Informatie

Zijn sommige zintuigen voortgekomen uit andere zintuigen of worden ze als onafhankelijk beschouwd?


Zijn er evolutionaire verbanden tussen verschillende zintuigen, op zo'n manier dat het ene zintuig is geëvolueerd uit het andere of uit een gemeenschappelijke wortel, b.v. de mogelijkheid dat horen en voelen zijn afgeleid van een gemeenschappelijke wortel? Als er zulke evolutionaire paden zijn, zijn er dan pogingen om een ​​kaart te tekenen tussen verschillende zintuigen?


Horen en aanraken zijn beide voorbeelden van mechanosensatie, d.w.z. tastreceptoren worden geactiveerd door drukveranderingen en sensorische haarcellen (gehoor) worden geactiveerd door vloeiende bewegingen die worden geïnitieerd door geluidsgolven. Daarom denk ik dat het logisch is dat ze van een vergelijkbare oorsprong zijn geëvolueerd.

Aan de andere kant is het zien te wijten aan fotosensatie, die een heel andere fysiologie heeft, dus ik denk niet dat er enig bewijs is voor een vergelijkbare evolutionaire link, maar er kunnen (vrijwel zeker) overeenkomsten zijn in de manier waarop onze hersenen zijn geëvolueerd naar reageren op de verschillende zintuigen.


Zin in onzin: de evolutie van het gebruik van selenocysteïne in eiwitten

Een recente analyse van sequenties afgeleid van organismen in de Sargassozee heeft een verrassend andere reeks seleniumbevattende eiwitten onthuld dan die eerder werden gevonden in gesequenced genomen en suggereert dat het gebruik van selenocysteïne tijdens de evolutie door veel groepen organismen verloren is gegaan.

Naast de 20 aminozuren die universeel in eiwitten worden aangetroffen, worden in sommige groepen organismen nog twee andere aminozuren - pyrrolysine en selenocysteïne - in een klein aantal eiwitten ingebouwd. L-pyrrolysine is een C4-gesubstitueerd pyrroline-5-carboxylaat gehecht aan de ε-stikstof van lysine. L-seleno-cysteïne is identiek aan cysteïne maar met selenium dat zwavel vervangt. Pyrrolysine is tot nu toe alleen gevonden in enzymen die nodig zijn voor methanogenese in sommige archaebacteriën, wat een mogelijke rol in katalyse suggereert, maar de precieze rol van dit aminozuur is niet geïdentificeerd. Het seleniumatoom in selenocysteïne geeft een veel hogere reactiviteit dan cysteïne, omdat het door zijn lagere pKa (5,2) geïoniseerd kan blijven bij fysiologische pH. De meeste selenoproteïnen gebruiken hun hogere nucleofiele activiteit om redoxreacties te katalyseren, maar velen hebben geen bekende functie. De huidige studies van de evolutie van selenoproteïne vormen een van de belangrijke instrumenten die worden gebruikt om de functie van selenoproteïne volledig te identificeren en te categoriseren.

De Sargasso-zee (genoemd naar het sargassum-zeewier aan de oppervlakte) is een watermassa van 2 miljoen vierkante mijl in het midden van de Noord-Atlantische Oceaan bij Bermuda. De goed gedefinieerde fysische en geochemische eigenschappen, waaronder relatief lage nutriëntenniveaus, maakten het een aantrekkelijk doelwit voor een shotgun-sequencingproject dat een heel bioom bestrijkt - een verzameling onderling verbonden ecosystemen die typerend zijn voor een bepaalde fysieke omgeving [1]. Deze inspanning, het eerste 'biome sequencing project', vertegenwoordigt een nieuwe toepassing voor shotgun genome sequencing en is een belangrijk nieuw onderdeel van de moderne bio-informatica. Van de 1,2 miljoen genen die door deze benadering zijn geïdentificeerd, is het echter waarschijnlijk dat een kleine subset verkeerd is geannoteerd vanwege de aanwezigheid van in-frame nonsense codons, ofwel UGA of UAG, die in deze gevallen fungeren als codons voor respectievelijk selenocysteïne en pyrrolysine . In sommige archaea wordt het UAG-codon geherdefinieerd als een pyrrolysine-codon, waardoor deze organismen blijkbaar worden gedwongen te vertrouwen op slechts twee redundante signalen (UGA en UAA) voor translatiebeëindiging [2]. In veel bacteriën, sommige methanogene archaea en de meeste, zo niet alle dieren, kan het codon UGA worden gebruikt om de opname van selenocysteïne te specificeren en voor het beëindigen van de translatie. Naast UGA vereist de opname van selenocysteïne een extra cis-element in het gen en trans-werkende factoren.

Hoewel de opname van selenocysteïne veel wijder verspreid is dan die van pyrrolysine, is het nog steeds een evolutionair mozaïek. In feite hebben twee levensrijken - planten en schimmels - het systeem volledig gemeden - of misschien nooit verworven (tabel 1). Dus waarom blijft de opname van selenocysteïne bestaan ​​in sommige groepen organismen en niet in andere? Wat zijn de krachten die de evolutie van selenoproteïnen aansturen? In welke richting gaat de evolutie - zijn dieren bezig met het uitfaseren of geleidelijk invoeren van het gebruik van selenocysteïne? Er zijn nog geen antwoorden op deze vragen, maar een recente analyse van de grote Sargasso Sea-sequentiedataset door Vadim Gladyshev en collega's [3] aan de Universiteit van Nebraska, Lincoln, is een eerste stap in de richting van het vormgeven van onze kijk op de evolutie van selenoproteïne.


Zijn sommige zintuigen voortgekomen uit andere zintuigen of worden ze als onafhankelijk beschouwd? - Biologie

Evolutie vanuit het oogpunt van een virus
december 2007

adenovirus
De nieuwe ziekte die deze winter de ronde doet, klinkt als een Steven Spielberg-film in de maak: een verkoudheidsvirus, dat zich via toevallig contact verspreidt, muteert in een virulente vorm die in het ziekenhuis wordt opgenomen en soms zijn slachtoffers doodt. Vorige maand aangeprezen als de "killer cold", is Adenovirus-14 verre van fantasie, maar het is ook niet eng genoeg om een ​​kaskraker te maken. In de afgelopen 18 maanden heeft het virus slechts 10 doden veroorzaakt - 151 een kleine tol in vergelijking met de 36.000 die in een gemiddeld jaar door de griep worden veroorzaakt. Waarom heeft Adenovirus-14 de dreiging die in de krantenkoppen wordt geadverteerd niet waargemaakt? Evolutie helpt verklaren waarom sommige insecten moordenaars zijn, waarom andere niet, en welke kans een gemuteerd verkoudheidsvirus heeft om epidemische proporties aan te nemen.

Waar is de evolutie?
Om te begrijpen waarom sommige ziektekiemen virulent zijn, moeten we de wereld vanuit hun oogpunt bekijken. Voor ons kunnen ziekteverwekkende virussen en bacteriën boosdoeners zijn — indringers van ons lichaam — die, als kan worden gezegd dat ze enig doel hebben, het is om ons kwaad te doen. Maar als we ons perspectief naar hun schaal verschuiven, blijkt dat deze ziekteverwekkers evoluerende populaties van organismen zijn zoals alle andere, wiens leefgebied toevallig het menselijk lichaam is. Net als andere organismen worden deze ziektekiemen gevormd door natuurlijke selectie om te leven en zich met succes voort te planten. We beschouwen ze echter als ziekteverwekkers, omdat de middelen die ze hiervoor gebruiken (en die ze daarbij vernietigen) de cellen van ons eigen lichaam zijn. Veel van de eigenschappen die ons ziek maken tijdens een infectie, zijn eigenlijk pathogene aanpassingen - kenmerken die door natuurlijke selectie worden begunstigd en die deze ziektekiemen helpen zich te reproduceren en zich te verspreiden.

Neem als voorbeeld een unieke ecologische uitdaging waarmee veel ziekteverwekkers worden geconfronteerd: geschikte habitats kunnen schaars zijn en alarmerend ver weg. Plaats jezelf in de positie van een virus in zijn natuurlijke habitat - een menselijke gastheer. Je hebt een aantal cellen geïnfecteerd en bent erin geslaagd om je voort te planten, maar het immuunsysteem van de gastheer is nu op je af en zet het vuur hoger. Deze omgeving is niet meer zo gastvrij. Hoe kun je je afstammelingen naar een vriendelijker leefgebied krijgen (d.w.z. een nieuw, onbenut menselijk lichaam)? Zonder benen, vleugels, vinnen of een van de gebruikelijke middelen om zich voort te bewegen, zijn de vooruitzichten van uw nakomelingen om op eigen kracht een nieuwe gastheer te bereiken nihil. Natuurlijke selectie heeft ziekteverwekkers echter voorzien van een aantal stiekeme strategieën om de sprong naar een nieuwe gastheer te maken, waaronder:

    Druppeltransmissie wordt bijvoorbeeld doorgegeven wanneer een host per ongeluk op een andere niest. De griep wordt op deze manier overgedragen.

Pathogeenlijnen die deze uitdaging niet aangaan en nooit een nieuwe gastheer infecteren, zijn gedoemd. Ze zullen uitsterven wanneer hun menselijke gastheer sterft of wanneer het immuunsysteem de infectie vernietigt.

Aangezien overdracht een kwestie van leven of dood is voor pathogene geslachten, hebben sommige evolutionaire biologen zich hierop geconcentreerd als de sleutel om te begrijpen waarom sommigen zijn geëvolueerd tot moordenaars en anderen niet erger veroorzaken dan de sniffles. Het idee is dat er een evolutionaire afweging kan zijn tussen virulentie en overdracht. Beschouw een virus dat zijn menselijke gastheer meer dan de meesten uitbuit en dus meer nakomelingen produceert dan de meesten. Dit virus richt veel schade aan bij de gastheer, met andere woorden, het is zeer virulent. Vanuit het perspectief van het virus lijkt dit op het eerste gezicht een goede zaak, extra middelen betekenen extra nakomelingen, wat over het algemeen een hoge evolutionaire fitheid betekent. Als de virale reproductie de gastheer echter volledig uitschakelt, kan de hele strategie averechts werken: de ziekte kan voorkomen dat de gastheer naar buiten gaat en in contact komt met nieuwe gastheren waar het virus naartoe kan springen. Een slachtoffer van zijn eigen succes, de virale lijn zou kunnen uitsterven en een evolutionaire doodlopende weg worden. Dit niveau van virulentie is duidelijk geen goede zaak vanuit het perspectief van het virus.

Natuurlijke selectie compenseert deze afweging door te selecteren op pathogenen die virulent genoeg zijn om veel nakomelingen te produceren (die waarschijnlijk een nieuwe gastheer kunnen infecteren als de gelegenheid zich voordoet), maar niet zo virulent dat ze de huidige gastheer ervan weerhouden om hen kansen te bieden voor overdragen. Waar deze balans wordt gevonden, hangt gedeeltelijk af van de wijze van overdracht van het virus. Seksueel overdraagbare ziekteverwekkers worden bijvoorbeeld afgekeurd als ze hun gastheer te vroeg immobiliseren, voordat de gastheer de kans krijgt een nieuwe seksuele partner te vinden en de ziekteverwekker ongewild door te geven. Sommige biologen veronderstellen dat deze afweging helpt verklaren waarom seksueel overdraagbare infecties vaak van het aanhoudende soort zijn. Zelfs als dergelijke infecties de gastheer uiteindelijk doden, doen ze dat pas na vele jaren, waarin de ziekteverwekker mogelijk een nieuwe gastheer kan infecteren.

