Informatie

Vergelijk een menselijk en chimpanseeskelet - biologie


De afbeelding hieronder toont een skelet van een mens en een chimpansee. Identificeer de botten van de voorpoten, achterpoten en het bekken in elk van de modellen en gebruik vervolgens de modellen om overeenkomsten en verschillen tussen mensachtigen en niet-menselijke primaten te bepalen.

Analyse:

  1. Hoe verschilt de vorm van het bekken in de twee skeletten?
  2. Identificeer ten minste drie andere grote verschillen die u waarneemt in de vorm en grootte van de botten.
  3. Identificeer ten minste drie overeenkomsten die u waarneemt in de vorm en grootte van de botten.
  4. Waar zijn de voorpoten van een chimpansee voor aangepast? Waar zijn ze voor aangepast bij mensen?
  5. Hoe verklaart evolutie de verschillen en overeenkomsten tussen deze twee organismen?

Skeletten onthullen evolutie van mens en chimpansee

Deze interactieve module werpt licht op de evolutionaire geschiedenis van de mens door de kenmerken van een prehistorisch primatenskelet te vergelijken met die van moderne primaten.

Om evolutionaire relaties tussen levende en uitgestorven organismen te bepalen, kunnen wetenschappers DNA-sequenties, fysiologie en anatomie vergelijken. Wetenschappers hebben bijvoorbeeld de botstructuren van fossiele exemplaren gebruikt om het pad van de menselijke evolutie te reconstrueren. In deze Click & Learn onderzoeken leerlingen de evolutionaire relaties tussen moderne mensen, moderne chimpansees en een prehistorische primaat genaamd Ardipithecus ramidus. Ze onderzoeken een 4,4 miljoen jaar oude gefossiliseerde A. ramidus skelet, bijgenaamd Ardi, en vergelijk drie van zijn belangrijkste kenmerken - tanden, bekken en voeten - met die van mensen en chimpansees.

Het bijbehorende werkblad begeleidt de verkenning van de leerlingen.

Leerdoelen voor studenten

Maak beweringen over evolutionaire relaties op basis van anatomisch bewijs van skeletten.


De overeenkomsten en verschillen tussen menselijk en chimpansee-DNA

Kenmerken van een chimpansee zijn onder meer een sleutelbeen, een foramen magnum dat naar voren is verschoven (in vergelijking met andere zoogdieren) en de ledematen vastgrijpt, ogen dicht bij elkaar op hetzelfde vlak op de voorkant van zijn hoofd, een verkorte snuit en een 2-1-2 -3 tandpatroon. Chimpansees worden meestal op handen en voeten gezien als een viervoeter, maar ze hebben wel het vermogen om op twee benen te staan ​​(op de twee achterpoten). (Diamond) Het sleutelbeen strekt zich uit van schouder tot schouder en zorgt ervoor dat de armen van de chimpansee niet naar binnen vallen wanneer ze over de borst reiken. (Haviland) Het foramen magnum, waar het ruggenmerg zich hecht aan de schedel, bij chimpansees bevindt zich dichter bij de onderkant van de schedel dan die van andere zoogdieren. (Haviland) De handen en voeten van chimpansees hebben vijf cijfers, vingernagels in plaats van klauwen, wrijvingsribbels (vingerafdrukken) en een opponeerbare duim (hoewel deze minder uitgesproken is op de voet). Zowel de wrijvingsribbels als de opponeerbare duim helpen bij het oppakken van voorwerpen en het vastgrijpen aan voorwerpen (bijvoorbeeld een boomtak). De ogen van een chimpansee bevinden zich enkele centimeters van elkaar in hetzelfde vlak van het gezicht. Hierdoor kan de chimpansee stereoscopisch zien, dat wil zeggen in drie dimensies met dieptewaarneming. (Haviland) De snuit van de chimpansee is korter en platter dan die van veel andere primaten. Ten slotte omvat het gebit van de chimpansee twee snijtanden, een vergrote hoektand, twee premolaren en drie kiezen. Bijkomende kenmerken van de chimpansee zijn het ontbreken van een grijpstaart en een lichaam dat grotendeels bedekt is met haar, behalve het gezicht en de oren.

