04 January 2011

Labyrint uitzending

 gastbijdrage Labyrint

Aflevering Technologische evolutie 
dinsdag 11 januari 21.25 uur Nederland 2

De mens is van nature kunstmatig en alle technologie in beginsel menselijk. Vanaf het begin van zijn bestaan maakt de mens al gebruik van techniek om te overleven. Erg uniek is dit niet, want ook de Neanderthaler jaagde bijvoorbeeld met speren. Maar hoe weten we dat zo zeker?
Neem nou het onlangs gevonden schedeldakje van de ‘eerste Nederlander’ genaamd Krijn. Hoe kunnen we aan een klein stukje bot zien dat Krijn een Neanderthaler was? Of zelfs hoe hij gejaagd heeft?


Het antwoord op deze vragen is vrij simpel: door het te bestuderen met steeds geavanceerder rakende technologie. Deze nieuwste technologieën stellen ons in staat steeds moeilijkere vraagstukken te beantwoorden. Het is nu mogelijk het leven van Krijn te reconstrueren: van hoe hij eruit zag tot wat hij at en hoe hij liep. Nooit eerder keken we zo goed 50.000 jaar terug in de tijd. Labyrint bezocht het Max Planck Instituut in Leipzig, de enige plek in de wereld waar al deze moderne technologieën samenkomen voor het onderzoek naar de menselijke evolutie.
Dit jaar promoveerde Gerard  Jagers op Akkerhuis op zijn onderzoek naar een patroon in de evolutie van alles. Dit patroon stelt hem in staat te vertellen welke weg de evolutie in zal slaan in de toekomst. Zal de mens nog gaan veranderen of heeft de huidige technologie het ons zo makkelijk gemaakt dat veranderen niet meer nodig is? De mogelijkheden lijken eindeloos. Je kunt technologie zelfs beschouwen als een extensie van de mens, ga maar eens na hoe afhankelijk je er van bent tijdens je dag maar ook je nacht. Wat zal de explosieve ontwikkeling van technologie vandaag de dag als gevolg hebben voor de evolutie in de toekomst?

Direct na de uitzending kun je doorpraten met wetenschappers in de wekelijkse Labyrint Twittersessie. 
Kijk mee op de site en stel je vragen via Twitter of chat:

22 December 2010

Winterharde merels en vastlopend verkeer

merel, sneeuw, zon.

Treinen, bussen, vliegtuigen, vuilophaalwagens vallen uit en bouwbedrijven failliet door vorst en een laagje sneeuw van een paar centimeter, maar vogels, zoals deze merel man, overleven temperaturen van -10°C. Weliswaar dankzij onze hulp (wat rozijnen en appels), maar toch. Nachten van 16 uur (gisteren 21 dec langste nacht: ruim 16 uur). Voor vogels met een lichaamstemperatuur van 41° C is dat een temperatuursverschil van maar liefst 50° ! Alles onder een laag sneeuw zodat er tijdens de korte dagen (maar 8 uur licht op de kortste dag) niet naar voedsel gezocht kan worden op de normale manier. Bovendien voedsel dat er 's winters minimaal aanwezig is. Een combinatie van 3 ongunstige omstandigheden: lange nachten, lage temperaturen, weinig voedsel. Slecht ontworpen, die seizoenen. Maar knap ontworpen dat vogels hun lichaamstemperatuur op peil kunnen houden. Kwetsbaarheid? Wij mensen in onze verwarmde huizen kunnen die kwetsbaarheid soms ervaren wanneer we als reizigers uren opgesloten zitten in een gestrande intercity midden in de weilanden (met koffie?) of op de veerboot naar Terschelling die vast is gelopen op een zandbank en geen verwarming had (wel/niet koffie?).

Wat die merel, roodborst, heggemus, winterkoning, vink, koolmees, pimpelmees, houtduif, turkse tortel, grote bonte specht, zwarte specht, buizerd, etc. betreft: gelukkig is niet iedere Nederlandse vogel een trekvogel (optie 1). Anders zou het 's winters erg saai zijn. Optie 2: trek naar het zuiden. Optie 3: winterslaap. Doorhalen wat niet van toepassing is.

