Evolutie. Ren Kolsteren ; Rik van Schaaik. CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie.

Transcriptie

1 Auteurs Ren Kolsteren ; Rik van Schaaik Laatst gewijzigd 17 juni 2014 Licentie CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie Webadres Dit lesmateriaal is gemaakt met Wikiwijs van Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, maakt en deelt.

2 Inhoudsopgave De geschiedenis van het leven Darwin De evolutie theorie Natuurlijke selectie Genen Argumenten voor evolutie Moderne biologie Discussie eindopdracht Doelstellingen Diagnostische Toets Docentenpagina Over dit lesmateriaal Pagina 1

3 De geschiedenis van het leven Als je kijkt naar de afbeelding hierboven zie je de geschiedenis van onze aarde. In het prille begin van ons zonnestelsel 4,6 miljard geleden, was de aarde een grote lava bal nu is er overal waar je kijkt leven. Wat zou deze ontwikkeling kunnen verklaren? Bekijk de dia voorstelling met de link hieronder, over het ontstaan van leven op aarde. Van de oerknal tot het uitsterven van de dinosauriërs. Ontstaan van het leven op aarde kn.nu/ww.661edf4 (swf, maken.wikiwijs.nl) Zoek van de volgende woorden uit de PowerPoint de betekenis op en maak daarna de opdracht hieronder. Fotosynthese Atmosfeer Organische stoffen Anorganische stoffen Endosymbiose Het ontstaan van leven op aarde Sleep de woorden naar de juiste plek in de tekst Doorlangdurigvulkanismeopdehelejongeaardeontstondde.Diedeaardebeschermtenwarmhoudtdooreenlaagvangassen. stoffenzijnenergiearmestoffen,waaruitdelevenlozenatuurisopgebouwd. stoffenzijnenergierijkestoffen,waaruitdelevendenatuurisopgebouwd. Pagina 2

4 ishetverschijnselwaarbijeenorganismeleeftensamenwerktindecellenofinhetlichaamvaneengastheerorganisme.to werdhetaandeelkoolstofdioxideveellager,enhetaandeelvan veelhoger.ditmaaktehetontstaanvanmeercelligeorganismenmogelijkenzettedeevolutieineenhogereversnelling Beschikbare keuzes: Endosymbiose, atmosfeer, Anorganische, fotosynthese, Organische, zuurstof Meer informatie over de grote uitstervingsgolf waar de dinosauriërs aan ten onder gegaan zijn en de opkomst van de zoogdieren daarna in de links hieronder. Het grote uitsterven kn.nu/wwb8e449b (dinosaurus.net) De opkomst van de Zoogdieren kn.nu/ww2cb5b89 (natuurinformatie.nl) De Zoogdieren nemen het over kn.nu/ww83991de (kennislink.nl) Pagina 3

5 Darwin Het leven van Darwin Charles Robert Darwin was een beroemde Engelse wetenschapper die leefde van 1809 tot Charles Darwin heeft in zijn leven de wetenschappelijke wereld flink op zijn kop gezet met onder andere zijn boek The Origin of Species en zijn theorieën over de verandering van soorten die hij noemde. In zijn boek beschreef Darwin hoe, volgens hem, alle verschillende soorten planten, dieren en andere levende wezens op de aarde zijn ontstaan. Zijn ideeën waren echter compleet anders dan het grote denkbeeld van die tijd. Vrijwel iedereen was er destijds van overtuigd dat god alle wezens zoals ze nu zijn enkele duizenden jaren heeft geleden heeft geschapen. Hier was Darwin het echter niet mee eens. Darwins theorie over en Natuurlijke Selectie verteld over een geleidelijke verandering van simpele naar steeds complexere soorten. Sterker nog, Darwin dacht dat soorten zich aan konden passen aan hun omgeving en daardoor een sterkere overlevingskans hadden. Dit noemde hij ook wel survival of the fittest oftewel overleving van de fitste. Achteraf zijn we niet erg blij met deze term. Dat komt omdat het woord fitst ons doet denken aan sterk, snel etc. Darwin bedoelde niet per se eigenschappen als spierkracht als fit, hij had het juist over eigenschappen die er voor zorgden dat een organisme het best is aangepast op zijn omgeving. To fit betekent in het Engels namelijk niets meer dan passen. Een voorbeeld van een extreem fit dier is bijvoorbeeld de zeehond. Met zijn onhandige bewegingen om het land en zwaarlijvige verschijning zou je misschien niet snel denken dat dit beest fit is. (Fit in de zin van snel, sterk etc.) Maar dit dier is juist enorm fit als je je bedenkt dat hij ontzettend goed is aangepast op zijn omgeving. Door de dikke speklaag een gladde huid is de zeehond beschermd tegen de extreme kou en kan hij zich makkelijk door het water bewegen. Pagina 4

6 De vinken van Dawin. Elk een aangepaste bek om het meest effectief voedsel te kunnen verzamelen dat in hun omgeving aanwezig is. Natuurlijk haalde Darwin zijn ideeën niet zomaar uit de lucht. Zijn theorie was gebaseerd op observaties die hij deed tijdens zijn reis met het schip The Beagle. De meeste tijd van deze reis bracht hij door aan land en deed onderzoek naar verschillende planten, dieren, fossielen en de geologie van het land. Zijn reis nam hem in 1835 mee naar de Galapagoseilanden, waar hij misschien wel zijn meest beroemde ontdekking deed. Darwin vond op verschillende nabij gelegen eilanden vinken die allemaal erg op elkaar leken. Hoewel ze ieder een andere snavel hadden. Deze snavels kwamen overeen met het voedsel dat op het eiland voorkwam waar die vinken leefden. Darwin beredeneerde dat deze vinken een lange tijd terug allemaal tot dezelfde soort behoorden. Op het moment dat de vinkengroepen van elkaar gescheiden werden over de verschillende eilanden waar ze verschillende omgevingen hadden zijn ze door de generaties heen veranderd om zo goed mogelijk te kunnen overleven. Darwin wist dat een individu (één dier) niet zomaar een langere of scherpere snavel kon krijgen om bij zijn eten te kunnen. Zijn theorie verteld over het principe van natuurlijke selectie en het doorgeven van genetische informatie. De dieren die van naturen een net wat langere snavel hebben dan zijn soortgenoten (net zoals de ene mens een langere neus heeft dan de andere mens) hadden meer voordeel en konden makkelijker bij het eten. Dit zorgt dus voor een hogere kans op overleven. Een hogere kans op overleven betekent ook een hogere kans om je voort te planten en (gezonde) nakomelingen te krijgen. Deze nakomelingen zullen vanwege hun ouders ook weer beter zijn aangepast op de omgeving. De dieren die zich minder goed hebben aangepast, hebben juist minder kans om te overleven. Dit zorgt er voor dat er meer exemplaren overblijven die goed zijn aangepast en steeds minder soorten die niet goed zijn aangepast aan de omgeving. Pagina 5