Door de fysieke eigenschappen van mensen te vergelijken met die van chimpansees, zien we dat het verschil van minder dan twee procent in DNA-structuur enkele interessante overeenkomsten en verschillen heeft opgeleverd. Allereerst worden mensen meestal op twee benen gezien, rechtopstaand als een tweevoeter. Net als chimpansees hebben mensen echter ook het vermogen om als viervoeter op handen en voeten te lopen (bijvoorbeeld een baby die kruipt, 'krab loopt', enz.). Ten tweede hebben mensen een sleutelbeen, maar het is veel groter dan dat van chimpansees (misschien vanwege de algehele grotere omvang van mensen in vergelijking met chimpansees.) Bij mensen bevindt het foramen magnum zich direct onder de schedel, zelfs verder naar voren dan bij chimpansees. Net als chimpansees hebben mensenhanden ook vijf vingers, vingernagels, wrijvingsribbels en een opponeerbare duim. De voeten van mensen verschillen echter enorm. Ten eerste zijn de tenen veel korter. Ten tweede wordt de opponeerbare teen (duim) van een chimpansee samen met de rest van de tenen op een menselijke voet geduwd en is niet opponeerbaar. Menselijke ogen lijken qua locatie sterk op die van een chimpansee, en mensen delen een binoculair stereoscopisch zicht met hen. De snuit van een mens is aanzienlijk platter dan die van een chimpansee en het gezicht is veel compacter. Bovendien zijn de menselijke kaak en tanden kleiner dan die van een chimpansee. In feite zijn niet alleen de hoektanden van een mens ongeveer een kwart zo groot als een chimpansee, veel mensen moeten hun derde kies laten verwijderen (vanwege de kleinere kaak), waardoor de typische 2-1-2-3 wordt verstoord. gebitspatroon van primaten. Ten slotte hebben mensen, net als chimpansees, ook geen grijpstaart, maar in tegenstelling tot chimpansees hebben mensen veel korter en schaarser lichaamshaar, behalve in bepaalde gebieden zoals de bovenkant van het hoofd.

Als je deze twee soorten vergelijkt, zie je een opvallende gelijkenis tussen hen. Maar waar er verschillen zijn, lijken het variaties van een enkel patroon te zijn. Hoewel mensen tot op zekere hoogte één eigenschap hebben ontwikkeld, is diezelfde eigenschap misschien min of meer ontwikkeld bij een chimpansee, maar het verband is onmiskenbaar. Met onze genen (en de daaropvolgende fysieke kenmerken) die zo licht variëren, lijkt het erop dat Jared Diamond gelijk heeft, en dat mensen echt "de derde chimpansee" zijn. (Diamond)

Diamond, Jared M. De derde chimpansee. New York: Harper Perrenial, 1992.

Haviland, William A. Geselecteerde hoofdstukken uit antropologie, tiende ed. Belmont, Californië: Wadworth/Thomson Learning, 2000.


Wat is het menselijk brein?

Het menselijk brein is een onderdeel van het centrale zenuwstelsel dat zich in de schedel bevindt. Het is relatief groot en de gemiddelde grootte van het volwassen menselijk brein is ongeveer 1352 g. De hersenen hebben zich bij de geboorte tot 27% ontwikkeld bij mensen. Net als bij andere zoogdieren zijn de drie belangrijkste delen van het menselijk brein het cerebrum, de hersenstam en het cerebellum. Onder hen is het cerebrum het grootste deel van het menselijk brein, dat twee hersenhelften bevat. Ook bestaat de kern van de grote hersenen uit witte stof, terwijl de buitenste laag of de hersenschors uit grijze stof bestaat. Verder zijn de twee delen van de hersenschors de neocortex, die de grootste is, en de allocortex. Neocortex bedekt de twee hersenhelften, terwijl de allocortex de hippocampus en bulbus olfactorius bedekt.

Figuur 2: Menselijk brein

Bovendien bestaat elke hersenhelft uit vier lobben: frontale, temporale, pariëtale en occipitale lobben. Deze lobben zijn verantwoordelijk voor de karakteristieke cognitieve vermogens van het menselijk brein. Hier is de voorkwab verantwoordelijk voor enkele uitvoerende functies, waaronder zelfbeheersing, planning, redeneren en abstract denken. Terwijl de temporale kwab verantwoordelijk is voor visueel geheugen, taalbegrip en emotie-associatie. Aan de andere kant is de pariëtale kwab verantwoordelijk voor ruimtelijk gevoel en navigatie, terwijl de occipitale kwab dient als het visuele verwerkingscomplex. De linkerhersenhelft is verantwoordelijk voor functies, waaronder taal, terwijl de rechterhersenhelft verantwoordelijk is voor visueel-ruimtelijke vaardigheden.


