5 Voorbeelden van natuurlijke selectie van evolutie op aarde
Enkele voorbeelden van natuurlijke selectie van de evolutie op aarde zijn als volgt:
A. Genetische basis van aanpassing in industrieel melanisme (figuur 7.41):
In het begin van de negentiende eeuw (1830) was er niet veel industriële groei in Engeland (bijv. Birmingham) en was er hoofdzakelijk een wittapige doornmotant Bistort betularia die goed was aangepast om zichzelf te verdedigen tegen de roofzuchtige vogels.
Het rustte overdag op een lichtgekleurde, met korstmos bedekte stam van eik. Maar met de industriële groei in 1920 hebben de rookdeeltjes die vrijkwamen uit de schoorstenen van de industrie de korstmossen gedood en de boomstammen verduisterd.
Dus de witvleugelige Biston betularia werd duidelijker voor de roofvogels. Toen verscheen een dominante genmutatie in sommige leden van de mottenpopulatie. Deze genmutatie produceerde een donker gevleugelde melanische mot die betere overlevingskansen had dan grijze motten.
De eerste melanische vorm van gepeperde mot werd waargenomen in 1845. Deze donker gekleurde motten met differentiële reproductie produceerden een donker gekleurde melanische soort, Biston-carbonaria die in 1895 99% van de motpopulatie vormde.
Deze vervanging van lichtgekleurde mot door donker gekleurde melanensoorten als gevolg van industriële rook werd industrieel melanisme genoemd. Natuurlijke selectie begunstigde dus de melanische motten om zich met succes te reproduceren door differentiële reproductie voor hun aanpassing in de industriële gebieden van Engeland.
Dit toont aan dat een evolutionaire verandering altijd een genetische basis heeft en dat deze genetische variatie, wanneer deze wordt bevorderd door natuurlijke selectie, de organismen in staat stelt zich aan te passen aan een bepaalde omgeving die hun overlevingskansen vergroot.
Het werd oorspronkelijk bestudeerd door RA Fischer en EB Ford. Industrieel melanisme werd experimenteel getest door een Britse ecoloog, Bernard Kettelwell in de jaren 1950. Hij voedde evenveel donkere en lichtgekleurde gepeperde motten. Hij liet een set van deze motten los in het vervuilde gebied (bossen van Birmingham) en andere in een niet-verontreinigd gebied (in Dorset).
Na enkele jaren kon hij 19 procent van de lichte motten en 40 procent van de donkere motten uit het vervuilde gebied heroveren, terwijl hij slechts 12, 5 procent van de lichte motten en 6 procent van de donkere motten uit een niet-verontreinigd gebied kon heroveren. Dit resultaat toont de patronen van differentiële overleving van B. betularia in de verontreinigde en niet-verontreinigde gebieden.
Hij concludeerde:
(i) Roetrijke gebieden bieden grote bescherming tegen melanische vormen vanwege de verhoogde frequentie van een dominant gen in een industriegebied.
(ii) In niet-vervuild gebied en landelijke gebieden waar geen industrialisatie heeft plaatsgevonden, heeft de frequentie van het gen dat verantwoordelijk is voor lichtgekleurde motten meer selectief voordeel.
(iii) In een gemengde populatie overleven de beter aangepaste individuen en nemen het aantal toe, maar geen enkele variant wordt volledig weggevaagd, bijvoorbeeld, industriële vervuiling heeft het gen voor lichtgekleurde motten niet volledig geëlimineerd.
Het werd ook gerapporteerd in veel andere Europese landen. Industrieel melanisme is opgemerkt bij ongeveer 70 soorten nachtvlinders in Engeland en bij ongeveer 100 soorten in de VS. Maar sinds 1956 wordt na de invoering van de wetgeving voor schone lucht de kolen vervangen door olie en elektriciteit.
Hierdoor was de roetafzetting op de boomstammen verminderd. Dientengevolge zijn lichtgekleurde motten opnieuw in aantal toegenomen met de vermindering van vervuiling. Dit wordt de omgekeerde evolutie genoemd.
B. DDT-resistente muggen:
Muggen staan bekend als de vectoren van ziekten zoals malaria en elephantiasis veroorzaakt door Plasmodium en Wuchereria. Eerder had de mug-populatie meer DDT-gevoelige maar minder DDT-resistente muggen. Wanneer DDT niet werd gebruikt, bleef de DDT-resistentie gedomineerd door DDT-gevoelige muskieten.
Maar toen het gebruik van DDT als insecticide begon (geïntroduceerd in de jaren 1940), hadden DDT-resistente muggen een concurrentievoordeel ten opzichte van hun tegenhangers. Hun DDT-resistente eigenschap verspreidde zich over meer en meer leden van de bevolking, dus nu wordt de muggenpopulatie gedomineerd door DDT-resistente.
Het is ook een voorbeeld van directionele selectie. Volgens het principe van natuurlijke selectie zouden chemische insecticiden dus slechts een beperkte tijd nuttig blijven.