7 In de tijd dat Darwin zijn ideeën openbaar gemaakt heeft in zijn boek The Origin of Species krijg hij veel kritiek van zowel de kerk als de bevolking. Er werden spotprenten gemaakt, Darwin werd belachelijk gemaakt in de media, de kerk keerde zich fel tegen zijn ideeën en zelfs zijn vrouw (die streng gelovig was) stond niet achter zijn ideeën. Slechts jaren later zou de wetenschap zijn theorie (met aanpassingen) als een van de belangrijkste theorieën gaan zien. Pagina 6

8 Een filmpje over Darwin en de evolutie theorie Pagina 7

9 De evolutie theorie De evolutietheorie gaat uit van: - Verandering in genotypen door kruising of mutatie (plotselinge verandering van erfelijke eigenschappen) - Natuurlijke selectie (het overleven van dieren die het best aangepast zijn) - Als de vorige 2 herhaaldelijk gebeuren ontstaan er nieuwe soorten In de evolutietheorie worden twee verschillende vormen van evolutie beschreven. Macro-evolutie en Micro-evolutie.Wat de meeste mensen bedoelen wanneer we het over evolutie en de evolutietheorie hebben, valt binnen macro-evolutie. Echter moet je micro-evolutie kunnen begrijpen voordat macroevolutie pas interessant wordt in plaats van een vaag verhaal. Micro-evolutie is eigenlijk niets meer dan een verandering in de het voorkomen van bepaalde genetische eigenschappen (bijvoorbeeld huidskleur, haarkleur etc.) binnen een populatie. Een bekend voorbeeld van micro-evolutie is het verhaal van de zwarte berkenspanner (een vlindersoort) in Engeland in de 19e eeuw. De berkenspanners in Engeland waren doorgaans wit, tot er een aantal zwarte berkenspanners werden ontdekt. Omdat deze vlinder vooral op de berk zit, waar zijn witte kleur als goede schudkleur dient, is het niet raar te bedenken dat slechts een fractie van de populatie de zwarte kleur bezat. Wanneer in de negentiende eeuw de industriële ontwikkeling in Engeland stevig door begon te zetten, ontstond er een luchtvervuiling waar veel roet aanwezig was. Dit roet in de lucht kleurde veel van de berken in het leefgebied van de berkenspanner steeds zwarter. Plotseling hadden de zwarte berkenspanners die in eerste instantie ongeveer 1% van de populatie vertegenwoordigde een veel betere schutkleur dan de witte berkenspanners. Logischerwijs werden de witte berkenspanners veel meer gegeten dan de zwarte, terwijl de zwarte berkenspanners veiliger Pagina 8

10 waren en een grotere voortplantingskans kregen. Binnen een aantal generaties waren er in totaal veel meer zwarte vlinders dan de witte. In dit voorbeeld zien we een vorm van micro-evolutie waarin een populatie zich op een gunstige manier aanpast aan zijn omgeving. Macro-evolutie is te zien als een stap verder op micro-evolutie. Volgens de theorie kunnen twee populaties (van een soort) door een verschil in hun omgeving veel veranderingen doormaken dat er genetisch gezien steeds meer verschillen ontstaan. Als de twee populaties genoeg van elkaar verschillen en ze niet langer onderling kunnen voortplanten, kunnen we ze niet langer tot de zelfde soort rekenen. Hierdoor ontstaan dus twee soorten, vanuit een soort. Pagina 9

11 Pagina 10

12 Pagina 11

13 Pagina 12

14 Het ontstaan van nieuwe soorten door middel van evolutie in drie korte stappen: 1- Een groep organismen van een soort raakt geïsoleerd (gescheiden) van de rest van de soortgenoten. 2- Beide groepen ontwikkelen zich langdurig gescheiden in verschillende omgevingen 3- Na verloop van duizenden jaren zijn er zoveel verschillen ontstaan dat organismen van de twee groepen zich niet meer onderling kunnen voortplanten. Je kunt dan spreken van twee verschillende soorten. Pagina 13

15 Natuurlijke selectie Natuurlijke selectie is een mechanisme dat in de natuur evolutie veroorzaakt. Natuurlijke selectie houdt in dat organismen die beter in hun omgeving passen, meer kans hebben om te overleven en voor nakomelingen te zorgen dan minder goed aangepaste organismen. Hierdoor zal het type van het best aangepaste organisme beter overleven en steeds meer de overhand nemen in de populatie. Een paartje konijnen dat in een veilige omgeving met voldoende voedsel wordt geplaatst zonder roofdieren kan zich in enkele generaties enorm vermenigvuldigen. In de natuur blijft de konijnenstand echter gemiddeld genomen gelijk. Er gaan dus aanzienlijke aantallen konijnen dood voor ze zich kunnen voortplanten. De konijnen zijn echter ook niet allemaal identiek. Sommige krijgen een ziekte, andere zijn net iets sneller, andere worden met een kreupel pootje geboren, andere gaan te veel op in wat ze aan het doen zijn om goed om zich heen te kijken, andere trekken naar een gebied waar ze in de kleibodem niet goed holletjes kunnen graven, etc. Natuurlijke selectie houdt nu in dat het konijn met het kreupele pootje en het konijn dat niet goed oplet meer kans maken door een vos te worden opgegeten dan een konijn dat wel goed kan rennen en goed om zich heen kijkt. Konijnen die door het toeval bedeeld zijn met eigenschappen die maken dat ze minder alert reageren op hun omgeving hebben een geringere overlevingskans, konijnen die iets beter kunnen inschatten wat hun kansen zijn dan hun ouders hebben een iets betere overlevingskans. Over een termijn van duizenden en miljoenen jaren zal een soort daarom geleidelijk veranderen, vooral als de leefomgeving (b.v. onder invloed van klimaatsomstandigheden) verandert. Hieronder vindt je een link naar het natuurlijke selectie spel. In dit spel ben jij een roofdier dat jaagt op een populatie hagedissen. Deze hagedissen zijn van dezelfde soort, er zijn alleen 3 verschillende genotypes die invloed hebben op de huidskleur van de hagedissen. Het natuurlijke selectie spel kn.nu/ww4a46469 (home.deds.nl) Pagina 14