Vergelijking van bonobo-anatomie met mensen biedt evolutionaire aanwijzingen

Percentage spierverdeling naar de bovenste en onderste ledematen bij Pongo pygmaeus, Gorilla gorilla, P. paniscus en H. sapiens. Krediet: (c) Adrienne L. Zihlman,PNAS, doi: 10.1073/pnas.1505071112

(Phys.org) - Een paar antropologische onderzoekers, de een met de University of California en de ander Modesto College, heeft volgens hen aanwijzingen gevonden voor de menselijke evolutionaire ontwikkeling door een langetermijnstudie van de bonobo-anatomie uit te voeren. In hun paper gepubliceerd in Proceedings van de National Academy of Sciences, Adrienne Zihlman en Debra Bolter, beschrijven hun anatomiestudies en hun ideeën over waarom wat ze vonden nieuwe aanwijzingen biedt over waarom mensen zich ontwikkelden zoals wij deden.

Wetenschappers die wilden begrijpen hoe mensen evolueerden, hebben veel fossielen bestudeerd, maar dergelijke monsters zijn van botten, wat betekent dat er weinig tot geen bewijs is van hoe organen, spieren of vet eruit zagen in onze voorouders, wat betekent dat er nog steeds vragen zijn over dingen zoals als welk percentage of deel van vet of spier er was, waar ze zich op het lichaam bevonden en hoe de organen eruit zagen. In deze nieuwe studie probeerde het onderzoekspaar aanwijzingen te vinden door bonobo's te bestuderen, apen die veel op chimpansees lijken en die als onze naaste verwant worden beschouwd.

Om meer te weten te komen over de anatomie van de bonobo, voerden de onderzoekers autopsies uit op dertien van de mensapen die in de loop van drie decennia op natuurlijke wijze waren gestorven, waarbij ze zorgvuldig zelden genoteerde informatie noteerden, zoals vet- en spierpercentages. Door dit te doen, kwamen ze tot de ontdekking dat bonobo's aanzienlijk minder vet op hun lichaam hebben dan mensen, zelfs degenen die een vergelijkbaar zittend leven leidden door in gevangenschap te leven. Ze ontdekten ook dat de apen in de regel meer bovenlichaamsmassa hadden dan mensen en minder beenspieren - bonobo's hebben ook veel meer huid.

Bij het analyseren van hun resultaten suggereren de onderzoekers dat de verschillen waarschijnlijk zijn ontstaan ​​toen vroege menselijke voorouders rechtop begonnen te lopen, waardoor er meer beenspieren en meer vet nodig waren - omdat een nomadische levensstijl een vetopslag nodig zou hebben om uithongering tijdens magere tijden te voorkomen, vooral voor vrouwtjes als ze met succes nakomelingen zouden baren. Ze geloven ook dat wij mensen minder huid hebben, want toen we ons bewogen en sneller bewogen op twee benen, ontwikkelde onze huid het vermogen om te zweten als middel om koel te blijven en dat leidde tot een dunnere huid.

Abstract
Het menselijk lichaam is de afgelopen 4-5 miljoen jaar gevormd door natuurlijke selectie. Fossielen behouden botten en tanden, maar missen spieren, huid, vet en organen. Om de evolutie van de menselijke vorm te begrijpen, is informatie nodig over zowel zachte als harde weefsels van onze voorouders. Onze naaste levende verwanten van het geslacht Pan bieden het beste vergelijkende model voor die voorouders. Hier presenteren we gegevens over de lichaamssamenstelling van 13 bonobo's (Pan paniscus) gemeten tijdens anatomische dissecties en vergelijken de gegevens met Homo sapiens. Deze vergelijkende gegevens suggereren dat zowel vrouwen als mannen (i) het lichaamsvet verhoogden, (ii) de relatieve spiermassa verminderden, (iii) de spiermassa herverdeeld hebben naar de onderste ledematen, en (iv) de relatieve massa van de huid tijdens de menselijke evolutie verminderden. Vergelijking van zachte weefsels tussen Pan en Homo geeft nieuwe inzichten in de functie en evolutie van de lichaamssamenstelling.


