Charles Darwin was een creationist en een getrainde natuuronderzoeker en geoloog. Tijdens een oceaanreis in de jaren 1830 leidden Darwins observaties van het dieren- en plantenleven op de Galapagos-eilanden hem ertoe zijn evolutietheorie te ontwikkelen. Hij hield het idee 20 jaar vast zonder het te publiceren, totdat... Alfred Russell Wallace, die onafhankelijk op dezelfde ideeën was gekomen, overtuigde hem om het met de wereld te delen.
Ze presenteerden hun bevindingen samen aan de wetenschappelijke gemeenschap, maar Darwins boek over dit onderwerp verkocht veel beter. Hij wordt tot op de dag van vandaag veel beter herinnerd, terwijl Wallace grotendeels is vergeten door het grote publiek.
Evolutionaire biologie
Charles Darwin en Alfred Russel Wallace introduceerden halverwege de 19e eeuw hun theorieën over evolutie aan de wereld. Natuurlijke selectie is het primaire mechanisme dat evolutie aandrijft, en evolutie kan worden onderverdeeld in twee subtypes:
- Macro-evolutie
- Micro-evolutie
Deze twee typen zijn verschillende uiteinden van hetzelfde spectrum. Ze beschrijven allebei de constante genetische verandering die plaatsvindt in levende soorten als reactie op de omgeving, maar op heel verschillende manieren.
Macro-evolutie houdt zich bezig met grote populatieveranderingen over zeer lange tijdsperioden, zoals een soort die zich vertakt in twee afzonderlijke soorten. Micro-evolutie verwijst naar een kleinschalig evolutionair proces waarbij de genenpool van een populatie in een korte periode wordt veranderd, meestal als gevolg van natuurlijke selectie.
Definitie van evolutie
Evolutie is de geleidelijke verandering van een soort over een lange periode. Darwin zelf gebruikte de term evolutie niet, maar gebruikte in plaats daarvan de uitdrukking “afdaling met wijziging’ in zijn boek uit 1859 dat de wereld kennis liet maken met het concept van evolutie, ‘On the Origin of Species by Means of Natural Selection’.
Natuurlijke selectie werkt in één keer op een hele populatie van een soort en duurt vele generaties, gedurende vele duizenden of miljoenen jaren.
Het idee was dat sommige genmutaties worden begunstigd door de omgeving van een soort; met andere woorden, ze helpen nakomelingen die het bezitten om beter te overleven en zich voort te planten. Deze worden steeds vaker doorgegeven totdat de nakomelingen met het gemuteerde gen niet langer dezelfde soort zijn als het oorspronkelijke individu met het mutatie.
Micro-evolutie vs. Macro-evolutieprocessen
Micro-evolutie en macro-evolutie zijn beide vormen van evolutie. Ze worden allebei aangedreven door dezelfde mechanismen. Naast natuurlijke selectie omvatten deze mechanismen:
- Kunstmatige selectie
- Mutatie
- Genetische drift
- Genenstroom
Micro-evolutie verwijst naar evolutionaire veranderingen binnen een soort (of een enkele populatie van een soort) over een relatief korte tijdsperiode. De veranderingen hebben vaak slechts invloed op een enkele eigenschap in de populatie, of een kleine groep genen.
Macro-evolutie vindt plaats over zeer lange perioden, over vele generaties. Macro-evolutie verwijst naar het uiteenvallen van een soort in twee soorten of de vorming van nieuwe taxonomische classificatiegroepen.
Mutaties die nieuwe genen creëren
Micro-evolutie vindt plaats wanneer er een verandering plaatsvindt in een gen of genen die een enkele eigenschap in een individueel organisme beheersen. Die verandering is meestal een mutatie, wat betekent dat het een willekeurige verandering is die zonder specifieke reden plaatsvindt. De mutatie biedt geen enkel voordeel totdat het wordt doorgegeven aan de nakomelingen.
Wanneer die mutatie het nageslacht wel een voordeel in het leven geeft, is het resultaat dat het nageslacht beter in staat is om gezond nageslacht voort te brengen. De nakomelingen in de volgende generatie die de genmutatie erven, zullen ook het voordeel hebben en zullen meer kans hebben op gezonde nakomelingen, en het patroon zal zich voortzetten.