16 Vul je naam in, kies een landschap en stel de verhouding van de 3 verschillende kleuren hagedissen in. In totaal moet je met 50 hagedissen beginnen, dus gelijke aantallen kan niet. Probeer verschillende verhoudingen in verschillende landschappen en kijk wat er gebeurd met de populatie. Vragen over evolutie kn.nu/53aeb Vraag 1 Kan een individu evolueren? Ja of Nee Vraag 2 Kan een populatie evolueren? Ja of Nee Pagina 15

17 Genen Charles Darwin had nog geen idee hoe erfelijke eigenschappen door werden gegeven. Tegenwoordig weten we dat dat met genen gebeurd, daar zijn de volgende biologen stapje voor stapje achter gekomen. Gregor Mendel De monnik Gregor Mendel kruiste in het midden van de 19e eeuw verschillende variëteiten van de erwt, om onderzoek te doen naar de overerving van de verschillende eigenschappen van deze erwt. Later onderzoek toonde aan, dat de door hem gevonden wetmatigheden ook opgaan voor het grootste deel van de overerving in andere soorten en in de mens. Dit wordt dan een Mendeliaans overervingspatroon genoemd. De korte conclusie van Mendels onderzoek was, dat verscheidene paren van contrasterende eigenschappen voortkomen uit een factor die alternatieve vormen heeft. Elke plant heeft één paar van deze factoren die een bepaalde eigenschap bepalen, één factor van elke ouderplant. Mendel wist nog niet van DNA, genen of chromosomen, maar datgene wat hij "factor" noemde, zouden wij nu gen noemen, waarbij wij de alternatieve vormen aanduiden met allelen. Een Mendeliaanse overerving van een bepaalde eigenschap is een overerving waarbij de nakomeling van elk van beide ouders één genvariant ontvangt. De twee varianten samen (een van de mannelijke ouder, een van de vrouwelijke ouder) bepalen "het genotype", welke eigenschap de nakomeling zal gaan vertonen (het fenotype). Eén genvariant is hierbij dominant, de andere recessief Pagina 16

18 . Alleen wanneer een nakomeling van beide ouders de recessieve genvariant ontvangt, zal deze nakomeling de recessieve eigenschap laten zien. Bij het aanwezig zijn van één kopie van beide genvarianten zal de dominante genvariant "overheersen" over de recessieve variant. Dit is dus onafhankelijk van de afkomst van deze genvarianten: het maakt niet uit of de dominante genvariant van de vrouwelijke of van de mannelijke ouder komt. Walther Flemming Walther Flemming deed in de 19e eeuw onderzoek naar een proces dat hij mitose noemde, een naam die wij tegenwoordig nog steeds gebruiken voor gewone celdeling. Hij ondekte daarbij dat als hij de cellen kleurde met de stof phenylamine er een stofje in de cellen zat dat die kleurstof sterk absorbeerde. Hij noemde die stof chromatine, een stof die veel voorkomt in DNA. Maar dat wist Flemming niet, want DNA was nog niet ontdekt. Flemming ontdekte ook dat tijdens de mitose, chromatine zich in draadvormige structuren in de celkern bevond die hij chromosomen noemde. Hij ontdekte ook dat alle celkernen afkomstig van celkernen van zijn voorgangers. Watson & Crick Pagina 17

19 James Watson en Francis Crick ontdekten in 1953 de structuur van het DNA molecuul en presenteerde dat door een model te maken met behulp van de verschillende "bouwstenen" van het molecuul. Dat DNA bestond en dat het erfelijk materiaal bevat was toen al bekend, maar hoe dat precies in elklaar zat ontdekte Watson en Crick. Ondanks enige tegenwerking van de baas van het lab, die hen verbood om aan de structuur van DNA te werken, wisten ze binnen twee jaar de structuur van het molecuul te ontrafelen. Ze deden in het wetenschappelijk tijdschrift Nature uit de doeken hoe het molecuul uit twee om elkaar heen draaiende spiralen bestond, als een soort wenteltrap waarvan de treden bestonden uit tegenover elkaar liggende baseparen: cytosine (C) tegenover guanine (G) en adenine (A) tegenover thymine (T). De structuur die Crick en Watson voorstelden was gebaseerd op de röntgendifractie foto's van Maurice Wilkins en Rosalind Franklin. Een filmpje over de invloed van genentica op de evolutie Pagina 18

20 Argumenten voor evolutie Wetenschappelijke argumenten voor biologische evolutie komen uit verschillende wetenschappelijke vakdisciplines. Allerlei soorten planten en dieren komen maar voor in bepaalde delen van de wereld: deze gegevens kunnen door de evolutie verklaard worden. Soorten die van een gezamenlijke voorouder afstammen hebben een gemeenschappelijk bouwplan, waarvan een deel gedurende de evolutionaire ontwikkeling een andere functie en vorm kan hebben gekregen. Zo zijn de voorste ledematen van alle zoogdieren gebouwd volgend het zelfde schema, maar de verhoudingen en vormen zijn bij verschillende soorten ingrijpend veranderd. Bij vleermuizen zijn de voorpoten vleugels geworden, bij walvissen zijn ze omgevormd tot vinnen, bij mollen zijn het graafmachines en bij de mens zijn ze tot beweeglijke armen met grijphanden ontwikkeld. Het gaat hier over de zogeheten homologe organen: organen met een gemeenschappelijk bouwplan, maar uiteenlopende vormen en functies. Pagina 19