BLAST-zelfstudie: bèta-hemoglobine

DNA-sequencing is sinds de jaren negentig erg gemakkelijk en snel geworden. Inmiddels zijn er meer dan 100 miljard basenparen DNA gesequenced en wordt er met een verbazingwekkende snelheid meer sequentie toegevoegd. Al deze DNA-sequentie is gedeponeerd in een enorme database die wordt onderhouden door NCBI. Deze database is gratis en beschikbaar voor het publiek. Het kan gemakkelijk worden doorzocht met behulp van een gratis programma genaamd BLAST (Basic Local Alignment Search Tool (Altschul et al., 1990). In deze tutorial leert u hoe u deze databases en BLAST kunt gebruiken om hemoglobine van mens en chimpansee te vergelijken.

Hemoglobine is een eiwit dat wordt aangetroffen in rode bloedcellen en dat zuurstof transporteert. Eén hemoglobinemolecuul bestaat uit vier aminozuurketens: twee alfa-hemoglobineketens en twee bèta-hemoglobineketens. De alfa- en bètaketens worden gecodeerd door afzonderlijke genen. Het alfa-hemoglobine-gen bevindt zich op chromosoom 16 en het bèta-hemoglobine-gen bevindt zich op chromosoom 11. Elk van deze aminozuurketens bevat een heemgroep die één zuurstofmolecuul kan dragen. Dit betekent dat één molecuul hemoglobine vier zuurstofmoleculen kan dragen. Eén bèta-hemoglobineketen bevat 147 aminozuren.

Mensen en chimpansees hadden voor het laatst een gemeenschappelijke voorouder tussen 5 en 8 miljoen jaar geleden. Hun bèta-hemoglobine-eiwitten zijn identiek in aminozuursequentie en natuurlijk in secundaire, tertiaire en quaternaire structuren. In deze activiteit ga je onderzoeken of het gen dat codeert voor het bèta-hemoglobine-eiwit identiek is bij mensen en chimpansees.

1. Ga naar ncbi.nlm.nih.gov. Dit is de startpagina van de NCBI waarmee u toegang heeft tot zowel de DNA-databases als BLAST.

2. Zoek boven aan de startpagina in Alle databases (standaard) naar HBB. HBB is de afkorting voor bèta-hemoglobine. Klik op ""Ga.""

3. Klik in het midden van de pagina aan de linkerkant op ""Nucleotide: kernsubset van nucleotidesequentierecords."

4. Klik bovenaan de pagina op ““HBB (Homo sapiens).””. Mogelijk moet u met de rechtermuisknop klikken om deze link te openen. Er verschijnt een nieuw scherm met de nucleotidesequentie van het gen dat codeert voor het menselijke bèta-hemoglobine-eiwit. Er is veel aanvullende informatie hierover, en u zult links naar vele andere pagina's zien. U kunt deze verkennen nadat u de basiszelfstudie hebt voltooid.

5. Scroll een beetje naar beneden totdat u, in een grijs vak aan de linkerkant, ""Genomische regio's, transcripties en producten."" ziet. Klik op ""Referentiesequentiedetails."

6. Zoek aan de linkerkant van het scherm ""Genome Reference Consortium Human Build"" in een grijs vak. Zoek hieronder ""Genomic,"" en zoek vervolgens ""Download."" Rechts van ""Download,"" klik op ""FASTA."" U zult zien dat het bèta-hemoglobine-gen 1606 nucleotiden bevat ("" letters””), hier weergegeven in wat we FASTA-formaat noemen. FASTA is een standaardformaat, gebruikt voor zowel genen als eiwitten, waarbij de eerste regel begint met een >-symbool, gevolgd door een willekeurige tekst. De tekst is soms langer dan één regel, zoals in dit voorbeeld. Dit is OK zolang er geen ""retour"" in de tekst staat. Na deze ene regel tekst is er een terugkeer, gevolgd door de nucleotidesequentie van het gen of de aminozuursequentie van het eiwit. In het geval van eiwitten worden de afkortingen van één letter voor elk van de 20 aminozuren gebruikt.

7. Kopieer de hele DNA-sequentie. Kopieer de eerste regel niet.

8. Ga terug naar de NCBI-homepage (ncbi.nlm.nih.gov) door op het NCBI-logo bovenaan de pagina te klikken.

9. Klik bovenaan de pagina op ""BLAST.""

10. Klik onder ""BLAST Assembled Genomes"" bovenaan de pagina op ""Pan troglodytes."" Hiermee kunt u het menselijke bèta-hemoglobine-gen vergelijken met het genoom van de chimpansee, en niet met de hele NCBI-database . Dit bespaart tijd, omdat bèta-hemoglobines zijn gesequenced voor ontelbare organismen. Met andere BLAST-zoekopdrachten kunt u uw reeks vergelijken met de hele NCBI-database of met verschillende subsets ervan.