Natuurlijk versus Kunstmatige selectie
Kunstmatige selectie heeft duidelijk vergelijkbare resultaten op een soortenpopulatie als natuurlijke selectie. In feite was Darwin bekend met het gebruik van kunstmatige selectie in de landbouw en andere industrieën, en dit mechanisme inspireerde zijn opvatting van een analoog proces dat in de natuur plaatsvindt.
Bij beide processen gaat het om de vorming van een soort genoom door externe krachten. Waar de invloed van natuurlijke selectie de is natuurlijk omgeving en vormen eigenschappen die het best zijn aangepast om te overleven en zich met succes voort te planten, kunstmatige selectie is evolutie die wordt beïnvloed door mensen op planten, dieren en andere organismen.
Mensen gebruiken al duizenden jaren kunstmatige selectie om verschillende diersoorten te domesticeren, te beginnen met de wolf (die, ooit) gedomesticeerd, vertakt in de hond, een aparte soort) en doorgaan met lastdieren en ander vee dat kan worden gebruikt voor vervoer of voedsel.
Mensen fokten alleen de dieren die de eigenschappen bezaten die het meest wenselijk waren voor hun doel en herhaalden dit elke generatie. Dit ging door totdat bijvoorbeeld hun paarden volgzaam en sterk waren, en hun honden vriendelijke, bedreven jachtpartners waren en de mensen waarschuwden voor komende bedreigingen.
Mensen hebben ook kunstmatige selectie op planten toegepast, waarbij planten werden gekruist totdat ze sterker waren, betere opbrengsten hadden en vasthielden andere wenselijke kenmerken die misschien niet overeenkomen met die welke de natuurlijke omgeving de planten geleidelijk zou hebben geleid naar toe. Kunstmatige selectie heeft de neiging veel sneller te gebeuren dan natuurlijke selectie, hoewel dit niet altijd het geval is.
Genetische drift en genenstroom
In een kleine populatie, vooral in een ontoegankelijk geografisch gebied zoals een eiland of een vallei, kan deze voordelige mutatie relatief snel een effect hebben op de populatie van de soort. Binnenkort zullen de nakomelingen met het voordeel de meerderheid van de populatie zijn. Deze micro-evolutionaire veranderingen worden genoemd genetische drift.
Wanneer een populatie met een klein aantal individuen wordt blootgesteld aan nieuwe individuen die nieuwe allelen (nieuwe mutaties) naar de genenpool, de relatief snelle verandering in de populatie wordt genoemd genenstroom. Door de genetische diversiteit van de populatie te vergroten, wordt de kans kleiner dat de soort zich in twee nieuwe soorten splitst.
Enkele voorbeelden van micro-evolutie
Een voorbeeld van micro-evolutie is elke eigenschap die in een relatief korte tijd bij een kleine populatie wordt geïntroduceerd periode, door willekeurige genetische drift of de introductie van nieuwe individuen met een nieuwe genetische samenstelling aan de bevolking.
Er kan bijvoorbeeld een allel zijn dat een bepaalde vogelsoort een verandering in zijn ogen geeft waardoor hij op lange afstand een betere gezichtsscherpte heeft dan zijn soortgenoten. Alle vogels die dit allel erven, kunnen wormen, bessen en andere voedselbronnen van verder weg en van grotere hoogte zien dan de andere vogels.
Ze zijn beter gevoed en kunnen het nest verlaten om korte tijd te jagen en te foerageren voordat ze terugkeren naar de veiligheid van roofdieren. Ze overleven om zich vaker voort te planten dan de andere vogels; de allelfrequentie groeit in de populatie, wat leidt tot meer vogels van die soort met een scherp zicht op lange afstand.
Een ander voorbeeld is bacterieel resistentie tegen antibiotica. Het antibioticum doodt alle bacteriële cellen, behalve degenen die niet reageren op de effecten ervan. Als de immuniteit van de bacterie slecht was erfelijk eigenschap, dan was het resultaat van de antibioticabehandeling dat de immuniteit werd doorgegeven aan de volgende generatie bacteriecellen, en ook zij zullen resistent zijn tegen het antibioticum.