21 De voorvin van een walvis is homoloog aan de voorpoot van een schaap omdat ze in aanleg dezelfde bouw hebben. Maar zoek je naar de achterpoten van een walvis dan vind je een miniem overblijfsel van het bekken en de achterpoten. Achterpoten hebben voor de walvis geen functie meer. Bij de walvisachtigen zijn van de achterpoten zogenoemde rudimentaire organen overgebleven: resten van organen die bij verre voorouders nog een functie hadden en die hun functie in evolutionaire ontwikkeling hebben verloren. Rudimenten (= resten) zijn vaak nog aanwezig, waardoor je het oorspronkelijke bouwplan kunt herkennen en daardoor evolutionaire verwantschap kunt aantonen. Sommige slangen hebben resten van pootjes. Bij de mens zijn het stuitbeentje (de aanleg van een staart ) en het wormvormige aanhangsel (overblijfsel van de ooit een veel langere blinde darm) voorbeelden van rudimentaire organen. Pagina 20

22 De embryologie (het bestuderen van embryo's) bevestigt dit door bestudering van de ontwikkeling van individuen. Uit biochemisch onderzoek en de moleculaire biologie blijkt dat al het leven op aarde gebaseerd is op erfelijke eigenschappen opgeslagen in moleculen DNA. Elk organisme op aarde heeft dus DNA. Vele essentiële eiwitten worden gedeeld door ver uiteenlopende organismen. Natuurlijke selectie na mutaties wordt waargenomen in de natuur en het laboratorium. Soortvorming wordt nog steeds waargenomen in de natuur. De genetica laat zien hoe mutaties ontstaan, doorgegeven worden en soorten veranderen. Fokken, kweken en veredelen, kruisen en domesticeren van planten en dieren zijn vormen van kunstmatige teeltkeus, die een snelle aanpassing van soorten veroorzaken. Pagina 21

23 Computersimulaties met wiskundige modellen bevestigen het vermogen van natuurlijke selectie na mutaties om soorten te veranderen. Uit de opeenvolging van fossielen in lagen van oplopende ouderdom blijkt dat het leven op de planeet door de tijd sterk is veranderd. Sommige tegenwoordig levende soorten zijn veel ouder dan andere: de mens is een van de jongste soorten, veel reptielensoorten zijn erg oud. Vele tussenvormen tussen soorten zijn als fossiel gevonden, zoals Tiktaalik, Acanthostega, Ichthyostega, Eohippus, Australopithecus afarensis(lucy), Kenyanthropus platyops, Archaeopteryx en Confuciusornis, de nog levende Coelacanth etc. Een filmpje waarin de argumenten voor de evolutie besproken worden. Pagina 22

24 Moderne biologie Tegenwoordig wordt er steeds meer bekend over de evolutie en worden we steeds beter om het in ons voordeel te gebruiken. Door middel van kunstmatige selectie en speciale virussen kunnen we de evolutie van organismen sturen. Kijk maar eens wat we voor elkaar hebben kunnen krijgen bij honden, als je bedenkt dat die eigenlijk allemaal van wolven afstammen. Er wordt ook steeds meer gewerkt met bacteriën en virussen, omdat die vrij simpel in elkaar zitten, ze heel snel evolueren en er zijn heel veel verschillende soorten van die allemaal weer een eigen specialisme hebben. In het filmpje hieronder meer informatie hierover. Een filmpje over de moderne evolutiebiologie Pagina 23

25 Discussie eindopdracht Tijdens de les ga je met je klas een discussie voeren. Neem de volgende stellingen/vragen door en formuleer je eigen mening en bedenk argumenten voor en tegen de stelling. Wat zijn soorten eigenlijk, wanneer noemen we het een aparte soort? Is al het leven op aarde nog steeds aan het evolueren? Kunnen geloof in een hogere macht (god, boedisme etc.) en de evolutietheorie samen gaan? De mens kan niet verwant zijn aan de chimpansees. Het is voor organisme alleen mogelijk als populatie te evolueren. Niet als individu. De docent spreekt een moment af met de klas wanneer je met je klasgenoten gaat discussiëren. De discussie loopt als volgt: Je wordt gevraagd een stelling te kiezen waar jij je mening op wil geven. Leerlingen die willen reageren op je stelling mogen op staan. Een leerling krijgt de beurt. De rest gaat weer zitten. De leerling verteld zijn mening en gaat in op jouw argument en probeert dit te weerleggen. Jij mag een laatste keer reageren op de argumenten van je tegenstander. Tot slot reageert je tegenstander een laatste keer op je argumenten. Na het slotwoord van je tegenstander is de discussie voorbij en kunnen de argumenten eventueel klassikaal besproken worden. Het gaat er niet om wie wel of geen gelijk heeft. Sterker nog, sommige vragen hebben helemaal geen vast antwoord! Het doel is dat je je eigen mening vormt en die probeert te onderbouwen met zo sterk mogelijke argumenten. Als je zelf een goede stelling hebt kun je een naar je docent sturen met het onderwerp "Webquest Stelling"! Pagina 24

26 Doelstellingen Aan het eind van deze webquest ben je bekend met de volgende termen: Atmosfeer Anorganische stoffen Organische stoffen Het ontstaan van leven Fotosynthese Endosymbiose theorie Macro-evolutie Micro-evolutie Mutatie Variatie Natuurlijke selectie Soorten Overerving Genen DNA Rudimentaire organen Homologe organen Fossielen Doelstellingen: Je moet kunnen beschrijven wat de neodarwinistische evolutietheorie inhoudt. is een geleidelijke ontwikkeling,waarbij uit eenvoudig gebouwde organismen ingewikkelder gebouwde organismen ontstaan. De neodarwinistische evolutietheorie gaat uit van verscheidenheid in genotypen, natuurlijke selectie en soortvorming door isolatie. Verscheidenheid (diversiteit) in genotypen. Door mutaties en recombinatie verschillen individuen van één soort van elkaar in genotype en in fenotype. Natuurlijke selectie. Individuen met een betere aanpassing aan het milieu hebben een grotere overlevingskans. Van individuen met een gunstig genotype zullen meer nakomelingen in leven blijven en zich voortplanten dan van individuen met een minder gunstig genotype. Soorten veranderen (evolueren) als door natuurlijke selectie de mutanten blijven voortbestaan en individuen van de oorspronkelijk vorm uitsterven. Soortvorming door isolatie. Isolatie: een deel van een populatie raakt gescheiden en vormt een nieuwe populatie. Beide populaties ontwikkelen zich langdurig gescheiden in verschillende milieus. Na verloop van tijd zijn er zoveel verschillen ontstaan dat individuen van de twee populaties zich niet meer onderling kunnen voortplanten. Er zijn dan twee soorten ontstaan. Isolatie heeft meestal geografische oorzaken. Pagina 25