Aan de andere kant zijn ziekten zoals cholera (die extreme diarree veroorzaakt) in veel situaties vrij om te evolueren naar een hoog niveau van virulentie. Cholera-slachtoffers worden al snel geïmmobiliseerd door de ziekte, maar ze worden verzorgd door anderen die hun afval wegdragen, hun vuile kleren schoonmaken en, in het proces, de bacterie overbrengen naar een watervoorziening waar het door nieuwe gastheren kan worden opgenomen. Op deze manier kunnen zelfs virulente cholera-stammen die onmiddellijk een gastheer treffen, gemakkelijk worden overgedragen naar een nieuwe gastheer. Dienovereenkomstig heeft cholera een hoog niveau van virulentie ontwikkeld en kan zijn gastheer slechts een paar uur nadat de symptomen beginnen, doden.

Hoewel de transmissiemodus verre van de enige factor is die van invloed is op hoe virulentie zich ontwikkelt, is het immuniteitsniveau van de gastheerpopulatie, de verspreiding van de gastheren en of de gastheer bijvoorbeeld andere infecties heeft ook van belang.151 deze sleutel Een deel van de ecologie van de ziekteverwekker helpt duidelijk te maken waarom sommige ziekten dodelijk zijn. Wat nog belangrijker is, het suggereert hoe we de evolutie van pathogenen kunnen beïnvloeden in de richting van minder virulente stammen. In situaties waar hoge virulentie gekoppeld is aan hoge transmissiesnelheden (bijv. cholera), kan het verminderen van transmissiesnelheden (bijv. door betere waterzuivering) minder virulente vormen bevoordelen. Het idee is om een ​​situatie te creëren waarin hypervirulente stammen die hun gastheren spoedig doden of immobiliseren, nooit de kans krijgen om nieuwe gastheren te infecteren en in evolutionaire doodlopende wegen worden omgezet. In feite hebben biologen dit fenomeen in Zuid-Amerika waargenomen: toen cholera landen met slechte waterzuivering binnenviel, werden de stammen virulenter, terwijl geslachten die gebieden met betere sanitaire voorzieningen binnenvielen, evolueerden om minder schadelijk te zijn.

En dat brengt ons terug bij Adenovirus-14. Adenovirussen worden overgedragen via de lucht of via contact. We zouden kunnen verwachten dat dit soort overdracht een redelijk gezonde gastheer vereist (iemand die naar buiten gaat en in contact komt met anderen) en dus moet selecteren tegen virulente stammen. Adenovirussen zijn inderdaad zelden moordenaars, maar in de nabije omgeving, bijvoorbeeld in de militaire kazerne, waar adenovirus-14 een bijzonder probleem is geweest, kunnen de barrières voor overdracht worden verlaagd. Dit zou de deur kunnen openen voor de evolutie van meer virulente soorten. Militair personeel is echter bezig deze deur weer dicht te duwen. Op de luchtmachtbasis Lackland, waar de ernstigste uitbraak van adenovirus-14 heeft plaatsgevonden, dragen bredere tests, meer handenwasstations, meer aandacht voor ontsmetting en isolatie van patiënten bij aan het verminderen van de overdracht van de ziekte en, in het proces, , kan de evolutie van minder virulente stammen van het virus bevorderen.

    Ewald, P.W. (1996). Bewaken tegen de gevaarlijkste opkomende pathogenen: inzichten uit de evolutionaire biologie. Opkomende infectieziekten 2(4):245-257.

Evolution-bronnen begrijpen:

Discussie- en uitbreidingsvragen

    . Leg uit hoe een mutatie waardoor een virus meer kopieën van zichzelf kan maken, zich zou verspreiden door een populatie van virussen die in één persoon leven. Zorg ervoor dat u de begrippen variatie, selectie en overerving in uw uitleg opneemt.

. Beschrijf welke factoren de evolutionaire fitheid van een virus als Adenovirus-14 zouden vergroten.

Gerelateerde lessen en leermiddelen

    : In deze korte video voor groep 9-12 beschrijft evolutiebioloog Paul Ewald strategieën om de virale evolutie te beheersen.

    Gevallen van 'bootcamp griep' vallen op bij Lackland AFB. (2007, 3 december). AP Texas Nieuws.
    Ontvangen op 4 december 2007, van Houston Chronicle


2. Conceptuele scheidingen en unificaties van evolutie en ontwikkeling

Een van de meest centrale onderwerpen van de vroege biologiefilosofie in de jaren zestig en zeventig was de poging om een ​​geschikt conceptueel kader te ontwikkelen dat de scheiding tussen ontwikkeling en evolutie zou ondersteunen, in overeenstemming met de centrale veronderstelling van de moderne synthese dat evolutie een verandering in alleen de genetische samenstelling van populaties (Dobzhansky 1951: 16 zie ook Charlesworth et al. 2017). Dit betekent, als gevolg daarvan, dat ontwikkeling niet (of niet op significante wijze) een causaal effect heeft op de evolutie. In de loop van de decennia is deze veronderstelling ondersteund door het historisch invloedrijke conceptuele onderscheid tussen naaste oorzaken en uiteindelijke oorzaken (Mayr 1961).

2.1 Het naaste-ultieme onderscheid

Het duale raamwerk "proximate vs. ultimate" biedt een kwalitatief onderscheid van biologische causaliteit (voor verwante onderscheidingen, zie J. Baker 1938 Tinbergen 1951, 1963). Het stelt dat biologen die naaste oorzaken bestuderen, hoe-vragen stellen over individuele ontwikkelingsprocessen. Functionele biologen die geïnteresseerd zijn in dergelijke nabije oorzaken bestuderen dus hoe systemen werken. In plaats daarvan stellen evolutionaire biologen die de uiteindelijke oorzaken bestuderen, waarom-vragen, zoals waarom fylogenese bepaalde evolutionaire functies heeft voortgebracht. Volgens dit onderscheid lijken nabije oorzaken, althans op het eerste gezicht, op Aristotelische efficiënte oorzaken, terwijl uiteindelijke oorzaken op Aristotelische eindoorzaken lijken. Om dit onderscheid te illustreren, haalt Mayr (1961) een voorbeeld van vogelmigratie aan. Migratie kan worden bestudeerd door te vragen hoe vogels migreren (d.w.z. hoe ze vaardigheden zoals navigatie ontwikkelen) of waarom ze migreren (d.w.z. vanwege welk selectief voordeel). Deze twee onderzoeken worden zowel belangrijk als complementair geacht. Ze moeten echter als onderscheiden van elkaar worden behandeld.

Het proximaal-ultieme onderscheid kan een epistemische of ontologische lezing worden gegeven. Ten eerste hebben auteurs het geïnterpreteerd als een onderscheid tussen verschillende soorten verklaringen (Amundson 2005 Calcott 2013 Scholl & Pigliucci 2015). Deze epistemische lezing houdt in dat hoe vragen niet kunnen worden beantwoord door verklaringen die ultieme oorzaken aanhalen (d.w.z. een verhaal van aanpassing vertellen) en dat waarom vragen niet kunnen worden beantwoord door verklaringen die naaste oorzaken aanhalen (d.w.z. een verhaal vertellen over de ontwikkeling van eigenschappen). Ten tweede hebben auteurs dit onderscheid geïnterpreteerd als een onderscheid tussen verschillende ontologische klassen van oorzaken die werken in ontogenetische en fylogenetische processen (Laland et al. 2013a). Deze ontologische lezing wordt theoretisch ondersteund door Weismanns concept van de scheiding van kiemlijn en soma, dat een scheidslijn vormt tussen twee verschillende klassen van oorzaken. Tot op de dag van vandaag hebben biologen en filosofen geen consensus bereikt over hoe de verdeling "bijna-ultiem" of "waarom-waarom" precies moet worden begrepen, epistemisch of ontologisch (Francis 1990 Dewsbury 1992, 1999 Sterelny 1992 Beatty 1994 Ariew 2003). Ondanks dit gebrek aan overeenstemming is dit raamwerk toegepast op verschillende gebieden, van evolutionaire biologie (EO Wilson 1975 [2000: 23]), evolutionaire psychologie (Daly & Wilson 1978 Crawford 1998) en gedragsecologie (Morse 1980: 92&ndash95) tot menswetenschappen , zoals in menselijke samenwerking (Marchionni & Vromen 2009) en ontwikkelingspsychologie (Lickliter & Berry 1990). Vooral in de evolutionaire biologie heeft het lange tijd bijgedragen aan de mainstream causale redenering, zelfs onder evolutionaire biologen die geïnteresseerd zijn in ontwikkelingsprocessen (zie bijvoorbeeld Maynard Smith 1982: 6).

2.2 De integratie van naaste en uiteindelijke oorzaken

Er is voortdurend kritiek geweest op het bijna-ultieme onderscheid (sinds zelfs vóór mei 1961), en op het onderliggende idee om de verklarende of causale relevantie van ontwikkeling voor evolutie te verlagen. Meer recentelijk kwam de discussie over dit onderwerp in een stroomversnelling door nieuwe bevindingen op gebieden zoals epigenetica, evo-devo en nicheconstructietheorie (Thierry 2005 Laland et al. 2011, 2013a, 2013b Haig 2011, 2013 Scott-Phillips et al. 2011 Dickins & Rahman 2012 Guerrero-Bosagna 2012 Calcott 2013 Dickins & Barton 2013 Gardner 2013 Mesoudi et al. 2013 Martínez & Esposito 2014 Scholl & Pigliucci 2015 Baedke 2018 Uller & Laland 2019). In deze context beweren sommige geleerden dat het bijna-ultieme onderscheid "het middelpunt vormt van enkele van de hevigste debatten van de hedendaagse biologie" (Laland et al. 2011: 1512) over de rol van ontwikkelingsplasticiteit, nicheconstructie en inclusieve overerving voor evolutionaire trajecten. Deelnemers aan dit debat hebben betoogd dat we, vanwege verschillende epistemische of heuristische redenen, Mayr's proximale-ultieme onderscheiding (Scott-Phillips et al. 2011 Dickins & Barton 2013) of een herziene of geherinterpreteerde vorm ervan (Scholl & Pigliucci 2015) moeten behouden Otsuka 2015), uitbreiden met een derde tussenvorm van verklaringen (Haig 2013), of vervangen door een concept van &lsquoreciprocal causation&rsquo (Laland et al. 2011, 2013a, 2013b, 2015 Mesoudi et al. 2013). In lijn met eerder filosofisch werk (Oyama 1985 Keller 2010 Griffiths & Stotz 2013), zou het laatste idee van wederzijdse causaliteit het mogelijk moeten maken om de feedbackprocessen tussen causale factoren in evoluerende systemen te beschrijven. Dit omvat het vermogen van organismen tot fenotypische plasticiteit of, meer specifiek, hun activiteiten om selectiedruk te veranderen. Paradigmatische feedbackgevallen zijn nicheconstructiegedrag van organismen die hun omgeving wijzigen en zo de natuurlijke selectiedruk vormgeven die op hen inwerkt.Met andere woorden, wederzijdse causaliteit houdt in dat organismen niet alleen effecten zijn van adaptieve processen, maar ook causale startpunten van evolutionaire trajecten. In die zin pleit dit kader tegen de causale en/of verklarende asymmetrie-claim van het proximaal-ultieme onderscheid. Het benadrukt de belangrijke rol van ontwikkeling voor evolutie.

Tegen deze nieuwe benadering hebben wetenschappers betoogd dat wederzijdse causaliteit in feite geen conceptuele uitdagingen vormt voor de evolutionaire biologie, zoals het al geruime tijd geleden in het veld is opgenomen (Svennson 2018). Een echte uitdaging is echter om dit idee te ontwikkelen tot een methodologisch verantwoord raamwerk dat het bestuderen en modelleren van complexe niet-lineaire organisme-omgevingsrelaties mogelijk maakt. Anderen hebben twijfels gezaaid over de centrale causale rol die de eenheid van het organisme verondersteld wordt te spelen in dit wederkerigheidskader (Baedke 2019a), of vroegen zich af of deze conceptualisering in feite alle causale afhankelijkheidsrelaties kan omvatten die van belang zijn voor de evolutionaire biologie (MartÃnez & Esposito 2014 Scholl & Pigliucci 2015). Bovendien voerden sommigen aan dat ook dit raamwerk steunt op de dichotomie tussen ontwikkeling en evolutie (Dickins & Barton 2013 Martínez & Esposito 2014) en dat het niet bevorderlijk is voor succesvolle biologische wetenschap, aangezien het niet leidt tot falsifieerbare vragen (Dickins & Rahman 2012 ) en laat naaste en uiteindelijke verklaringen in elkaar overlopen, zodat hun onderscheid betekenisloos wordt (Gardner 2013 moet echter worden vermeld dat dit het eigenlijke doel van deze benadering zou kunnen zijn). Meer in het algemeen is gevraagd dat voorstanders van deze benadering meer conceptuele verduidelijkingen zouden geven over wat wederzijdse causaliteit eigenlijk zou moeten betekenen (Buskell 2019).

Naast het onderscheiden van ontwikkeling en evolutie op een kwalitatieve manier als nabije en ultieme causale processen, is een minder gebruikelijke poging om de twee kwantitatief te onderscheiden (of te relateren). Hier is vooral onderscheid gemaakt op basis van de snelheden of tijdschalen waarop verschillende ontwikkelings- en biologische processen plaatsvinden (zie de instapniveaus van organisatie in de biologie). Conrad H. Waddington (1957) ontwikkelde bijvoorbeeld een hiërarchisch model van tijdschalen dat biochemische processen op lagere moleculaire organisatieniveaus omvat met een hogere snelheid, middelmatige ontwikkelingsprocessen op een gemiddeld niveau en evolutionaire processen op hogere niveaus met een langzamer tempo. Volgens een dergelijke opvatting zijn evolutionaire processen eenvoudigweg processen die plaatsvinden met een ander tempo en dus op een ander niveau dan ontwikkelingsprocessen. Ze verschillen dus geleidelijk in plaats van in natura. Op snelheid gebaseerde onderscheidingen zijn beschreven als consistent met het ultiem-nabije raamwerk (wanneer het wordt geïnterpreteerd als een die verschillende tijdschalen van fenotypische verandering onderscheidt, zie Francis 1990 Haig 2013) of als verschillend van proximaal-ultieme onderscheidingen (Baedke & Mc Manus 2018) . Daarnaast zijn tijdschaalconceptualisaties (of schaalgrootte) toegepast voor het ontwikkelen van methodologieën en multischaalmodellering die onder meer ontwikkelings- en evolutionaire processen integreren (S. Levin 1992 Green & Batterman 2017 Duckworth 2019).


Wat hebben zintuigen gemeen?

Cellen hebben over het algemeen het vermogen om aspecten van hun omgeving te testen. Meercellige organismen hebben echter de uitdaging van differentiële blootstelling van cellen aan externe en interne omgevingen en de mogelijkheid om cellen met gespecialiseerde sensorische functies te hebben. Sensorische structuren die deel uitmaken van de epidermis zijn te vinden in alle dierlijke phyla vanaf neteldieren. Bij neteldieren en sommige basale bilaterale groepen (bijvoorbeeld acoels, platyhelminths en nemertines), bestaan ​​​​sensorische structuren uit "naakte" sensorische neuronen waarvan de dendriet wordt gevormd door een gemodificeerd cilium (Chia en Koss 1979 Wright 1992). Cellichamen van sensorische neuronen zijn vaak verzonken onder het niveau van de epidermis of kunnen zich zelfs in het centrale zenuwstelsel bevinden. Van deze "naakte" sensorische neuronen onderscheidt men sensilla en sensorische organen. Sensilla vormen individuele sensorische neuronen, of kleine arrays van sensorische neuronen, geïntegreerd met gespecialiseerde niet-neuronale cellen die typisch functioneren in bepaalde sensorische modaliteiten - lichtontvangst, mechanoreceptie (auditieve/traagheid/aanraking/stretch/vibratie) en chemoreceptie (smaak/geur). Zintuigen ten slotte zijn grote verzamelingen van sensorische neuronen en niet-neuronale cellen die macroscopische structuren vormen. In sommige gevallen, zoals de samengestelde ogen en gehoororganen van geleedpotigen, zijn reeksen aaneengesloten sensilla geïntegreerd in grote sensorische organen. In deze visie bestaan ​​"zintuigorganen" al bij neteldieren, in de vorm van ogen en statocysten, ondanks het ontbreken van mesoderm dat vaak wordt aangeroepen als een vereiste voorwaarde voor orgaansystemen. Hoogontwikkelde sensorische organen zijn wijdverbreid en bestaan ​​voor alle sensorische modaliteiten in bilaterianen. In veel gevallen bestaan ​​sensorische organen en sensilla naast naakte sensorische neuronen in hetzelfde dier.

De sensorische neuronen van een sensorisch orgaan of sensillum dragen gewoonlijk trilhaartjes en/of microvillar-structuren op hun apicale oppervlakken en deze oppervlakken worden vaak gemodificeerd tot complexe membraankenmerken (Fain 2003). Fotoreceptie en chemoreceptie omvatten zeven-pass transmembraan G-eiwit-gekoppelde receptoren (GPCR's), en membraangebonden ionkanalen transduceren mechanische stimuli (andere sensorische celtypen kunnen ionische concentraties of elektrische velden detecteren). Dergelijke sensorische neuronen communiceren vervolgens door elektrische potentiaal, hetzij via axonen die componenten zijn van de sensorische cellen zelf (de typische toestand van ongewervelde dieren), of via synapsen op de cellichamen naar aangrenzende neurale cellen (een veelvoorkomende aandoening van gewervelde dieren, zoals in de haarcellen van de binnenoor).

Het is belangrijk op te merken dat niet alle GPCR's betrokken zijn bij zintuigen of zintuiglijke waarneming. Meerdere onafhankelijke klassen van deze receptoren zijn betrokken bij synaptische, hormonale en ontwikkelingssignalering intern in het organisme (bijv. http://www.sdbonline.org/fly/aignfam/gpcr.htm), en de proliferatie van meerdere klassen GPCR's lijkt een kritisch onderscheidend kenmerk van dieren te zijn in vergelijking met andere eukaryoten (//drnelson.utmem.edu/MHEL.7TM.html). Zintuigen onderscheiden zich dus door de specifieke toepassing van GPCR's op externe chemische en fotoreceptie.

Er zijn gedeelde aspecten van ontwikkelingsgenexpressie in zintuigen over de bilaterale boom en over klassen van sensorische structuren in een enkel dier. Bilaterale gegevens worden eerst besproken, vervolgens onderzoeken we hoe deze op bilaterale basis gebaseerde gevolgtrekkingen uitpakken in vergelijking met de beperkte informatie over cnidarians en spons. Zoals eerder opgemerkt, is ons primaire doel om het bereik van meercellige sensorische structuren te behandelen in plaats van naakte sensorische cellen of eenvoudige sensilli.


Convergente evolutie

In de evolutionaire biologie is convergente evolutie het proces waarbij organismen die niet nauw verwant zijn (niet monofyletisch), onafhankelijk vergelijkbare eigenschappen ontwikkelen als gevolg van aanpassing aan vergelijkbare omgevingen of ecologische niches.

Het is het tegenovergestelde van divergente evolutie, waarbij verwante soorten verschillende eigenschappen ontwikkelen.

Op moleculair niveau kan dit gebeuren als gevolg van willekeurige mutatie die geen verband houdt met adaptieve veranderingen, zie aantrekkingskracht van lange takken.

In culturele evolutie is convergente evolutie de ontwikkeling van vergelijkbare culturele aanpassingen aan vergelijkbare omgevingsomstandigheden door verschillende volkeren met verschillende voorouderlijke culturen.

Een voorbeeld van convergente evolutie is de gelijkaardige aard van de vlucht/vleugels van insecten, vogels, pterosauriërs en vleermuizen.

Alle vier hebben dezelfde functie en zijn vergelijkbaar qua structuur, maar elk is onafhankelijk geëvolueerd.

Sommige aspecten van de ooglens evolueerden ook onafhankelijk bij verschillende dieren.

Convergente evolutie is vergelijkbaar met, maar te onderscheiden van, de verschijnselen van evolutionaire relais en parallelle evolutie.

Evolutionair relais verwijst naar onafhankelijke soorten die vergelijkbare kenmerken verwerven door hun evolutie in vergelijkbare ecosystemen, maar niet tegelijkertijd (bijvoorbeeld rugvinnen van uitgestorven ichthyosaurussen en haaien).

Parallelle evolutie vindt plaats wanneer twee onafhankelijke soorten samen evolueren in dezelfde ecoruimte en vergelijkbare kenmerken krijgen (uitgestorven browsepaarden en uitgestorven paleotheren).

Structuren die het resultaat zijn van convergente evolutie worden analoge structuren of homoplasieën genoemd. Ze moeten worden gecontrasteerd met homologe structuren, die een gemeenschappelijke oorsprong hebben.


Wetenschappelijk recht versus theorie en feiten

Veel mensen denken dat als wetenschappers bewijs vinden dat een hypothese ondersteunt, de hypothese wordt opgewaardeerd tot een theorie en als de theorie correct wordt bevonden, wordt deze opgewaardeerd tot een wet. Zo werkt het echter helemaal niet. Feiten, theorieën en wetten &mdash evenals hypothesen &mdash zijn afzonderlijke onderdelen van de wetenschappelijke methode. Hoewel ze kunnen evolueren, worden ze niet geüpgraded naar iets anders.

"Hypothesen, theorieën en wetten zijn als appels, peren en kumquats: de ene kan niet in de andere groeien, hoeveel kunstmest en water er ook worden aangeboden", aldus de Universiteit van Californië. Een hypothese is een beperkte verklaring van een fenomeen, een wetenschappelijke theorie is een diepgaande verklaring van het waargenomen fenomeen. Een wet is een verklaring over een waargenomen fenomeen of een verenigend concept, volgens de Kennesaw State University.

"Er zijn vier belangrijke concepten in de wetenschap: feiten, hypothesen, wetten en theorieën", vertelde Coppinger aan WordsSideKick.com.

Hoewel wetenschappelijke wetten en theorieën worden ondersteund door een grote hoeveelheid empirische gegevens, geaccepteerd door de meerderheid van wetenschappers binnen dat gebied van wetenschappelijke studie en helpen om het te verenigen, zijn ze niet hetzelfde.

"Wetten zijn beschrijvingen & vaak wiskundige beschrijvingen & mdash van natuurlijke fenomenen, bijvoorbeeld Newton's Law of Gravity of Mendel's Law of Independent Assortment. Deze wetten beschrijven eenvoudigweg de waarneming. Niet hoe of waarom ze werken, zei Coppinger.