11. Plak de menselijke bèta-hemoglobinesequentie die u hebt gekopieerd in het grote vak bovenaan de pagina. Dit is uw vraag. De aanwijzingen voor het vak zeggen ""Voer een toetreding in .......""

12. Scroll naar de onderkant van de pagina en klik op ""Begin met zoeken.""

13. Klik in het midden van de pagina, rechts van ""Verzoek-ID", op ""Rapport bekijken"" in een grijs vak.

14. Scroll naar beneden en bekijk de grafische samenvatting. Merk op dat er één match is met een gen op chromosoom nummer 11 van de chimpansee. Merk op dat het gen voor humaan bèta-hemoglobine zich op humaan chromosoom nummer 11 bevindt. Onderaan het vak ziet u één felrode lijn die aangeeft dat er één overeenkomst is. Het feit dat de lijn felrood is, geeft aan dat dit een zeer nauwe overeenkomst is. Beweeg de muisaanwijzer over deze regel en het zal u, in technische termen, vertellen met welk chimpansee-gen uw zoekopdracht (menselijke bèta-hemoglobine) overeenkomt.

15. Scroll naar beneden naar ""Uitlijningen."" De ""Query"" is menselijke bèta-hemoglobine. Het ""onderwerp"" is bètahemoglobine van de chimpansee. Merk op dat wanneer het gen identiek is, er een verticale lijn is tussen de identieke basenparen.

16. Ga nu naar de bovenkant van de pagina aan de linkerkant en klik op ""Download.""

17. Klik bovenaan de pagina onder ""Uitlijning" op ""tekst."

19. Open het bestand. Dit geeft u een vergelijking van de twee bèta-hemoglobines. Je kunt dit uitprinten als er geen afdruk is bijgesloten in het pakket dat je docent je heeft gegeven (het wordt hier weergegeven als figuur 2). Als dit op uw computerscherm staat, kunt u in latere stappen zoeken naar het begin en einde van de exons.

20. Kijk nu naar de kopie van het hemoglobine-gen mens-bèta in het pakket dat je leraar je heeft gegeven (Figuur 1). Deze kopie van het gen stamt uit 1980 en gebruikt de drieletterige afkortingen voor de 20 aminozuren. Er zijn drie exons en twee introns in dit gen. Je kunt de drie exons identificeren omdat de aminozuren waarvoor ze coderen boven de basensequenties staan. Kijk naar de sequenties aan het begin en einde van elk exon. Gebruik een markeerstift om de nucleotidesequenties van elk van de drie exons in het menselijke bèta-hemoglobine-gen op deze kopie van het menselijke bèta-hemoglobine-gen te markeren.

21. Haal uw afdruk van de vergelijking tussen bèta-hemoglobine van mens-chimpansee uit de BLAST-zoekopdracht (Figuur 2).

22. Gebruik de zoekopties van de computer (Bewerken/Zoeken) om het begin en einde van elk exon van het menselijke bèta-hemoglobine-gen te identificeren. Markeer de drie exons op je afdruk van de vergelijking tussen mens en chimpansee. Het is het gemakkelijkst om de exons in het menselijke gen te markeren. Tip: zoek naar zes basen aan het begin en einde van elk exon, die je in figuur 1 hebt gevonden. Zes basen zijn voldoende om deze posities te identificeren.

23. U kunt nu de volgende vragen beantwoorden (de antwoorden zijn cursief weergegeven):

A. Zijn de exonen identiek? Nee. Omcirkel of markeer eventuele verschillen. Hoeveel verschillen zijn er? Een.

B. Zijn de introns identiek? Nee. Omcirkel of markeer eventuele verschillen. Hoeveel verschillen zijn er? Vijftien.

C. Zijn er meer verschillen in de exons of in de introns? In de intronen. Kun je hier een verklaring voor bedenken? Er zou geen selectie zijn tegen een verandering in een intron.

NS. Hoe kan er een verschil zijn in de exons als de eiwitten identiek zijn? De genetische code is gedegenereerd, dus meer dan één codon kan coderen voor hetzelfde aminozuur.


Bekijk de video: Bareng squd sahabat ku wkwkwkwkw (November 2021).