27 Je moet argumenten voor evolutie kunnen noemen. Fossielen. Versteende overblijfselen van organismen, of afdrukken van organismen in gesteenten. Ze ontstaan als resten van organismen van de lucht worden afgesloten door sedimenten, zodat deze resten niet vergaan. Uit fossielen blijkt dat ingewikkelder gebouwde organismen later in de geschiedenis van de aarde ontstaan dan eenvoudig gebouwde organismen. Gidsfossielen: fossielen van soorten die zich in relatief korte tijd over grote gebieden hebben verspreid en daarna zijn uitgestorven. Homologie. Homologe organen vertonen overeenkomst in bouw en hebben een gelijke embryonale ontstaanswijze. Homologie duidt op verwantschap van organismen; de verschillen ontstaan door aanpassing aan verschillende milieus. Analoge organen vertonen overeenkomst in functie. Analogie berust niet op verwantschap; overeenkomsten bij niet-verwante organismen ontstaan door aanpassing aan hetzelfde milieu. Rudimentaire organen. Organen die geen functie meer hebben en niet of nauwelijks tot ontwikkeling komen. Voorbeelden van rudimenten: het bekken bij een walvis, de pootresten bij reuzenslangen, de staartwervels en de blindedarm bij de mens. Door rudimentaire organen wordt het aannemelijk dat verschillende soorten organismen een gemeenschappelijke voorouder hebben. Overeenkomst in processen en in moleculen. Mitose en meiose verlopen bij vrijwel alle organismen op dezelfde manier. Verschillende soorten organismen vertonen grote overeenkomst in samenstelling van stoffen (bijv. van DNA en eiwitten). Je moet kunnen beschrijven wat biogenese is en wat de endosymbiosetheorie inhoudt. Biogenese: het ontstaan van leven uit levenloze materie. In de oeratmosfeer zouden door bliksemontladingen uit ammoniak, methaan,waterstof en water organische verbindingen zijn ontstaan. Door indikking zou een organische oersoep zijn gevormd,waarin grotere moleculen en vervolgens de eerste vormen van leven zijn ontstaan. De eerste organismen waren waarschijnlijk heterotroof. Endosymbiosetheorie: vrijlevende bacteriën zouden als organellen in andere cellen zijn gaan leven. Uit cyanobacteriën zouden chloroplasten zijn ontstaan. Uit zuurstofverbruikende bacteriën zouden mitochondriën zijn ontstaan. Je moet een geologische tijdschaal kunnen aflezen. In een geologische tijdschaal is de tijd sinds het ontstaan van de aarde weergegeven. Een geologische tijdschaal is verdeeld in tijdperken. Elk tijdperk is onderverdeeld in perioden. In een geologische tijdschaal geven getallen de tijd aan in miljoenen jaren geleden. Je moet een stamboom van organismen kunnen aflezen. Pagina 26

28 Een stamboom geeft verwantschapsrelaties tussen soorten weer. Soorten vertonen verwantschap als ze een gemeenschappelijke voorouder bezitten. De mate van verwantschap tussen twee soorten is afhankelijk van het aantal generaties dat heeft geleefd sinds de gemeenschappelijke voorouder leefde. Pagina 27

29 Diagnostische Toets Diagnostische toets kn.nu/3wv1i Om te kijken of je nu een goed beeld hebt van wat evolutie is en hoe het werkt, maken we deze diagnostische toets. De stamboom van de olifantachtigen Selecteer door op de afbeelding te klikken, de laatste voorouder van zowel de Afrikaanse olifant en de inmiddels uitgestorven Stegodon. Pagina 28

30 Oer olifanten Pagina 29

31 Pagina 30

32 Pagina 31

33 Pagina 32

34 Hoeveel groepen olifantachtigen kwamen er volgens de stamboom voor in het vroeg Piloceen? InhetvroegPiloceenkwamen groepenolifantachtigenvoor. Beren evolutie Pagina 33

35 Volgens de gegevens in de stamboom hierboven hebben IJsberen en Panda beren een gemeenschappelijke voorouder. Uit deze voorouder hebben ze zich ontwikkeld als aparte soorten. Hoeveel miljoen jaar geleden leefde deze voorouder ongeveer? DevooroudervanIJsberenenPandaberenleefdeongeveer Pagina 34

36 miljoenjaargeleden. Beren verwantschap Aan welke van deze soorten is de Rode panda het meest verwant volgens de stamboom? Pagina 35

37 a. De Panda beer (Giant Panda) b. De Wasbeer (Raccoon) c. De Amerikaanse Zwarte beer (American Black bear) d. De Bruine beer (Brown bear) Slakken populatie In een bepaalde populatie slakken komen evenveel donkergekleurde als lichtgekleurde huisjes voor. De kleur van de huisjes is erfelijk bepaald. Door een verandering in de omgeving wordt de ondergrond waarop ze leven lichter. Vogels eten daardoor de slakken met een donkergekleurd huisje eerder op dan die met een lichtgekleurd huisje. Na een aantal generaties komen er in de populatie bijna geen slakken met donkergekleurde huisjes meer voor. Is er in de populatie sprake van selectie? a. Nee b. Ja, Natuurlijke selectie c. Ja, Kunstmatige selectie Honden Honden zijn er in verschillende maten, van groot tot klein en van dik tot dun. Deze grote verschillen zijn ontstaan door telkens met dieren die gewilde eigenschappen hebben door te gaan fokken. Hoe wordt het genoemd als alleen dieren met bepaalde eigenschappen worden gebruikt om Pagina 36

