Natuurlijke selectie

Natuurlijke selectie

Evolutie

Evolutietheorie =  theorie over het ontstaan en de ontwikkeling van het leven; soorten veranderen en er ontstaan nieuwe soorten.

Bij de evolutie gaat het erom dat de genen (het DNA) in het nageslacht komt. Je kijkt steeds wie dat (al dan niet door toeval) lukt of wie daar de meeste kans op heeft. 

In de evoltietheorie draait het om  het voortplantingssucces. Dit wordt de fitness genoemd. De fitness wordt onder andere bepaald door de mate waarin een organisme tegen een bepaalde selectiedruk kan. Pas als je kunt overleven, kun je je voortplanten. Met fitness wordt de  Engelse betekenis bedoeld (to fit). De ‘best passende’ 

Natuurlijke selectie is samen met seksuele selectie en genetic drift de drijvende kracht achter de evolutie.

Variatie in eigenschappen

Selectie kan alleen maar plaatsvinden als er iets te selecteren valt. Er moet sprake van selectiedruk zijn en er moet variatie zijn. Alleen dan kunnen de best aangepaste individuen (beter) overleven dan de minder goed aangepaste individuen. Het draait in de evolutietheorie om het voortplantingssucces. Dit wordt fitness genoemd. Bij een goede fitness worden de eigenschappen (genen) doorgegeven aan de volgende generatie. Diegene die het best ‘passend’ is in de omgeving heeft de grootste kans om zich voort te planten.

De vinken in de afbeelding laten een variatie zien in snavelvorm. De vink die een snavelvorm heeft die het meeste voedsel kan oppikken, heeft de grootste overlevingskans (en de meeste kans dat deze genen worden overgebracht naar het nageslacht).

De vlinder die niet opvalt, valt minder snel ten prooi en heeft daardoor de grootste overlevingskans (en de meeste kans dat deze genen worden overgebracht naar het nageslacht).

Genetische variatie

De aanwezigheid van variatie in eigenschappen is dus een voorwaarde voor de evolutie. Na de ontdekking van DNA spreekt men over genetische variatie. Alle allelen van de genen die tezamen voorkomen in een bepaalde populatie, wordt de genenpool genoemd. Genetische variatie ontstaat door mutaties (zie: biojuf.nl/mutaties). De genenpool wordt daardoor groter.

Bij soorten met geslachtelijke voortplanting, kan genetische variatie ook ontstaan door recombinaties.

Veel soorten planten zich geslachtelijk voort. Hierbij ontstaan bij de nakomelingen recombinaties. Het DNA van de nakomelingen is daardoor anders dan het DNA van de ouders.

Bij soorten die zich ongeslachtelijke voortplanten, hebben de nakomelingen hetzelfde DNA als de ouder (= kloon).

Ongeslachtelijke voortplanting:

  • eencellige organismen zoals bacteriën en amoeben;
  • een aantal meercellige planten, schimmels en dieren.

Wanneer een soort goed is aangepast aan de omgeving, is ongeslachtelijke voortplanting gunstig; de nakomelingen gaan het dan waarschijnlijk net zo goed doen als hun voorouders. Als de omgevingsfactoren (bijvoorbeeld de abiotische factoren) veranderen, kan het mis gaan. De hele populatie kan het dan moeilijk krijgen en zelfs verdwijnen. Bij ongeslachtelijke voortplanting kan er alleen maar genetische variatie ontstaan door het optreden mutaties. Aangezien er geen recombinaties plaatsvinden (er is immers alleen ongeslachtelijke voortplanting), treedt er dus minder genetische variatie op. De kans is dus kleiner dat er toevallig een individu is dat wel goed tegen de verandering in de omgeving bestand is. 
De hele populatie is daardoor kwetsbaarder dan bij geslachtelijke voortplanting.

Natuurlijke selectie

Bij evolutie draait het om selectie. Daardoor vindt er survival of the fittest plaats. Dit betekent dat het organisme dat het beste ‘past’ in die omgeving overleeft. Er kan echter pas evolutie plaatsvinden als er voorplanting plaatsvindt. Want pas dàn kunnen de succesvolle genen worden doorgegeven aan het nageslacht. Een plant of een dier kan nog zo succesvol zijn, als er geen nageslacht komt, houdt het op.

Er zijn heel veel verschillende manieren waarop er in de natuur geselecteerd wordt. Bij het toepassen van de evolutietheorie moet je altijd uitzoeken welke organismen het grootste voortplantingssucces hebben.

Seksuele selectie

Seksuele selectie is in de biologie de selectie van partners op grond van aantrekkelijk eigenschappen.
Zo’n aantrekkelijke eigenschap levert op dat je eerder een partner vindt, waardoor je dus een grotere kans op voorplanting hebt. Daardoor komen jouw genen in het nageslacht, een voorwaarde voor evolutie.

Er zijn heel veel verschillende manieren waarop er in de natuur geselecteerd wordt. Bij het toepassen van de evolutietheorie moet je altijd uitzoeken welke organismen het grootste voortplantingssucces hebben.