Penguins
En dan heb ik het nog niet eens gehad over penguins. De Emperor penguin (38°) leeft onder de meest extreme omstandigheden dan welk dier dan ook. In Antartica kan het 's winters -30° worden. Een temperatuurverschil van van 68°! En dan is de chill factor nog niet meegerekend. Het kan daar 200 km per uur waaien, wat nog meer afkoeling geeft. En dan is nog niet meegerekend dat ze maanden lang geen voedsel eten en dus van hun vetreserves moeten leven. (zie deze link). Een extreme aanpassing, waarbij die van onze Nederlandse vogels in het niet verdwijnt.


(komen nog een paar winterfoto's)

15 December 2010

Der geist der stets verneint. Weglaten, verkeerd weergeven, verdraaien, misleiden

gastbijdrage Gerdien de Jong

Het probleem met een boek als Evolutie - Het nieuwe studieboek uitgegeven door de Stichting De Oude Wereld is dat de biologie op allerlei manieren verdraaid wordt om de vooroordelen van de creationistische schrijvers, Reinhard Junker en Siegfried Scherer, hoe dan ook te onderbouwen. Geen enkele onderbouwing van evolutie is toegestaan. Alle aanwijzingen moet betwist worden. Dat levert al met al geen inzicht in de biologie op, maar dat zal ook niet de bedoeling van het boek zijn. Hier volgt een hele kleine greep uit de vele mogelijke voorbeelden van vreemde biologie.

In hoofdstuk 10.2 van J&S gaat het over indeling van organismen op basis van moleculaire gegevens. Daar worden voornamelijk de voetangels en klemmen van de methoden benadrukt. Er wordt geen voorbeeld van een geaccepteerde moleculaire indeling gegeven. Toch is conclusie 7 op blz 181:
"De moleculaire systematiek heeft zeer succesvol vele verwantschapsrelaties kunnen verklaren. De beste resultaten liggen op het terrein van micro-evolutie, dus binnen hypothetische basistypen"
Dat is een heel vreemde conclusie, want de spectaculaire resultaten liggen bij de grote patronen, dus bij wat soms macro-evolutie genoemd wordt. Spectaculaire resultaten zijn de moleculaire indeling van de walvissen binnen de evenhoevigen, de indeling van de zoogdierordes , en van de insecten binnen de kreeftachtigen. Geen van deze spectaculaire resultaten worden behandeld: het gaat om indelingen bewerkt en bevestigt vanaf 1995, zodat het weglaten van deze resultaten in een boek van 2006 dat evolutiebiologie pretendeert te behandelen geen vertrouwen geeft in een onbevooroordeelde benadering.
Vreemd genoeg, zie de bovengenoemde conclusie van blz 181, wordt wel de nieuwe moleculaire indeling van het hele dierenrijk gegeven, in figuur 9.5 op blz 135. Er wordt niet bijgezegd dat dit een spectaculair resultaat van de moleculaire systematiek is.

figuur 9.5 blz 135, indeling van de bilateraal symmetrische dieren
In hoofdstuk 9 gaat het op blz 135 om iets anders dan moleculair indelen. Figuur 9.5 is direct uit een besproken artikel gehaald:

Origineel van figuur 9.5, Raible et al 2005 [2].
Schema van de moleculaire indeling van de bilateraal symmetrische dieren.
De Acoela (de planaria’s) behoren niet tot een van de grote groepen.


Dan komen er vragen naar voren. Hebben Junker en Scherer wel gezien dat dit de moleculaire indeling is? Zo ja, deed een zekere inconsistentie in de behandeling van de stof er niet toe? 