38 mee te fokken? Alleendierenmetbepaaldeeigenschappengebruikenommeetefokkenwordt selectiegenoemd. Gewervelden In welke periode was, volgens de afbeelding het grootste aantal soorten Amfibieën aanwezig? a. Het Devoon b. Het Carboon c. Het Neozoïcum Ontstaan Vogels en Zoogdieren Pagina 37

39 Uit welke groep hebben de Vogels zich ontwikkeld? en uit welke groep de Zoogdieren? DeVogelshebbenzichontwikkelduitdeAmfibieën/Reptielen/Zoogdieren DeZoogdierenhebbenzichontwikkelduitdeAmfibieën/Reptielen/Vogels Organellen Vrijlevende bacteriën zijn als organellen in andere cellen gaan leven en kennen we nu als mitochondriën en chloroplasten. Dit is de omschrijving van? a. Biogenese b. Endosymbiose c. Cyanobacteriën Overeenkomst Wat heeft al het leven op aarde gemeen? a. Eiwitten b. Mitochondriën c. DNA Pagina 38

40 Organen Sleep de woorden naar de juiste plaats. organenvertonenovereenkomstinbouwenhebbeneengelijkeembryonaleontstaanswijze. organenvertonenovereenkomstinfunctie,ontstaanbijnietverwanteorganismendooraanpassingaanhetzelfdemilieu. organenhebbengeenfunctiemeerenkomennietofnauwelijkstotontwikkeling. Beschikbare keuzes: Rudimentaire, Analoge, Homologe Versteende overblijfselen van organismen, of afdrukken van organismen in gesteenten. noemt men Neodarwinistische evolutietheorie De neodarwinistische evolutietheorie gaat uit van: a. Verscheidenheid in genotypen, natuurlijke selectie en soortvorming door isolatie. b. Mutaties in fenotypen, natuurlijke selectie en soortvorming door recombinatie. c. Geleidelijke ontwikkeling,waarbij uit ingewikkelder gebouwde organismen, eenvoudig gebouwde organismen ontstaan. Natuurlijk selectie door natuurlijke selectie: Zet de zinnen in de juiste volgorde a. Van individuen met een gunstig genotype zullen meer nakomelingen in leven blijven en zich voortplanten dan van individuen met een minder gunstig genotype. b. Individuen met een betere aanpassing aan het milieu hebben een grotere overlevingskans. c. Soorten veranderen als door natuurlijke selectie de mutanten blijven voortbestaan en individuen van de oorspronkelijk vorm uitsterven. Kan een individu evolueren? JaNeeWeetikniet Pagina 39

41 Kan een populatie evolueren? JaNeeWeetikniet Pagina 40

42 Docentenpagina Docentenhandleiding Wikiwijs Wequest Niveau Havo 4-5 (of hoger) Link Alternatieve link Docentenhandleiding Inhoud De volgende onderwerpen komen in de webquest aan bod. Het ontstaan van leven theorie Macro-evolutie Micro-evolutie Mutatie Variatie Natuurlijke selectie Soorten Genen/DNA Verder bevat de webquest: Videomateriaal Verdiepend internetmateriaal (links) Discussieopdracht Oefenvragen Diagnostische toets met afdrukbare resultaten Doelstellingen voor leerlingen Je moet kunnen beschrijven wat de neodarwinistische evolutietheorie inhoudt. is een geleidelijke ontwikkeling,waarbij uit eenvoudig gebouwde organismen ingewikkelder gebouwde organismen ontstaan. Pagina 41

43 De neodarwinistische evolutietheorie gaat uit van verscheidenheid in genotypen, natuurlijke selectie en soortvorming door isolatie. Verscheidenheid (diversiteit) in genotypen. Door mutaties en recombinatie verschillen individuen van één soort van elkaar in genotype en in fenotype. Natuurlijke selectie. Individuen met een betere aanpassing aan het milieu hebben een grotere overlevingskans. Van individuen met een gunstig genotype zullen meer nakomelingen in leven blijven en zich voortplanten dan van individuen met een minder gunstig genotype. Soorten veranderen (evolueren) als door natuurlijke selectie de mutanten blijven voortbestaan en individuen van de oorspronkelijk vorm uitsterven. Soortvorming door isolatie. Isolatie: een deel van een populatie raakt gescheiden en vormt een nieuwe populatie. Beide populaties ontwikkelen zich langdurig gescheiden in verschillende milieus. Na verloop van tijd zijn er zoveel verschillen ontstaan dat individuen van de twee populaties zich niet meer onderling kunnen voortplanten. Er zijn dan twee soorten ontstaan. Isolatie heeft meestal geografische oorzaken. Je moet argumenten voor evolutie kunnen noemen. Fossielen. Versteende overblijfselen van organismen, of afdrukken van organismen in gesteenten. Ze ontstaan als resten van organismen van de lucht worden afgesloten door sedimenten, zodat deze resten niet vergaan. Uit fossielen blijkt dat ingewikkelder gebouwde organismen later in de geschiedenis van de aarde ontstaan dan eenvoudig gebouwde organismen. Gidsfossielen: fossielen van soorten die zich in relatief korte tijd over grote gebieden hebben verspreid en daarna zijn uitgestorven. Homologie. Homologe organen vertonen overeenkomst in bouw en hebben een gelijke embryonale ontstaanswijze. Homologie duidt op verwantschap van organismen; de verschillen ontstaan door aanpassing aan verschillende milieus. Analoge organen vertonen overeenkomst in functie. Analogie berust niet op verwantschap; overeenkomsten bij niet-verwante organismen ontstaan door aanpassing aan hetzelfde milieu. Rudimentaire organen. Organen die geen functie meer hebben en niet of nauwelijks tot ontwikkeling komen. Voorbeelden van rudimenten: het bekken bij een walvis, de pootresten bij reuzenslangen, de staartwervels en de blindedarm bij de mens. Door rudimentaire organen wordt het aannemelijk dat verschillende soorten organismen een gemeenschappelijke voorouder hebben. Overeenkomst in processen en in moleculen. Mitose en meiose verlopen bij vrijwel alle organismen op dezelfde manier. Verschillende soorten organismen vertonen grote overeenkomst in samenstelling van stoffen (bijv. van DNA en eiwitten). Je moet kunnen beschrijven wat biogenese is en wat de endosymbiosetheorie inhoudt. Pagina 42