Seksuele selectie en natuurlijke selectie

Seksuele selectie is iets anders dan natuurlijke selectie, maar ze hebben wel veel met elkaar te maken. Bij seksuele selectie draait het erom dat je zo aantrekkelijk mogelijk bent als mogelijke voortplantingspartner. Hiervoor halen dieren (maar ook planten!) veel uit de kast; de mooiste kleuren, de grootste geweien, de langste veren enz. Dit uiterlijke vertoon mag natuurlijk geen selectie nadeel opleveren door bijvoorbeeld een lagere overlevingskans, doordat je eerder ten prooi valt.

Om je te kunnen voortplanten moet je eerst goed opgegroeien; genoeg voedsel hebben en veilig zijn. Hierbij speelt natuurlijke selectie een grote rol.

Om je (geslachtelijk) te kunnen voortplanten moet je een partner vinden. Daarbij speelt seksuele selectie een grote rol, maar er zal ook altijd gelijktijdig sprake zijn van een vorm van natuurlijke selectie.

Kunstmatige selectie

Bij kunstmatige selectie worden bepaalde eigenschappen of een combinatie van eigenschappen bewust geselecteerd door de mens.

Bij het fokken van dieren heeft men het doel om nakomelingen met de beste eigenschappen te krijgen. Koeien met een optimale melkproductie, varkens met de hoogte vleesopbrengst enz.

Bij veredeling van planten probeert men een combinatie van gunstige eigenschappen te krijgen door twee verschillende planten van dezelfde soort met elkaar te kruisen. Vervolgens worden steeds de beste nakomelingen doorgekweekt en gekruist en uiteindelijk wordt een steeds betere, ‘veredelde’ plantensoort gekweekt. Zo probeert men suikerbieten te krijgen met een hoog suikergehalte, mais met de beste korrels, enz.

Dit kruisen en selecteren vond vroeger plaats zonder kennis van DNA. Dit wordt klassieke veredeling genoemd. Naast gewenste eigenschappen worden echter ook ongewenste eigenschappen doorgegeven. Men wil dat slechts gewenste kenmerken over gedragen worden. Klassieke veredeling duurt daarom lang. Momenteel kan men in een laboratorium het gewenste DNA combineren. Deze techniek wordt recombinant-DNA-techniek genoemd. Deze methode werkt veel sneller dan klassieke veredeling.

Genetic drift

Genetische drift zorgt ervoor dat de allelfrequentie binnen een populatie kan toenemen of afnemen. Genetic drift berust op toeval. Het effect van genetic drift is het grootste bij kleine populaties. Genetic drift heeft een homogeniserend effect; de hele populatie wordt homozygoot recessief (aa) of homozygoot dominant (AA). De populatie is gefixeerd.

Founder effect

Als door een toevallige gebeurtenis (zoals een windvlaag) een deel van een populaties ergens anders een nieuwe populatie sticht, spreken we over het founder effect. Door het founder effect is er kans op verlies van genetische variatie. De nieuwe populatie is kleiner en bevat niet alle mogelijke genotypen van de oorspronkelijke populatie.

Er is alleen sprake van het Founder effect als de nieuwe populatie toevallig gevormd is; er mag geen sprake zijn van natuurlijke selectie.

Bottleneck effect

Bij het bottleneck (flessenhals) effect is er een drastische afname in de populatiegrootte door een omgevingsfactor als een aardbeving, brand, vloedgolf. Puur door toeval overleeft het ene organisme wel en het andere niet. Bij het bottleneck effect is er geen sprake van natuurlijke selectie. Alsof je met een fles schudt en er bij toeval sommige organismen met een bepaald genotype uitglippen en andere vast blijven zitten. Degenen die overleven vormen de nieuwe populatie, waarin niet persé de oorspronkelijke allelfrequentie aanwezig is.

Reproductieve isolatie​

Als organismen van een populatie van elkaar gescheiden worden, krijg je twee populaties omdat ze niet meer met elkaar kunnen voortplanten. Door deze isolatie verschijnen er kleinere populaties. Hoe kleiner de populatie, hoe groter het effect van genetic drift is.

Reproductieve isolatie versnelt het proces waarin verschillende soorten ontstaan. Er is sprake van een nieuwe soort als de nieuwe soort niet meer met de oorspronkelijke soort succesvol kan voortplanten.

Reproductieve isolatie kan op vier manieren plaatsvinden:

  1. door ruimte
  2. door verschil in gedrag
  3. door veranderd uiterlijk
  4. door verschil in tijd
Adaptatie van een populatie/soort

Als de omstandigheden veranderen, kan een individu niet beslissen om zichzelf genetisch aan te passen. Door genetische variatie binnen de populatie of soort zijn er bij toeval individuen die beter passen bij de nieuwe omstandigheden. (Als er geen enkel individu is dat kan overleven, sterft de soort uit). Het individu kan zich dus niet zelf (genetisch) gaan aanpassen, maar de populatie/soort kan dit (door selectie of genetic drift) wel. Deze aanpassing van een populatie/soort wordt adaptatie genoemd.

Antibiotica resistentie​

In de stijd tegen bacteriële infecties wordt vaak een antibioticum ingezet. Door het veelvuldig gebruik van deze antibiotica ontstaat de kans dat de bacteriepopulatie resistent (=ongevoelig) wordt tegen deze antibiotica.

Antibioticaresistentie kan verklaard worden door de evolutietheorie. 

Let op: