als de selectiedruk wegvalt. Een sterke dosis van medicijn A kan de viral-load van de niet-resisente stam nu sterk terugbrengen. Pagina 19

21 Over dit lesmateriaal Colofon Auteur VO-content Laatst gewijzigd 21 July 2016 om 14:46 Licentie Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding-GelijkDelen 3.0 Nederland licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding en publicatie onder dezelfde licentie vrij bent om: het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden. Meer informatie over de CC Naamsvermelding-GelijkDelen 3.0 Nederland licentie Aanvullende informatie over dit lesmateriaal Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar: Leerniveau HAVO 4; Leerinhoud en Biologie; Mutatie en recombinatie; Evolutie; Variatie in populaties; doelen Soortvorming; Eindgebruiker leerling/student Moeilijkheidsgraad gemiddeld Studiebelasting 7 uur en 0 minuten Trefwoorden leerlijn, reangeerbare leerlijn, rearrangeerbare Pagina 20