44 Biogenese: het ontstaan van leven uit levenloze materie. In de oeratmosfeer zouden door bliksemontladingen uit ammoniak, methaan,waterstof en water organische verbindingen zijn ontstaan. Door indikking zou een organische oersoep zijn gevormd,waarin grotere moleculen en vervolgens de eerste vormen van leven zijn ontstaan. De eerste organismen waren waarschijnlijk heterotroof. Endosymbiosetheorie: vrijlevende bacteriën zouden als organellen in andere cellen zijn gaan leven. Uit cyanobacteriën zouden chloroplasten zijn ontstaan. Uit zuurstofverbruikende bacteriën zouden mitochondriën zijn ontstaan. Je moet een geologische tijdschaal kunnen aflezen. In een geologische tijdschaal is de tijd sinds het ontstaan van de aarde weergegeven. Een geologische tijdschaal is verdeeld in tijdperken. Elk tijdperk is onderverdeeld in perioden. In een geologische tijdschaal geven getallen de tijd aan in miljoenen jaren geleden. Je moet een stamboom van organismen kunnen aflezen. Een stamboom geeft verwantschapsrelaties tussen soorten weer. Soorten vertonen verwantschap als ze een gemeenschappelijke voorouder bezitten. De mate van verwantschap tussen twee soorten is afhankelijk van het aantal generaties dat heeft geleefd sinds de gemeenschappelijke voorouder leefde. Tijdsbestek Afhankelijk van het deel van de webquest dat als zelfstudie/huiswerk wordt opgegeven is een totaal van vijf (les)uren genoeg voor de theorie en de toets. Voor de discussieopdracht wordt een extra les uur gereserveerd. De overige theorie, videomateriaal en extra opdrachten kunnen geheel als huiswerk opgegeven worden. Didactische verantwoording Er is in de webquest gekozen voor een opbouw in de theorie waarin de leerling na behandeling van ieder onderwerp de keuze krijgen zichzelf meer te verdiepen door middel van externe links en videomateriaal (veelal Biobits). De leerlingen kunnen zichzelf toetsen door middel van verwerkingsvragen en een diagnostische toets aan het eind van de webquest. De toets moet een score opleveren van minstens 2/3 van het totaal aantal punten (16) en moet worden ingeleverd bij de docent. Als de score niet behaald wordt er geïnstrueerd de theorie nog eens door te nemen om vervolgens de toets te herkansen. De webquest is veelal als huiswerk op te geven waardoor de leerlingen zelf de verantwoording moeten nemen voor hun leerproces. Naast theorie is er een spel te vinden om natuurlijke selectie spelenderwijs helder te krijgen. De leerlingen spelen als het roofdier wat jaagt op een populatie hagedissen in een habitat. Er zijn drie variaties en drie habitatkeuzes om in te spelen. De gele hagedissen vallen het minst op in de woestijn, de groene hagedissen het minst in het bos en de grijze hagedissen het minst op het rots landschap. Pagina 43

45 Antwoorden Het ontstaan van leven op aarde Sleep de woorden naar de juiste plek in de tekst Doorlangdurigvulkanismeopdehelejongeaardeontstonddeatmosfeer.Diedeaardebeschermtenwarmhoudtdooreenlaagvangassen.Anorganischestoffenzijnenergiearmestoffen,waaruitdelevenlozenatuurisopgebouwd.Organischestoffenzijnenergierijkestoffen,waaruitdelevendenatuurisopgebouwd.Endosymbiose ishetverschijnselwaarbijeenorganismeleeftensamenwerktindecellenofinhetlichaamvaneengastheerorganisme.to fotosynthesewerdhetaandeelkoolstofdioxideveellager,enhetaandeelvanzuurstof veelhoger.ditmaaktehetontstaanvanmeercelligeorganismenmogelijkenzettedeevolutieineenhogereversnelling Antwoorden: Vragen over evolutie Vraag 1 Kan een individu evolueren? Ja of Nee Aantal punten juist antwoord: 1 Vraag 2 Kan een populatie evolueren? Ja of Nee Aantal punten juist antwoord: 1 Antwoorden: Diagnostische toets Nieuwe Categorie Helaas Pindakaas (0 tot 10 punten).dit resultaat is niet voldoende. Je zult wat meer moeten oefenen Pagina 44

46 Gefeliciflapstaart (10 tot 16 punten) Goed gedaan je hebt bewezen dat je genoeg weet van evolutie Vragen en antwoorden in deze categorie De stamboom van de olifantachtigen Selecteer door op de afbeelding te klikken, de laatste voorouder van zowel de Afrikaanse olifant en de inmiddels uitgestorven Stegodon. Waarde: 1 punten Oer olifanten Pagina 45

47 Pagina 46

48 Pagina 47

49 Pagina 48

50 Hoeveel groepen olifantachtigen kwamen er volgens de stamboom voor in het vroeg Piloceen? InhetvroegPiloceenkwamen groepenolifantachtigenvoor. Juist antwoord: Pagina 49

51 Pagina 50

52 Pagina 51

53 Pagina 52

54 Pagina 53

55 Pagina 54

56 Pagina 55

57 Pagina 56

58 Pagina 57

59 Pagina 58

60 Pagina 59

61 Pagina 60

62 Pagina 61

63 Pagina 62

64 Pagina 63

65 Pagina 64

66 Pagina 65

67 Pagina 66

68 Waarde: 1 punten Beren evolutie Pagina 67

69 Volgens de gegevens in de stamboom hierboven hebben IJsberen en Panda beren een gemeenschappelijke voorouder. Uit deze voorouder hebben ze zich ontwikkeld als aparte soorten. Hoeveel miljoen jaar geleden leefde deze voorouder ongeveer? Pagina 68

70 DevooroudervanIJsberenenPandaberenleefdeongeveer miljoenjaargeleden. Juist antwoord: Pagina 69

71 Pagina 70

72 Pagina 71

73 Volgens de gegevens in de stamboom hierboven hebben IJsberen en Panda beren een gemeenschappelijke voorouder. Uit deze voorouder hebben ze zich ontwikkeld als aparte soorten. Hoeveel miljoen jaar geleden leefde deze voorouder ongeveer? DevooroudervanIJsberenenPandaberenleefdeongeveer24miljoenjaargeleden. Pagina 72