Coppinger wees erop dat de wet van de zwaartekracht in de 17e eeuw werd ontdekt door Isaac Newton. Deze wet beschrijft wiskundig hoe twee verschillende lichamen in het universum met elkaar omgaan. De wet van Newton legt echter niet uit wat zwaartekracht is of hoe het werkt. Pas drie eeuwen later, toen Albert Einstein de relativiteitstheorie ontwikkelde, begonnen wetenschappers te begrijpen wat zwaartekracht is en hoe het werkt.

"De wet van Newton is nuttig voor wetenschappers omdat astrofysici deze eeuwenoude wet kunnen gebruiken om robots op Mars te laten landen. Maar het verklaart niet hoe zwaartekracht werkt, of wat het is. Op dezelfde manier beschrijft de Wet van Onafhankelijk Assortiment van Mendel hoe verschillende eigenschappen zijn doorgegeven van ouder op nageslacht, niet hoe of waarom het gebeurt," zei Coppinger.

Een ander voorbeeld van het verschil tussen een theorie en een wet is het geval van Gregor Mendel. Mendel ontdekte dat twee verschillende genetische eigenschappen onafhankelijk van elkaar in verschillende nakomelingen voorkomen. "Toch wist Mendel niets van DNA of chromosomen. Pas een eeuw later ontdekten wetenschappers DNA en chromosomen en ontrafelde de biochemische verklaring van de wetten van Mendel. Pas toen legden wetenschappers, zoals TH Morgan die met fruitvliegen werkt, de Law of Independent Assortment met behulp van de theorie van chromosomale overerving. Nog steeds is dit de universeel aanvaarde verklaring (theorie) voor de wet van Mendel, "zei Coppinger.

Het verschil tussen wetenschappelijke wetten en wetenschappelijke feiten is iets moeilijker te definiëren, hoewel de definitie belangrijk is. Feiten zijn eenvoudige, fundamentele observaties waarvan is aangetoond dat ze waar zijn. Wetten zijn algemene observaties over een relatie tussen twee of meer dingen in de natuurlijke wereld. De wet kan volgens NASA gebaseerd zijn op feiten en geteste hypothesen.

Bijvoorbeeld: "Er staan ​​vijf bomen in mijn tuin" wordt als een feit beschouwd omdat het een simpele bewering is die kan worden bewezen. "De appels vallen van de boom in mijn achtertuin en niet omhoog" is een wet omdat het beschrijft hoe twee dingen in de natuur zich gedragen die in een bepaalde omstandigheid zijn waargenomen. Als de omstandigheden veranderen, verandert de wet. In het vacuüm van de ruimte kan de appel bijvoorbeeld omhoog drijven van de boom in plaats van naar beneden.


De evolutionaire biologie van altruïsme

Ik heb deze kerstdag veel over deze vragen nagedacht en mijn observaties gefilterd door de lens van al het opwindende wetenschappelijke onderzoek over de evolutionaire biologie van altruïsme dat dit jaar is gerapporteerd.

Het beoefenen van liefde en vriendelijkheid voor anderen komt jou, je familie, je sociale netwerk en je gemeenschap in het algemeen ten goede. Zelfs als je je 'egoïstisch' voelt, kan onbaatzuchtig gedrag het verstandigste zijn om te doen. Als u op de lange termijn een concurrentievoordeel wilt hebben, bevestigt de wetenschap dat altruïsme, mededogen en samenwerking allemaal belangrijke ingrediënten zijn voor uw succes.

2012 was een kenmerkend jaar voor wetenschappelijke vooruitgang in het begrijpen van de evolutionaire biologie achter altruïsme, mededogen en het belang van gemeenschap. Neurowetenschappers hebben enorme vooruitgang geboekt bij het begrijpen van ons 'sociale brein', dat bestaat uit structuren en circuits die ons helpen elkaars bedoelingen, overtuigingen, verlangens te begrijpen en ons gepast te gedragen.

In dit artikel zal ik de punten tussen al dit onderzoek verbinden en een tijdlijn creëren die hopelijk een hulpmiddel zal zijn bij het zoeken naar manieren om meer liefdevolle vriendelijkheid in onze samenleving en minder geweld en bloedvergieten te creëren.

Eerste Kerstdag 2012

Ik werd vroeg wakker deze kerstochtend. Terwijl ik wachtte tot het water kookte, zag ik een boek met de titel "Essays van E.B. Wit" op de keukentafel en begon er doorheen te bladeren. Ik stuitte op een essay genaamd Eenheid welke EB White schreef in 1960. Ik had de laatste tijd veel wetenschappelijke artikelen gelezen over het evolutionaire belang van gemeenschap, samenwerking en empathie en de woorden uit zijn essay sloegen aan:

“De meeste mensen denken bij vrede aan een toestand waarin er niets slechts gebeurt, of dat er niets gebeurt. Maar als vrede ons wil overvallen en ons het geschenk van sereniteit en welzijn wil maken, zal het de staat moeten zijn van Something Good Happening. Wat is dit goede ding? Ik denk dat het de evolutie van de gemeenschap is.”

Mijn moeder heeft een traditie van 24 december om de dag door te brengen met haar goede vriend en buurman in "The Haven", een lokale voedselbank. Ze delen voedsel uit aan individuen en families in de gemeenschap die in nood zijn. Gisteravond ze kwam thuis met hartverwarmende (en hartverscheurende) verhalen van verschillende mensen die die dag naar de voedselbank waren gekomen. Mijn moeder beschouwt werken in The Haven niet als "vrijwilligerswerk", of een offer. Niet omdat ze heilig is, of meer altruïstisch dan Mijn moeder realiseerde zich lang geleden dat ze zich tijdens de feestdagen beter voelde om contact te maken met andere mensen in de gemeenschap uit alle lagen van de bevolking dan om de hele dag thuis bij het vuur te zitten met familie en zich te overgeven. Wetenschappers blijven bevestigen dat haar empirische bevindingen en intuïties kunnen worden gestaafd in een laboratorium of klinische studies.

De evolutionaire biologie van altruïsme

In 1975 publiceerde Harvard-bioloog E.O. Wilson: sociobiologie, die destijds door de meeste mensen werd gezien als de belangrijkste evolutietheorie sinds Over de herkomst van soorten. Darwins theorie van natuurlijke selectie en de 'survival of the fittest' impliceerde een machiavellistische wereld waarin individuen zich een weg naar de top baanden. Wilson bood een nieuw perspectief, namelijk dat bepaalde soorten sociaal gedrag, waaronder altruïsme, vaak genetisch geprogrammeerd zijn in een soort om hen te helpen overleven.

In de context van Darwins theorie van 'eerg man voor zichzelf' Natuurlijke selectie, dit soort onbaatzuchtigheid of altruïsme klopte niet. EO Wilson loste de paradox op met een ‘een voor allen en allen voor een' theorie genaamd "kin selection".

Volgens de verwantschapsselectietheorie zouden altruïstische individuen de overhand krijgen omdat de genen die zij met verwanten deelden, zouden worden doorgegeven. Omdat de hele clan deel uitmaakt van de genetische overwinning van enkelen, werd het fenomeen van heilzaam altruïsme bekend als 'inclusieve fitness'. In de jaren negentig was dit een kernconcept geworden van biologie, sociologie en zelfs poppsychologie.

Als homoseksueel die in de jaren tachtig uit de kast kwam, voelde ik altijd een zeer hechte 'familiale' band met mijn leeftijdsgenoten. De LGBT-gemeenschap was mijn clan en ik was loyaal aan elk lid van mijn groep die de moed had om uit de kast te komen. Halverwege de jaren 80 schreef ik een universiteitskrant over: Sociobiologie en homoseksualiteit. Ik had altijd een probleem met E.O. Wilson's ideeën over familieselectie en altruïsme gebaseerd op genetica. Dit werd herbevestigd toen ik eind jaren 80 bij ACT-UP kwam werken en getuige was van fel altruïsme in actie zonder genetische banden toen we een coalitie vormden en de straat op gingen.

In 2010 is E. O. Wilson kondigde aan dat hij de kin-selectietheorie die hij decennialang had ontwikkeld, niet langer onderschreef. Dit veroorzaakte grote opschudding in kringen van evolutiebiologen. Hij erkende dat volgens de verwantentheorie dat altruïsme ontstaat wanneer de 'gever' een genetisch belang heeft bij het spel. Maar na een wiskundige beoordeling van de natuurlijke wereld, besloten Wilson en zijn collega's aan de Harvard University dat altruïsme zich ontwikkelde voor het welzijn van de gemeenschap in plaats van voor het welzijn van individuele genen. Zoals Wilson het uitdrukte, domineren samenwerkende groepen groepen die niet samenwerken.

Het nieuwe onderzoek van Wilson geeft aan dat zelfopoffering om de genen van een relatie te beschermen niet de evolutie aanjaagt. In menselijke termen is familie niet zo belangrijk, nu altruïsme ontstaat om sociale groepen te beschermen, of ze nu verwant zijn of niet. Ik denk dat dit voor ons allemaal belangrijk is om te onthouden als we proberen onze verschillen te verenigen en te overbruggen. Een waarschuwing hier, plakken te veel met de groep kan ook een slechte zaak zijn.

Wanneer mensen met elkaar wedijveren, zijn ze egoïstisch, maar wanneer groepsselectie belangrijk wordt, treedt het altruïsme dat kenmerkend is voor menselijke samenlevingen in werking, zegt Wilson. “We zijn misschien de enige soort die intelligent genoeg is om een ​​balans te vinden tussen selectie op individueel en groepsniveau, maar we zijn er verre van perfect in. Het conflict tussen de verschillende niveaus kan de grote drama's van onze soort voortbrengen: de allianties, de liefdesaffaires en de oorlogen."

Wetenschappers bevestigen dat we moeten samenwerken om te overleven.

In november 2012 werd Wilsons theorie ondersteund door Michael Tomasello en onderzoekers van de afdeling Ontwikkelings- en Vergelijkende Psychologie van het Max Planck Instituut voor Evolutionaire Antropologie. Hun onderzoek, gepubliceerd door Huidige antropologie biedt een verklaring waarom mensen veel meer geneigd zijn om samen te werken dan hun naaste evolutionaire verwanten.

De heersende wijsheid over waarom dit waar is, is lange tijd gericht geweest op het idee van altruïsme: we doen ons best om aardige dingen voor andere mensen te doen, soms zelfs persoonlijk succes opofferen voor het welzijn van anderen.Moderne theorieën over coöperatief gedrag suggereren dat onbaatzuchtig handelen in het moment de altruïst een selectief voordeel oplevert in de vorm van een soort van terugverdieneffect.

De auteurs van de studie stellen dat mensen coöperatieve vaardigheden ontwikkelden omdat het in hun wederzijds belang was om goed met anderen samen te werken - praktische omstandigheden dwongen hen vaak om met anderen samen te werken om aan voedsel te komen. Met andere woorden, altruïsme is niet de reden waarom we samenwerken, we moeten samenwerken om te overleven, en we zijn altruïstisch tegenover anderen omdat we ze nodig hebben om te overleven.

Eerdere theorieën vonden de oorsprong van samenwerking in kleine groepen of in grote, geavanceerde samenlevingen. Gebaseerd op resultaten van cognitieve en psychologische experimenten en onderzoek naar menselijke ontwikkeling, biedt deze studie een uitgebreid overzicht van de evolutie van samenwerking als een proces in twee stappen, dat begint in kleine groepen jager-verzamelaars en complexer wordt en cultureel ingeburgerd raakt in grotere samenlevingen later.