C. Sikkelcelanemie:
(i) Personages:
Sikkelcelanemie wordt gekenmerkt door:
(a) Ongeveer 1-2% van de totale RBC's wordt sikkelvormig.
(b) Vroegtijdige rupturing van RBC's leidend tot ernstige bloedarmoede.
(c) Normaal hemoglobine Hb-A wordt vervangen door defectief hemoglobine Hb-S waarin glutaminezuur van p-keten wordt vervangen door valine-aminozuur als gevolg van een enkele basenubstitutie in een gen.
(d) O2-draagvermogen van Hb-S is kleiner dan dat van Hb-A.
(e) Dood van de getroffen persoon tegen de leeftijd van de puberteit.
(ii) Oorzaak. Het wordt veroorzaakt door een recessieve autosomale genmutatie in homozygote toestand (Hb S Hb S ). De heterozygoten (Hb A Hb S ) hebben ook enkele sikkelvormige cellen.
Mensen met sikkelcelanemie komen meestal voor in gebieden in tropisch Afrika waar malaria heel gewoon is. Er werd gemeld dat sikkelvormige cellen van heterozygote de malariaparasiet doden. Dus heterozygoten kunnen de malaria-infectie op een veel betere manier weerstaan dan het homozygote voor het normale hemoglobine.
Het verlies van schadelijke recessieve genen door de dood van homozygoten wordt in evenwicht gehouden door succesvolle reproductie van heterozygoten. Aldus heeft de natuurlijke selectie het samen met het normale hemoglobine in de malaria aangetaste gebieden behouden. Het is een voorbeeld van het balanceren of stabiliseren van selectie.
E. Antibioticaresistentie in de microben
(Fig. 7.44). Joshua Lederberg en Esther Lederberg toonden de genetische basis van aanpassingen in bacteriën door bacteriële cellen te kweken door hun galvanisatie-experiment.
Het experiment van Lederberg had de volgende stappen:
1. Ze entten bacteriën op een agarplaat en verkregen een plaat met verschillende bacteriekolonies. Deze plaat werd "hoofdplaat" genoemd.
2. Ze vormden verschillende replica's van deze hoofdplaat. Hiervoor namen ze een gesteriliseerde fluwelen schijf, gemonteerd op een houten blok, dat voorzichtig op de hoofdplaat werd gedrukt. Sommige van de bacteriecellen van elke kolonie kleefden aan de fluwelen stof.
3. Door nu dit fluweel op nieuwe agarplaten te drukken, verkregen ze exacte replica's van de moederplaat. Dit is zo omdat de bacteriecellen door het fluweel van de ene plaat naar de andere werden overgebracht.
4. Vervolgens probeerden ze replica's te maken op de agarplaten die een antibioticum penicilline bevatten. Een paar kolonies konden groeien op de agarplaat en zouden penicillineresistent zijn, terwijl andere kolonies niet op penicilline met antibiotica groeiden en naar verluidt voor pencilline gevoelige kolonies waren.
Dus er was een pre-aanpassing in sommige bacteriële cellen om een medium te kweken dat het antibioticum penicilline bevatte. Deze pre-aanpassing had zich ontwikkeld in bepaalde bacteriën door toevallige genmutatie en niet in reactie op penicilline. Dit kwam alleen tot uiting wanneer dergelijke bacteriën werden blootgesteld aan penicilline. De nieuwe omgeving induceert geen mutaties; het selecteert alleen de pre-adaptieve mutaties die eerder zijn opgetreden.
Betekenis:
Het replica plating-experiment van Lederberg bood ondersteuning aan het neo-darwinisme en bewees dat de penicillineresistentie-aanpassing in de bacteriële cellen is ontstaan door de selectie van reeds bestaande mutante vormen van bacteriën van nature.
Penicilline-resistente bacteriecellen hadden geen voordeel om zich te vermenigvuldigen in een omgeving wanneer er geen penicilline was. Maar ze hadden een concurrentievoordeel voor anderen in penicilline die agarplaten contouren, dus ze vermenigvuldigden zich snel en vormden kolonies in het medium dat penicilline bevatte.
F. Geneesmiddelresistentie bij bacteriën. L. Cavalli en GA Meccacaro (1952) toonden aan dat darmbacteriën - Escherichia coli resistent zijn tegen antibiotica - Chlooramfenicol met 250 keer aan die verdragen door normale bacteriën. Experimenten door oversteken bevestigen dat resistentie in bacteriën wordt verkregen door mutatie en wordt overgenomen op basis van Mendeliaanse principes.
Overmatig gebruik van herbiciden, pesticiden, antibiotica, enz. Heeft geresulteerd in selectie van resistente variëteiten in een kleinere tijdschaal. Dit zijn voorbeelden van evolutie door antropogene acties en bewijzen dat evolutie geen gericht proces is, maar een stochastisch proces gebaseerd op toevallige gebeurtenissen in de natuur en toevallige mutatie in de organismen.