74 Waarde: 1 punten Beren verwantschap Pagina 73

75 Aan welke van deze soorten is de Rode panda het meest verwant volgens de stamboom? 1. De Panda beer (Giant Panda) (0 punten) 2. De Wasbeer (Raccoon) (1 punten) 3. De Amerikaanse Zwarte beer (American Black bear) (0 punten) Pagina 74

76 4. De Bruine beer (Brown bear) (0 punten) Waarde: 1 punten Slakken populatie In een bepaalde populatie slakken komen evenveel donkergekleurde als lichtgekleurde huisjes voor. De kleur van de huisjes is erfelijk bepaald. Door een verandering in de omgeving wordt de ondergrond waarop ze leven lichter. Vogels eten daardoor de slakken met een donkergekleurd huisje eerder op dan die met een lichtgekleurd huisje. Na een aantal generaties komen er in de populatie bijna geen slakken met donkergekleurde huisjes meer voor. Is er in de populatie sprake van selectie? 1. Nee (0 punten) 2. Ja, Natuurlijke selectie (1 punten) 3. Ja, Kunstmatige selectie (0 punten) Waarde: 1 punten Honden Honden zijn er in verschillende maten, van groot tot klein en van dik tot dun. Deze grote Pagina 75

77 verschillen zijn ontstaan door telkens met dieren die gewilde eigenschappen hebben door te gaan fokken. Hoe wordt het genoemd als alleen dieren met bepaalde eigenschappen worden gebruikt om mee te fokken? Alleendierenmetbepaaldeeigenschappengebruikenommeetefokkenwordt selectiegenoemd. Juist antwoord: Honden zijn er in verschillende maten, van groot tot klein en van dik tot dun. Deze grote verschillen zijn ontstaan door telkens met dieren die gewilde eigenschappen hebben door te gaan fokken. Hoe wordt het genoemd als alleen dieren met bepaalde eigenschappen worden gebruikt om mee te fokken? Alleendierenmetbepaaldeeigenschappengebruikenommeetefokkenwordtkunstmatige selectiegenoemd. Pagina 76

78 Waarde: 1 punten Gewervelden In welke periode was, volgens de afbeelding het grootste aantal soorten Amfibieën aanwezig? 1. Het Devoon (0 punten) 2. Het Carboon (1 punten) 3. Het Neozoïcum (0 punten) Waarde: 1 punten Ontstaan Vogels en Zoogdieren Pagina 77

79 Uit welke groep hebben de Vogels zich ontwikkeld? en uit welke groep de Zoogdieren? DeVogelshebbenzichontwikkelduitdeAmfibieën/ Reptielen /Zoogdieren DeZoogdierenhebbenzichontwikkelduitdeAmfibieën/ Reptielen /Vogels Waarde: 2 punten Organellen Vrijlevende bacteriën zijn als organellen in andere cellen gaan leven en kennen we nu als mitochondriën en chloroplasten. Dit is de omschrijving van? 1. Biogenese (0 punten) 2. Endosymbiose (1 punten) 3. Cyanobacteriën (0 punten) Waarde: 1 punten Pagina 78

80 Overeenkomst Wat heeft al het leven op aarde gemeen? 1. Eiwitten (0 punten) 2. Mitochondriën (0 punten) 3. DNA (0 punten) Waarde: 0 punten Organen Sleep de woorden naar de juiste plaats. Homologe organenvertonenovereenkomstinbouwenhebbeneengelijkeembryonaleontstaanswijze. Analogeorganenvertonenovereenkomstinfunctie,ontstaanbijnietverwanteorganismendooraanpassingaanhetzelfdemilieu.Rudimentaire organenhebbengeenfunctiemeerenkomennietofnauwelijkstotontwikkeling. Waarde: 1 punten Versteende overblijfselen van organismen, of afdrukken van organismen in gesteenten. noemt men Juist antwoord: Versteende overblijfselen van organismen, of afdrukken van organismen in gesteenten. noemt men fossielen (alternatieven: fosiel) Waarde: 1 punten Neodarwinistische evolutietheorie De neodarwinistische evolutietheorie gaat uit van: 1. Verscheidenheid in genotypen, natuurlijke selectie en soortvorming door isolatie. (1 punten) Pagina 79

81 2. Mutaties in fenotypen, natuurlijke selectie en soortvorming door recombinatie. (0 punten) 3. Geleidelijke ontwikkeling,waarbij uit ingewikkelder gebouwde organismen, eenvoudig gebouwde organismen ontstaan. (0 punten) Waarde: 1 punten Natuurlijk selectie door natuurlijke selectie: Zet de zinnen in de juiste volgorde 1. b: Individuen met een betere aanpassing aan het milieu hebben een grotere overlevingskans. 2. a: Van individuen met een gunstig genotype zullen meer nakomelingen in leven blijven en zich voortplanten dan van individuen met een minder gunstig genotype. 3. c: Soorten veranderen als door natuurlijke selectie de mutanten blijven voortbestaan en individuen van de oorspronkelijk vorm uitsterven. Waarde: 1 punten Kan een individu evolueren? Ja Nee Weetikniet Waarde: 1 punten Kan een populatie evolueren? Ja NeeWeetikniet Waarde: 1 punten Pagina 80

82 Over dit lesmateriaal Colofon Auteurs Ren Kolsteren ; Rik van Schaaik Laatst gewijzigd 17 juni 2014 om 14:23 Licentie Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 3.0 Nederlands licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding 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 3.0 Nederland licentie Aanvullende informatie over dit lesmateriaal Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar: Leerniveau HAVO 4; HAVO 5; Leerinhoud en doelen Reproductie en evolutie; Biologie; Eindgebruiker leerling/student Moeilijkheidsgraad gemiddeld Studiebelasting 6 uur en 0 minuten Trefwoorden discussie, evolutie, evolutietheorie Bronnen Bron Type Het grote uitsterven Link De opkomst van de Zoogdieren Link De Zoogdieren nemen het over Link Het natuurlijke selectie spel Link Pagina 81