De auteurs baseren hun theorie van mutualistische samenwerking op het principe van onderlinge afhankelijkheid. Ze speculeren dat het op een bepaald moment in onze evolutie noodzakelijk werd voor mensen om samen te foerageren, wat betekende dat elk individu een direct belang had in het welzijn van zijn of haar partners. Individuen die goed konden coördineren met hun mede-verzamelaars, en hun gewicht in de groep zouden trekken, hadden meer kans om te slagen.

In deze context van onderlinge afhankelijkheid hebben mensen speciale coöperatieve vermogens ontwikkeld die andere apen niet bezitten, waaronder het eerlijk verdelen van de buit, het communiceren van doelen en strategieën en het begrijpen van iemands rol in de gezamenlijke activiteit als gelijkwaardig aan die van een ander.

Naarmate samenlevingen groter en complexer werden, werden hun leden nog afhankelijker van elkaar. In wat de auteurs van deze studie definiëren als een tweede evolutionaire stap, werden deze samenwerkingsvaardigheden en impulsen op grotere schaal ontwikkeld toen mensen te maken kregen met concurrentie van andere groepen. Mensen werden meer 'groepsgericht' en identificeerden zich met anderen in hun samenleving, zelfs als ze hen niet persoonlijk kenden. Dit nieuwe gevoel van verbondenheid zorgde voor culturele conventies, normen en instellingen die gevoelens van sociale verantwoordelijkheid stimuleerden en structureerden.

Ons "sociale brein" kan een specifieke regio hebben die vast verbonden is om te delen.

Onderzoek verschenen in het tijdschrift van 24 december 2012 Natuur Neurowetenschap ontdekte dat hoewel een aap het er waarschijnlijk nooit mee eens zal zijn dat het beter is om te geven dan te ontvangen, ze in een bepaald hersengebied wel een beloning krijgen door aan een andere aap te geven.

Het experiment bestond uit een taak waarbij rhesusapen de controle hadden over of zij, of een andere aap, een straal vruchtensap zouden krijgen. Volgens een nieuw onderzoek door het Duke Institute for Brain Sciences en het Center for Cognitive Neuroscience bleken drie verschillende delen van de hersenen betrokken te zijn bij het afwegen van voordelen voor jezelf tegen voordelen voor de ander. Dit onderzoek, geleid door Michael Platt, is een ander stukje van de puzzel terwijl neurowetenschappers zoeken naar de wortels van liefdadigheid, altruïsme en ander sociaal gedrag bij onze soort en anderen.

Er zijn twee stromingen geweest over hoe het sociale beloningssysteem is opgezet, zei Platt. "De ene stelt dat er generieke circuits voor beloningen zijn die zijn aangepast aan ons sociale gedrag omdat het mensen en andere sociale dieren zoals apen hielp gedijen. Een andere school stelt dat sociaal gedrag zo belangrijk is voor mensen en andere zeer sociale dieren zoals apen dat er misschien zijn er speciale circuits voor." Dit onderzoek maakt deel uit van een nieuw onderzoeksgebied naar wat neurowetenschappers de... Sociaal brein.

Met behulp van een computerscherm om sapbeloningen toe te kennen, gaven de apen er de voorkeur aan zichzelf eerst en vooral te belonen. Maar ze kozen er ook voor om de andere aap te belonen als het voor geen van beiden sap betekende. Ook gaven apen eerder de beloning aan een aap die ze kenden dan aan een aap die ze niet kenden. Interessant is dat ze liever sap gaven aan apen met een lagere status dan apen met een hogere status. En ten slotte hadden ze bijna geen interesse om het sap aan een levenloos object te geven.

Het team gebruikte gevoelige elektroden om de activiteit van individuele neuronen te detecteren terwijl de dieren verschillende scenario's wogen, zoals of ze zichzelf, de andere aap of helemaal niemand moesten belonen. Drie hersengebieden bleken het probleem verschillend te wegen, afhankelijk van de sociale context van de beloning. Als ze de keuze kregen om ofwel zelf sap uit een tube te drinken ofwel het sap weg te geven aan een buurman, hielden de proefapen het drankje meestal. Maar als de keuze was tussen het sap aan de buurman geven of geen van de apen die het ontvingen, koos de uitverkoren aap er vaak voor om het drankje aan de andere aap te geven.

Door de ontwikkeling van het specifieke deel van de hersenen dat de beloning van anderen ervaart, kunnen tijdens de evolutie bij primaten sociale beslissingen en empathische processen de voorkeur hebben gekregen om altruïstisch gedrag mogelijk te maken. "Dit kan oorspronkelijk zijn geëvolueerd om aardig te zijn tegen familie, omdat ze genen delen, en later vrienden, voor wederzijdse voordelen", zegt Michael Platt.

Anterior cingulate gyrate (ACCg) in geel

De auteurs suggereren dat de ingewikkelde balans tussen de signalering van neuronen in deze drie hersengebieden cruciaal kan zijn voor normaal sociaal gedrag bij mensen, en dat verstoring kan bijdragen aan verschillende psychiatrische aandoeningen, waaronder stoornissen in het autistische spectrum.

"Dit is de eerste keer dat we zo'n compleet beeld hebben van de neuronale activiteit die ten grondslag ligt aan een belangrijk aspect van sociale cognitie. Het is absoluut een grote prestatie”, zegt Matthew Rushworth, een neurowetenschapper aan de Universiteit van Oxford, VK.

Neurowetenschappers hebben de zetel van menselijk mededogen ontdekt.

In september 2012 publiceerde een internationaal team onder leiding van onderzoekers van de Mount Sinai School of Medicine in New York onderzoek in het tijdschrift Brein verklaren dat: “een gebied van de hersenen, genaamd de anterieure insulaire cortex, is het activiteitencentrum van menselijke empathie, terwijl andere delen van de hersenen dat niet zijn.” De insula is een verborgen gebied dat diep in de hersenen is gevouwen en weggestopt. Het is een eiland in de cortex.

Deze meest recente studie stelt vast dat de voorste insulaire cortex de plaats is waar gevoelens van empathie ontstaan. "Nu we de specifieke hersenmechanismen kennen die verband houden met empathie, kunnen we deze bevindingen vertalen naar ziektecategorieën en leren waarom deze empathische reacties ontoereikend zijn bij neuropsychiatrische ziekten, zoals autisme," zei Patrick R. Hof, MD, een co-auteur van de studie. "Dit zal helpen bij het sturen van neuropathologisch onderzoek dat gericht is op het definiëren van de specifieke afwijkingen in identificeerbare neuronale circuits in deze omstandigheden, waardoor we een stap dichter bij het ontwikkelen van betere modellen en uiteindelijk preventieve of beschermende strategieën komen."

Volgens Dr. Gu, een andere onderzoeker van deze studie, levert dit het eerste bewijs dat suggereert dat de empathietekorten bij patiënten met hersenschade aan de voorste insulaire cortex verrassend veel lijken op de empathietekorten die worden gevonden bij verschillende psychiatrische ziekten, waaronder autismespectrumstoornissen, borderline persoonlijkheidsstoornis, schizofrenie en gedragsstoornissen, wat wijst op mogelijk veel voorkomende neurale tekorten in die psychiatrische populaties.

"Onze bevindingen leveren sterk bewijs dat empathie wordt gemedieerd in een specifiek deel van de hersenen", zegt Dr. Gu, die nu werkt aan het University College London. "De bevindingen hebben implicaties voor een breed scala aan neuropsychiatrische ziekten, zoals autisme en sommige vormen van dementie, die worden gekenmerkt door prominente tekortkomingen in sociaal functioneren op een hoger niveau."

Deze studie suggereert dat gedrags- en cognitieve therapieën kunnen worden ontwikkeld om tekorten in de anterieure insulaire cortex en de gerelateerde functies zoals empathie bij patiënten te compenseren. Deze bevindingen kunnen ook bijdragen aan toekomstig onderzoek dat de cellulaire en moleculaire mechanismen evalueert die ten grondslag liggen aan complexe sociale functies in de voorste insulaire cortex en mogelijke farmacologische behandelingen voor patiënten ontwikkelen.

We zitten allemaal in hetzelfde schuitje. We zijn millennia lang niet geëvolueerd om geïsoleerd te zijn achter digitale schermen, alleen verbonden via sms en sociale media, of om op te groeien met gewelddadige videogames in kelders zonder ramen.

De wetenschap bewijst dat onze genen en onze hersenen zijn geëvolueerd om medelevend te zijn, samen te werken en gemeenschap te bevorderen. Dit is gezond verstand. Hopelijk versterkt de hier gepresenteerde wetenschap wat we intuïtief al weten. Altruïstisch en aardig voor elkaar zijn, komt ons allemaal ten goede.


Gigantische zeehagedisfossiel toont diversiteit van leven voordat asteroïde insloeg

Pluridens serpentis is de 13e soort mosasaurus die in Marokko is geïdentificeerd, maar waarschijnlijk niet de laatste. Krediet: Andrey Atuchin

Een gigantische mosasaurus uit het einde van het Krijt in Marokko die tot acht meter lang zou kunnen worden, is de derde nieuwe soort die in minder dan een jaar uit de regio is beschreven, waardoor het totale aantal soorten op ten minste 13 komt.

De grote diversiteit van de fauna laat zien hoe mosasauriërs, gigantische zeehagedissen verwant aan slangen en Komodo-draken, gedijden in de laatste miljoen jaar van het Krijt voordat zij, en vooral soorten op aarde, werden weggevaagd door de impact van een gigantische asteroïde 66 miljoen jaar geleden.

De nieuwe soort, genaamd Pluridens serpentis, had lange, slanke kaken met meer dan honderd scherpe, hoektanden om kleine prooien zoals vissen en inktvissen te grijpen. In vergelijking met verwante soorten had hij kleine ogen, wat wijst op een slecht zicht. Maar de snuit had tientallen openingen voor zenuwen, wat duidt op het vermogen om te jagen door waterbewegingen en drukveranderingen te voelen. Deze zenuwen waren mogelijk gevoelig voor kleine variaties in waterdruk, een aanpassing die wordt gezien bij zeeslangen.

"Normaal gesproken, wanneer dieren kleine ogen ontwikkelen, is dat omdat ze zwaarder afhankelijk zijn van andere zintuigen", zegt Dr. Nick Longrich, hoofddocent aan het Milner Center for Evolution aan de Universiteit van Bath, die het onderzoek leidde.

Het feit dat Pluridens zoveel zenuwen in het gezicht had, kan betekenen dat het veranderingen in de waterdruk gebruikte om dieren te detecteren bij weinig licht, 's nachts of in diep, donker water. Mosasauriërs hadden mogelijk ook andere zintuigen tot hun beschikking.

"Als het de ogen niet gebruikte, dan is het zeer waarschijnlijk dat het de tong gebruikte om te jagen, zoals een slang," zei hij. "Veel waterslangen en hagedissen - zeeslangen, vijlslangen, watermonitoren - zwaaien met hun gevorkte tong onder water en gebruiken chemische signalen om hun prooi te volgen. Mosasauriërs zouden op walvissen en dolfijnen hebben geleken, dus het is verleidelijk om aan te nemen dat ze zo leefden.

"Maar het zijn heel verschillende beesten - het zijn enorme hagedissen - dus ze gedroegen zich waarschijnlijk ook zo."

Terwijl de meeste van zijn verwanten klein waren, slechts een paar meter lang, werd Pluridens groot, misschien wel acht meter lang. De grootste exemplaren hadden dikke, zwaargebouwde kaakbeenderen.

"Het is mogelijk dat grote mannetjes met deze kaken vochten," zei Dr. Longrich. "Bij sommige spitssnuitdolfijnen hebben de mannetjes enorme kaken waarmee ze vechten, en mannelijke potvissen kunnen zeer agressief zijn. Sommige Pluridens-kaken vertonen genezende verwondingen, wat wijst op gewelddadige gevechten."

De Marokkaanse mosasauriërs waren enorm divers. Sommigen hadden kleine tanden om vissen en inktvissen te grijpen, anderen ontwikkelden stompe tanden om schaaldieren, tweekleppige schelpdieren en ammonieten te verpletteren, terwijl anderen tanden hadden die ontworpen waren om andere zeedieren, waaronder andere mosasauriërs, te snijden of te verscheuren.

Pluridens brengt het aantal bekende mosasauriërs uit het laatste Krijt van Marokko op 13, maar de onderzoekers suggereren dat het onwaarschijnlijk is dat dit de laatste nieuwe soort is.

Dr. Longrich zei: "De diversiteit in deze fossielen is gewoon verbazingwekkend. De mosasauriërs lijken niet achteruit te gaan in diversiteit, net voordat ze uitstierven.

"We zien geen enkel bewijs dat deze groep worstelde voordat ze uitstierven - vanuit evolutionair oogpunt waren ze daarin geslaagd, ze deden alles goed - maar niets kan je voorbereiden op een asteroïde."

Co-auteur van de studie, Dr. Nour-Eddine Jalil van het Natural History Museum van de Sorbonne University (Frankrijk), zei: "Het is een nieuwe soort van een groot roofdier dat, met zijn lengte van acht meter, de diversiteit van de fauna van de zeeën vlak voor de Krijtcrisis.

"Pluridens serpentis benadrukt het belang van het paleontologische erfgoed van Marokko om de geschiedenis van het leven te helpen illustreren."

Dr. Nathalie Bardet, een specialist in mosasauriërs, met name die uit de fosfaten van Marokko, in het Muséum National d'Histoire Naturelle in Parijs, was ook co-auteur van het papier.

Ze zei: "Ik werk al meer dan 20 jaar aan deze groep mariene reptielen en ik blijf me verbazen over de ongelooflijke diversiteit van deze roofdieren, die daar allemaal leefden en de beschikbare ruimte en voedselbronnen deelden.

"Deze laatste ontdekkingen laten perfect zien dat de lijst met soorten die hier aanwezig is verre van gesloten is en dat de toekomst nog grote verrassingen en ontdekkingen in petto heeft."


Wat Darwin niet wist

Charles Darwin was slechts 28 jaar oud toen hij in 1837 in een notitieboekje krabbelde "de ene soort verandert in de andere", een van de eerste hints van zijn grote theorie. Hij was onlangs teruggekeerd naar Engeland na zijn vijfjarige reis als natuuronderzoeker aan boord van de HMS Brak. In Zuid-Amerika, Oceanië en het meest gedenkwaardige op de Galápagos-eilanden had hij tekenen gezien dat planten- en diersoorten niet vast en permanent waren, zoals lang werd aangenomen. En het was alsof hij een vermoeden had van de beroering die zou komen terwijl hij zich verdiepte in de exemplaren die hij had verzameld en die anderen hem hadden gestuurd: vinken, zeepokken, kevers en nog veel meer. "Cuidado', schreef hij rond die tijd in een ander notitieboekje, waarbij hij het Spaanse woord voor 'voorzichtig' gebruikte.

Gerelateerde inhoud

Nog 20 jaar lang zou hij gegevens vergaren: '821220 jaar!' voordat zijn idee publiekelijk werd gepresenteerd aan een klein publiek van wetenschappers en een jaar later aan een breed, verbaasd publiek in zijn majestueuze Over de herkomst van soorten, voor het eerst gepubliceerd in 1859. Vandaag, Oorsprong behoort tot de belangrijkste boeken die ooit zijn gepubliceerd, en misschien wel de enige onder de wetenschappelijke werken, maar blijft 150 jaar na zijn debuut wetenschappelijk relevant. Het overleeft ook als een model van logisch denken en een levendig en boeiend literair werk.

Misschien kan vanwege dat opmerkelijke succes 'evolutie' of 'darwinisme' soms een uitgemaakte zaak lijken, en de man zelf iets van een albasten monument voor wijsheid en het gevoelloos nastreven van wetenschappelijke waarheid. Maar Darwin erkende dat zijn werk nog maar het begin was. "In de verre toekomst zie ik open velden voor veel belangrijkere onderzoeken", schreef hij in Oorsprong.

Sindsdien hebben zelfs de meest onverwachte ontdekkingen in de biowetenschappen Darwins centrale ideeën ondersteund of uitgebreid: al het leven is gerelateerd, soorten veranderen in de loop van de tijd als reactie op natuurlijke selectie, en nieuwe vormen vervangen de voorgaande. "Niets in de biologie is logisch, behalve in het licht van de evolutie", noemde de baanbrekende geneticus Theodosius Dobzhansky in 1973 een beroemd essay. Hij had niet meer gelijk kunnen hebben. aarde.

In de 150 jaar sinds Darwin publiceerde Oorsprong, hebben die "belangrijke onderzoeken" resultaten opgeleverd die hij nooit had kunnen voorzien. Drie gebieden in het bijzonder - geologie, genetica en paleoantropologie - illustreren zowel de hiaten in Darwins eigen kennis als de kracht van zijn ideeën om te begrijpen wat er na hem kwam. Darwin zou bijvoorbeeld verbaasd zijn geweest om te horen dat de continenten in constante, kruipende beweging zijn. De term 'genetica' werd pas in 1905 bedacht, lang na de dood van Darwin in 1882. En hoewel het eerste fossiel dat werd herkend als een oude mens, de Neanderthaler genaamd, werd ontdekt in Duitsland net voordat Oorsprong werd gepubliceerd, kon hij niets weten over de brede en gevarieerde stamboom van voorouderlijke mensen. Toch omvatte zijn oorspronkelijke theorie al deze verrassingen en meer.

Over de hele wereld zullen mensen Darwins 200ste verjaardag vieren met lezingen, tentoonstellingen en festiviteiten. In Engeland, waar Darwin al het tien-pondbiljet siert, wordt een speciale munt van twee pond geslagen. Cambridge University organiseert in juli een vijfdaags festival. In Noord-Amerika staan ​​Darwin-evenementen gepland in onder meer Chicago, Houston en Denver. Smithsonian's National Museum of Natural History heeft een "Evolution Trail" opgezet die concepten uit het werk van Darwin in het hele museum belicht, en een speciale tentoonstelling laat zien hoe orchideeën zijn geëvolueerd en aangepast volgens de theorie van Darwin.

Zoals torenhoge historische figuren zeggen, levert Charles Darwin niet veel op in de vorm van postume schandalen. De vrijheid-verheerlijkende Thomas Jefferson was slavenmeester van zijn oude minnares, Sally Hemings Albert Einstein had zijn overspelige affaires en de schokkend afstandelijke opvoedingsstijl James Watson en Francis Crick minimaliseerden hun schuld aan de cruciale DNA-gegevens van collega Rosalind Franklin. Maar Darwin, die meer dan een dozijn wetenschappelijke boeken, een autobiografie en duizenden brieven, notitieboekjes, logboeken en andere informele geschriften schreef, lijkt van zijn tien kinderen te hebben gehouden (van wie er drie de kindertijd niet overleefden), zijn vrouw trouw gebleven, zijn eigen werk gedaan en eerlijk, zo niet uitbundig, krediet gegeven aan zijn concurrenten.

Hij werd geboren in Shrewsbury, Engeland, op 12 februari 1809, in een welgestelde familie van artsen en industriëlen. Maar zijn opvoeding was niet helemaal conventioneel. Zijn familie was actief in progressieve doelen, waaronder de antislavernijbeweging. Inderdaad, een verhelderend nieuw boek van Adrian Desmond en James Moore, Darwins heilige zaak, concludeert dat Darwins interesse in evolutie kan worden herleid tot zijn haat tegen slavernij en zijn familie: Darwins werk bewees de fout van het idee dat de mensenrassen fundamenteel anders waren. Zijn beide grootvaders stonden bekend om hun onorthodoxe denken, en Darwins moeder en arts-vader volgden in die voetsporen. Darwins grootvader van vaderskant, Erasmus Darwin, was een arts en natuurfilosoof met een enorme eetlust en dienovereenkomstig corpulente lichaamsbouw, die zijn eigen vroege evolutietheorie ontwikkelde. (Het was zuiverder conceptueel dan Charles' en miste het idee van natuurlijke selectie.) Darwins grootvader van moeders kant was de rijke Josiah Wedgwood, oprichter van het gelijknamige aardewerkconcern en een prominente abolitionist.

Darwin begon een opleiding tot arts te volgen, maar had geen smaak voor doctoreren, dus ging hij studeren voor het anglicaanse priesterschap in Cambridge. Zijn echte passie was echter natuurlijke historie.Kort na zijn afstuderen in 1831 tekende hij voor een onbetaalde functie als natuuronderzoeker aan boord van de Brak, die op het punt stond de Zuid-Amerikaanse kusten te onderzoeken. Tijdens de vijfjarige reis verzamelde Darwin duizenden belangrijke exemplaren, ontdekte hij nieuwe soorten, zowel levende als uitgestorven soorten, en verdiepte hij zich in biogeografie: de studie van waar bepaalde soorten leven, en waarom.

Bij zijn terugkeer naar Engeland in 1836 bleef Darwin bezig met het publiceren van wetenschappelijke werken over de geologie van Zuid-Amerika, de vorming van koraalriffen en de dieren die hij tijdens zijn Brak expeditie, evenals een populaire bestseller over zijn tijd aan boord van het schip. Hij trouwde in 1839 met zijn neef, Emma Wedgwood, en in 1842 werd de groeiende familie Darwin gevestigd in Down House, in een buitenwijk van Londen. Charles, geplaagd door een slechte gezondheid, vestigde zich met wraak.

In 1844 vertrouwde hij in een brief aan een mede-natuuronderzoeker toe: "Ik ben er bijna van overtuigd (helemaal tegengesteld aan de mening waarmee ik begon) dat soorten niet (het is als het bekennen van een moord) onveranderlijk zijn." Toch aarzelde hij om het idee bekend te maken, in plaats daarvan stortte hij zich op de studie van het fokken van huisdieren. Natuurlijke selectie, zo zou hij beweren, is niet anders dan de kunstmatige selectie die wordt toegepast door een fokker die probeert een eigenschap en de verspreiding van wilde planten te verbeteren of te elimineren en dieren. Hij wijdde acht volle jaren aan het documenteren van minieme anatomische variaties in zeepokken. Hij was een productief brievenschrijver en zocht monsters, informatie en wetenschappelijk advies bij correspondenten over de hele wereld.

Het was een jonge natuuronderzoeker en professionele specimenverzamelaar genaamd Alfred Russel Wallace die Darwin er uiteindelijk toe aanzette om te publiceren. Wallace werkte eerst in de Amazone en daarna in de Maleisische archipel en had een evolutietheorie ontwikkeld die vergelijkbaar was met die van Darwin, maar niet zo volledig onderbouwd. Toen Wallace in 1858 de oudere man een manuscript stuurde waarin zijn evolutietheorie werd beschreven, realiseerde Darwin zich dat Wallace hem in druk kon verslaan. Darwin had een essay dat hij in 1844 had geschreven en Wallace's manuscript had gelezen op een bijeenkomst van de Linnean Society in Londen op 1 juli 1858, en later die zomer samen gepubliceerd. Wallace, destijds op een eiland in wat nu Indonesië is, zou pas in oktober achter de gezamenlijke publicatie komen. "Er is ruzie geweest over de vraag of Wallace genaaid is", zegt Sean B. Carroll, een bioloog en auteur van boeken over evolutie. "Maar hij was opgetogen. Hij was vereerd dat zijn werk waardig werd geacht" om te worden opgenomen naast dat van Darwin, die hij enorm bewonderde.

Deze eerste publieke uitzending van de darwinistische evolutie veroorzaakte bijna geen enkele opschudding. Maar toen Darwin het jaar daarop zijn ideeën in boekvorm publiceerde, was de reactie heel anders. Over het ontstaan ​​van soorten door middel van natuurlijke selectie, of het behoud van bevoorrechte rassen in de strijd om het leven al snel was de eerste oplage van 1250 exemplaren uitverkocht en binnen een jaar waren er zo'n 4.250 exemplaren in omloop. Bondgenoten juichten het toe als een briljante verenigende doorbraak wetenschappelijke rivalen vestigden de aandacht op de hiaten in zijn bewijsmateriaal, inclusief wat bekend zou worden als "ontbrekende schakels" in het fossielenarchief en prominente geestelijken, politici en anderen veroordeelden het werk en de verreikende implicaties. In 1864 verwierp Benjamin Disraeli, de latere premier van Groot-Brittannië, op beroemde wijze het idee dat nauwelijks genoemd wordt in Oorsprong'dat ook de mens was geëvolueerd uit eerdere soorten. "Is de mens een aap of een engel?" vroeg hij retorisch op een conferentie. 'Ik, mijn heer, ik sta aan de kant van de engelen. Ik verwerp met verontwaardiging en verafschuw die nieuwerwetse theorieën.'

Darwin had dergelijke protesten voorzien. "Iedereen wiens karakter hem ertoe brengt meer gewicht te hechten aan onverklaarbare moeilijkheden dan aan de verklaring van een bepaald aantal feiten, zal mijn theorie zeker verwerpen", schreef hij in Oorsprong. Maar hij zei ook: "Ik kijk met vertrouwen naar de toekomst, naar jonge en opkomende natuuronderzoekers, die in staat zullen zijn om beide kanten van de kwestie met onpartijdigheid te bekijken."

De leeftijd van de aarde was voor Darwin een groot onverklaarbaar probleem. Hij erkende dat er heel wat tijd nodig moet zijn geweest om de diversiteit aan planten en dieren van de wereld te laten evolueren - zeker meer tijd dan de 6000 jaar toegestaan ​​door de leidende bijbelse interpretatie van de leeftijd van de aarde, maar ook meer dan veel wetenschappers toen aanvaardden . In 1862 berekende de natuurkundige William Thomson (later Lord Kelvin) dat het onwaarschijnlijk was dat de planeet meer dan 100 miljoen jaar oud zou zijn, en nog lang niet genoeg tijd om de evolutie zo dramatisch te laten verlopen. "Thomsons opvattingen over de recente ouderdom van de wereld zijn al enige tijd een van mijn grootste problemen", schreef Darwin in 1869 aan Wallace. Verdere studies, waaronder een door Darwins zoon George, een astronoom, stelden de leeftijd van de aarde vast op ruim onder de 100 miljoen jaar.

Pas in de jaren 1920 en 1930 kwamen geologen tot de conclusie dat de aarde miljarden jaren oud was, volgens de laatste studies, 4,5 miljard jaar. Darwin zou zeker opgelucht zijn geweest dat er genoeg tijd was voor evolutie om de grote diversiteit van het leven op aarde te verklaren.

De moderne geologie heeft geholpen bij het oplossen van een andere puzzel die Darwin verontrustte over het bestaan ​​van vreemd gelijkaardige landsoorten op verschillende continenten. Hoe kunnen we bijvoorbeeld de emoes van Australië, de struisvogels van Afrika en de nandoes van Zuid-Amerika verklaren: de grote, vliegende, langhalsige vogels met dezelfde kenmerkende borstbeenderen? Vroege evolutionisten, in navolging van Darwin, riepen scenario's op zoals lang vervlogen landbruggen die zich duizenden kilometers uitstrekken om uit te leggen hoe schijnbaar verwante soorten zo ver uit elkaar konden komen. De schandalige waarheid werd pas in de jaren zestig onthuld, toen wetenschappers platentektoniek ontdekten en bevestigden dat de continenten, verre van permanente armaturen van land omringd door water, gigantische vlotten waren die op gesmolten gesteente dreven. Deze ontdekking rechtvaardigde het knagende vermoeden van middelbare scholieren overal dat de continenten in elkaar zouden passen in een gigantische legpuzzel, zoals ze ooit hadden gedaan. In Darwins tijd zou het idee dat continenten die ooit aaneengesloten waren, uit elkaar schuiven en zustersoorten van elkaar scheiden, bijna net zo gedurfd zijn geweest als de evolutie zelf.

Evolutie verklaart de enorme diversiteit van het leven op aarde, waarbij afzonderlijke soorten veel worden naarmate ze zich aanpassen aan verschillende omgevingen. "Opmerkelijk", zegt de evolutiebioloog Edward O. Wilson, "hoewel zijn meesterwerk de titel had: Over de herkomst van soorten, heeft Darwin echt niet veel aandacht besteed aan hoe een soort zich splitst en zich vermenigvuldigt tot vele." Darwin erkende het belang van dit proces, soortvorming genaamd, helemaal aan het einde van Origin: "Het leven, met zijn verschillende vermogens, was oorspronkelijk ingeademd in een paar vormen of in één. terwijl deze planeet voortduurt volgens de vaste wet van de zwaartekracht, zijn van zo'n eenvoudig begin eindeloze vormen, de mooiste en meest wonderbaarlijkste, geëvolueerd en worden ze nog steeds ontwikkeld." Maar, zegt Wilson, Darwin concentreerde zich op "hoe één soort was door de een of andere kracht getransformeerd in een andere soort door de tijd, niet hoe soorten zich konden vermenigvuldigen."

Darwins beroemde Gal'225pagos-vinken'', meer dan een dozijn soorten die allemaal afstammen van dezelfde Zuid-Amerikaanse voorouder'', zouden het iconische voorbeeld van soortvorming worden. Maar het begrijpen van het proces zou moeten wachten op het werk van Wallace in het midden van de jaren 1860. "Wallace heeft [soortvorming] duidelijk uitgedrukt in een groot onderzoek naar vlinders van de Maleisische archipel", zegt Wilson. Wallace, die in een gebied met tienduizenden eilanden werkte, toonde aan dat een enkele vlindersoort er langzaamaan talrijk kon worden naarmate hij zich aanpaste aan de specifieke omstandigheden op elk eiland. "Vanaf dat moment stopten biologen meer tijd in het nadenken over vermenigvuldiging van soorten," zegt Wilson, "en tegen de eeuwwisseling hadden ze een vrij duidelijk idee van hoe soorten ontstaan. Maar dat was iets dat Darwin een beetje tegenhield."

Darwin wist dat planten- en diersoorten op basis van overeenstemming in groepen konden worden ingedeeld, zodat vogels zich bijvoorbeeld in zangvogels en roofvogels konden clusteren, waarbij elke groep steeds weer werd onderverdeeld in tientallen of honderden verschillende soorten. Hij zag ook dat de individuen binnen een bepaalde soort, ondanks veel overeenkomsten, ook van elkaar verschilden en sommige van die verschillen werden doorgegeven van ouders op hun nakomelingen. En Darwin merkte op dat de natuur een brutaal efficiënte methode had om elke variatie te belonen die een individu hielp langer te leven, sneller te broeden of meer nakomelingen achter te laten. De beloning voor een iets snellere of meer alerte antilope? De leeuwen zouden eerst je langzamere buren opeten, waardoor je nog een dag hebt om je voort te planten. Na vele generaties en veel tijd zou de hele populatie sneller rennen en met veel van dergelijke veranderingen in de loop van de tijd uiteindelijk een nieuwe soort worden. Evolutie, Darwins 'afkomst met modificatie door natuurlijke selectie', zou hebben plaatsgevonden.

Maar wat was de bron van variatie en wat was het mechanisme om verandering van generatie op generatie door te geven? Darwin "wist niets over waarom organismen op hun ouders lijken, of de basis van erfelijke variaties in populaties", zegt Niles Eldredge, een paleontoloog bij het American Museum of Natural History in New York City.

In Darwins tijd was de Oostenrijkse monnik Gregor Mendel de man die vooruitgang boekte met het echte mechanisme van overerving. In zijn abdijtuin aan het eind van de jaren 1850 en het begin van de jaren 1860 kweekte Mendel erwtenplanten en ontdekte dat de overdracht van eigenschappen zoals bloemkleur en zaadtextuur waarneembare regels volgde. Wanneer bijvoorbeeld planten met bepaalde verschillende eigenschappen met elkaar werden gekweekt, hadden de hybride nakomelingen geen eigenschap die een mengsel was van de twee, de bloemen zouden paars of wit kunnen zijn, maar nooit een intermediair violet. Dit verrassende resultaat hielp de weg wijzen naar het concept van 'eenheden' van overerving: discrete elementen van erfelijke informatie. Een nakomeling erft een set van deze genetische eenheden van elke ouder. Sinds het begin van de twintigste eeuw staan ​​die overervingseenheden bekend als genen.

Mendel kende het werk van Darwin, zijn Duitse kopie van Oorsprong was besprenkeld met handgeschreven notities', maar er is geen bewijs dat Mendel zich realiseerde dat zijn eenheden van overerving de variatie droegen waarop Darwinistische selectie inwerkte. "Het interessante is dat Mendel beide puzzelstukjes in zijn handen had, maar het nooit in elkaar heeft gezet", zegt Michael Ruse, een historicus en wetenschapsfilosoof aan de Florida State University. "Hij heeft nooit gezegd: 'Aha, ik heb het antwoord op het probleem van Darwin.'" Mendels ontdekkingen bleven duister tot na zijn dood in 1884, en Darwin heeft er nooit van geweten. Maar wat als hij dat had gedaan? 'Als Darwin Mendels papieren had gelezen, had hij het misschien opgepikt', zegt Ruse, 'maar ik weet niet zeker of het veel verschil zou hebben gemaakt.'

Tegenwoordig bevestigt de vergelijkende genomica, de analyse van hele sets genetische informatie van verschillende soorten, de kern van Darwins theorie op het diepste niveau. Wetenschappers kunnen nu, DNA-molecuul voor DNA-molecuul, precies volgen welke mutaties zich hebben voorgedaan en hoe de ene soort in de andere is veranderd. (In een bijzonder passend voorbeeld werken onderzoekers nu de moleculaire veranderingen uit waardoor Darwins Galápagos-vinken verschillende snavels konden ontwikkelen als reactie op hun verschillende voedingsstrategieën.) Darwin deed zelf een poging om een ​​'levensboom' te tekenen, een diagram dat de evolutionaire relaties tussen soorten traceert op basis van hun overeenkomsten en verschillen. Maar wetenschappers bouwen nu de meest gedetailleerde levensboom ooit, als onderdeel van het Encyclopedia of'8200Life-project (deels gesponsord door het Smithsonian's8200Institution), waarbij ze DNA-sequentiegegevens en traditionele anatomische en gedragskenmerken gebruiken om de precieze evolutionaire relaties tussen duizenden en duizenden soorten.

Er zijn de afgelopen jaren tal van evolutionaire verrassingen geweest, dingen die Darwin nooit zou hebben geraden. Het aantal genen dat een soort heeft, hangt bijvoorbeeld niet samen met hoe complex het is. Met zo'n 37.000 genen heeft rijst er bijna twee keer zoveel als mensen, met 20.000. En genen worden niet alleen van ouder op nageslacht doorgegeven, ze kunnen ook tussen individuen worden doorgegeven, zelfs individuen van verschillende soorten. Deze "horizontale overdracht" van genetisch materiaal is alomtegenwoordig in bacteriën. Het is hoe antibioticaresistentie zich vaak van de ene stam naar de andere verspreidt. Dieren verwerven zelden hele genen op deze manier, maar ons eigen DNA zit boordevol kleinere stukjes genetisch materiaal die tijdens onze evolutionaire geschiedenis van virussen zijn opgepikt, inclusief veel elementen die reguleren wanneer genen actief of slapend zijn.

Zijn deze verrassingen een uitdaging voor het centrale idee van de darwinistische evolutie? "Absoluut niet", zegt David Haussler, een genoomwetenschapper aan de Universiteit van Californië in Santa Cruz. "Het valt me ​​dagelijks op dat hoe meer informatie we verzamelen, hoe meer bevestiging we vinden voor Darwins theorie." Zodra nieuw materiaal zich via horizontale overdracht in het genoom van een gastheer heeft genesteld, is het genetische materiaal net zo onderhevig aan natuurlijke selectie als altijd. Echt een van de meest opmerkelijke eigenschappen van het darwinisme zelf is dat het anderhalve eeuw lang zwaar wetenschappelijk onderzoek heeft doorstaan ​​en er nog steeds in slaagt om de nieuwste ideeën te accommoderen. "Tot nu toe tonen de datasets die we hebben bekeken en de verrassingen die we hebben gevonden aan dat de essentie van het idee klopt", zegt Haussler.

Een ander groeiend gebied van de biologie werpt meer licht op de oorsprong van variatie. Evolutionaire ontwikkelingsbiologie, of evo-devo, richt zich op veranderingen in het prachtig gechoreografeerde proces dat ervoor zorgt dat een bevruchte eicel rijpt. Achter een reeks van dergelijke veranderingen zitten de zogenaamde homeotische genen, die bepalen waar benen, armen of ogen zich zullen vormen op een groeiend embryo. Deze genen voor centrale controle bleken bijna identiek te zijn, zelfs bij dieren die zo verschillend zijn als wormen, vliegen en mensen. Veel onderzoekers denken nu dat een groot deel van de evolutie niet zozeer werkt door mutaties, of willekeurige fouten, in de belangrijkste functionele genen, maar door de manier waarop ontwikkelingsgenen andere genen controleren, aan te passen.

"De bouwstenen van inktvissen en vliegen en mensen en slangen lijken verbluffend veel op elkaar", zegt Carroll van de Universiteit van Wisconsin in Madison, een van de oprichters van evo-devo. "In het begin verstoort het je wereldbeeld," voegt hij eraan toe, "maar dan zie je dat het de darwinistische kijk duizendvoudig versterkt. Dit soort verbindingen vormden de kern van afstamming met modificatie."

Carroll zegt dat hij denkt dat Darwin dolblij zou zijn met de evolutionaire details die wetenschappers nu kunnen zien: hoe bijvoorbeeld veranderingen in slechts een klein aantal regulerende genen de evolutie kunnen verklaren van insecten, die zes poten hebben, van hun voorouders, die zelfs meer. Van daaruit is het een korte stap naar het oplossen van enkele van de mysteries van soortvorming, het uitwerken van de mechanica van precies hoe één soort veel wordt, en hoe complexiteit en diversiteit kunnen worden opgebouwd uit een heel eenvoudig begin. "Ik denk dat dit een nieuwe gouden eeuw van evolutionaire wetenschap is", zegt Carroll. "Maar wat we echt doen, is het idee van Darwin steeds gedetailleerder uitwerken."

Misschien wel de meest verrassende ontdekking van de afgelopen jaren heeft te maken met een van Darwins voorgangers in de evolutietheorie. Jean-Baptiste Lamarck, een Franse natuuronderzoeker, ontwikkelde zijn eigen theorie van biologische evolutie in het begin van de 19e eeuw. Hij suggereerde dat verworven eigenschappen konden worden doorgegeven aan nakomelingen. Giraffen die zich uitstrekken om bladeren aan hoge bomen te bereiken, zouden nakomelingen met een langere hals voortbrengen. Deze "zachte erfenis" werd bekend als Lamarckisme en bleek al snel vatbaar voor parodie: zou het afknippen van de staart van een rat leiden tot staartloze pups? Natuurlijk niet, en na verloop van tijd werd zachte overerving afgewezen en werd Lamarck een schoolvoorbeeld van slordig denken.

Toen, in de begindagen van genetische manipulatie meer dan twee decennia geleden, plaatsten onderzoekers vreemde genen in het DNA van proefdieren en planten en merkten ze iets vreemds op. De genen die in dergelijke gastheercellen werden ingebracht, werkten eerst, "maar toen werden ze plotseling tot zwijgen gebracht, en dat was het, generatie na generatie", zegt Eva Jablonka, een evolutionair bioloog aan de Universiteit van Tel Aviv in Israël. Onderzoekers kwamen erachter dat de gastheercellen de vreemde genen taggen met een "uit-schakelaar" die de genen onbruikbaar maakte. Het nieuwe gen werd doorgegeven aan het nageslacht van een dier, maar dat gold ook voor de uit-schakelaar, dat wil zeggen, de ervaring van de ouder had invloed op de erfenis van het nageslacht. "Mechanismen die destijds hypothetisch waren, bleken echt te zijn", zegt Jablonka, "en natuurlijk veel gecompliceerder dan iemand dacht, wat natuurlijk is."

Allerlei veranderingen in de cellulaire machinerie hebben zich voorgedaan die niets te maken hebben met de volgorde van het DNA, maar die nog steeds diepgaande en erfelijke gevolgen hebben voor toekomstige generaties. Ondervoede ratten baren bijvoorbeeld ondermaatse pups die, zelfs als ze goed worden gevoed, opgroeien om ondermaatse pups te baren. Wat onder andere betekent dat die arme oude Lamarck gelijk had: er kunnen tenminste enkele verworven eigenschappen worden doorgegeven.

Darwin nam het concept van zachte overerving op in Oorsprong, met vermelding van "variabiliteit van de indirecte en directe actie van de externe levensomstandigheden, en van gebruik en onbruik", bijvoorbeeld. Er is gezegd dat Darwin zelf geen bijzonder strikte darwinist was, wat betekent dat zijn werk een grotere verscheidenheid aan mechanismen mogelijk maakte dan veel van zijn 20e-eeuwse volgelingen zouden accepteren. "In zekere zin", zegt Jablonka, "gaan we terug naar Darwin en zijn oorspronkelijke, veel bredere idee van erfelijkheid."

Oorsprong nauwelijks de meest controversiële evolutionaire kwestie aangeroerd: als al het leven is geëvolueerd uit 'lagere vormen', omvat dat dan mensen? Darwin heeft het probleem eindelijk aangepakt in De afdaling van de mens en selectie in relatie tot seks, gepubliceerd in 1871, waarin hij uitlegt dat hij de menselijke evolutie al jaren bestudeert, maar "met de vastberadenheid om niet te publiceren, omdat ik dacht dat ik dus alleen maar zou bijdragen aan de vooroordelen tegen mijn opvattingen." Wat had hij gelijk, zowel dat "de mens de gewijzigde afstammeling is van een reeds bestaande vorm" en dat ontzettend veel mensen liever anders zouden geloven. Ze deelden Disraeli's ongemak dat ze van apen afstamden en klaagden dat evolutie een goddelijke schepper opzij duwde.

Ongeloof in menselijke afstamming was misschien een gerechtvaardigde troost in Darwins tijd, toen er nog maar weinig fossielen van menselijke voorouders waren ontdekt, maar het bewijs laat het niet langer toe. Darwin, in Oorsprong, gaf toe dat het ontbreken van 'tussenliggende variëteiten' in het geologische archief 'het meest voor de hand liggende en ernstigste bezwaar was dat tegen mijn theorie kan worden ingebracht'.

Het bezwaar was zeker van toepassing op het gebrek aan voorouderlijke menselijke fossielen in Darwins tijd. Jaren van nauwgezet werk door paleontologen hebben echter veel van de belangrijke hiaten opgevuld. Er zijn nog veel meer uitgestorven soorten te ontdekken, maar de term 'ontbrekende schakel' is voor het grootste deel net zo achterhaald als het idee van een speciale creatie voor elke soort. Antropologen hebben de menselijke evolutie ooit afgeschilderd als een versie van het klassieke "March of Progress"-beeld: een rechte lijn van een gehurkte proto-aap, door opeenvolgende stadia van knokkels, culminerend in rechtopstaande moderne mensen. "Het was een vrij eenvoudig beeld, maar het was een eenvoud geboren uit onwetendheid", zegt biologisch antropoloog William Jungers van Stony Brook University in New York. "De afgelopen 30 jaar hebben we een explosie van nieuwe vondsten gezien."

Er zijn nu honderden bekende fossielen, die zes tot zeven miljoen jaar teruggaan en ongeveer twee dozijn soorten vertegenwoordigen. Sommigen waren onze voorouders en anderen verre neven. "Er zijn veel experimenten geweest in de menselijke evolutie", zegt Jungers, "en ze zijn allemaal uitgestorven, behalve wij." Onze directe voorouders evolueerden zo'n 200.000 jaar geleden in Afrika en begonnen zich misschien 120.000 jaar later te verspreiden. Opmerkelijk is dat onze moderne menselijke voorouders nog maar 30.000 jaar geleden delen van Europa en West-Azië deelden met de Neanderthaler-soorten, en ze kunnen ook overlapten met twee andere lang vervlogen oude mensen, Homo floresiensis en homo erectus, in Zuidoost-Azië. "Tot voor kort waren we nooit alleen op deze planeet", zegt Jungers.

Darwin zelf was ervan overtuigd dat het diepe verleden onthuld zou worden. "Er is vaak en vol vertrouwen beweerd dat de oorsprong van de mens nooit gekend kan worden", schreef hij in 1871. "Maar onwetendheid wekt vaker vertrouwen dan kennis: het zijn degenen die weinig weten, en niet degenen die veel weten, die zo positief beweren dat dit of dat probleem nooit door de wetenschap zal worden opgelost." Hij herinnerde zich ook, terugkijkend op de shellacking die hij nam om zich te concentreren op de rol van natuurlijke selectie in de evolutie, dat 'de toekomst moet beslissen' of 'ik het belang ervan enorm heb overschat'. Nou, de toekomst is stevig aan de kant van Darwin gekomen, ondanks alles wat hij niet wist.

Gevraagd naar hiaten in Darwins kennis, lacht Francisco Ayala, een bioloog aan de Universiteit van Californië in Irvine. "Dat is makkelijk", zegt hij. "Darwin wist niet 99 procent van wat we weten." Dat klinkt misschien slecht, vervolgt Ayala, maar "de 1 procent die hij wel kende, was het belangrijkste."


Bekijk de video: zintuigen - pupilreflex (Januari- 2022).