 

Embryonale ontwikkeling


In hoofdstuk 11 van J&S gaat het over evolutie en embryonale ontwikkeling. Dit hoofdstuk is het wetenschappelijke dieptepunt van het boek. Het hoofdstuk bestaat uit creationistische hobby's zonder verwijzing naar modern evolutie-&-ontwikkeling onderzoek. De helft van dit hoofdstuk wordt besteed aan 'recapitulatie' en 'de biogenetische grondwet' - begrippen die 100 jaar verleden tijd zijn.
Embryo's van een groep komen overeen, en komen het sterkst overeen in een stadium dat phylotype genoemd wordt. Voor de vertebraten komt het phylotype-stadium overeen met het morfologische pharyngula-stadium. In het pharyngula-stadium bezitten alle embryo's van gewervelde dieren een notochord, een holle zenuwbuis aan de rugzijde van het notochord, een staart achter de anus, en een serie kieuwbogen. De embryo's van de verschillende vertebraten komen sterk overeen in bouw. Deze overeenkomst wordt altijd door creationisten ontkent, op grond van niet ter zake doende verschillen in voornamelijk vorm. De homologie in de embryo's van de gewervelde dieren gaat heel ver. In het pharyngula stadium hebben alle embryo’s van gewervelde dieren een aantal kieuwbogen; er zijn er vier tot zes zichtbaar; en bij vier zichtbare kieuwbogen werkt de interne anatomie met zes kieuwbogen.


Pharyngula menselijk embryo; T.W. Sadler, 1995.
Langman's medical embryology. figuur 5.18 blz 82.
A: kieuwbogen te zien;
B: Dooierzak;
Nutritional role only early stages.

Middenoor

 
De bouw van het middenoor is heel belangrijk voor de positie van de zoogdieren binnen de vertebraten. Alleen zoogdieren hebben drie middenoorbotjes, hamer, aambeeld en stijgbeugel.. Alle andere tetrapoden hebben één middenoorbotje, overeenkomend met de stijgbeugel. Hamer en aambeeld van zoogdieren komen overeen botten bij de reptielen (etc): de hamer met het articulare van de onderkaak en het aambeeld met het quadratum in de schedel. Quadratum en articulare vormen bij reptielen het onder-bovenkaakgewricht. Het angulare, een ander onderkaakbot bij reptielen, vormt bij de zoogdieren de tympanische ring om het trommelvlies. Bij zoogdieren wordt het kaakgewricht gevormd door het dentale en het squamosum in de schedel.

Campbell & Reece, figuur 34.30
Embryologisch worden hamer en aambeeld gevormd overeenkomend met botten van de eerste kieuwboog - net als het kaakgewricht bij reptielen. Dit is sinds 1837 uit de studie van de embryonale vorming bekend. Het is anatomisch onderbouwd doordat de bij de eerste kieuwboog behorende spieren en zenuwen te maken hebben met het middenoor. Ook is het onderbouwd aan de hand van genexpressie, oa van Hox genen, in de 90-er jaren. In J&S wordt een obscure anatomische studie uit 1984 opgevoerd, die de consensus [3]  van eerdere en latere studies tegenspreekt.

Het is een sluitend bewijs voor de evolutie van de zoogdieren dat de overgang van kaakgewricht naar middenoorbeentjes zowel embryonaal als in de fossielen te volgen is. Uiteraard wordt ook de overgang in de fossielen ontkend - ook iets dat al bijna 100 jaar aanvaard wordt. J&S erkent wel dat pelycosauriers, therapsiden en vroege zoogdieren in de tijd een serie vormen die steeds zoogdier-achtiger wordt. J&S geeft ook toe dat het primaire kaakgewricht kleiner wordt en vervangen door een secundair kaakgewricht. Desondanks beweert J&S dat er geen fossiele bewijzen bestaan voor de omzettng van de oorspronkelijke botten van boven- en onderkaak in de botten van het middenoor. Het eigenlijke probleem is: wat zou voor creationisten ooit als bewijs gelden? Ook Yanoconodon en Maotherium [4]  niet?



Kaakbotjes bij vroege zoogdieren: Luo et al Nature 446 (2007) 288-293;  figure 3
a: onderkaak Morganonucodon (Trias);
b: onderkaak Yanoconocon (Krijt);
c: oorbotjes vogelbekdier (huidig);
d: onderkaak Repenomamus (Krijt );
e: Meckel's kraakbeen Repenomamus;
f: verbeend Meckel's kraakbeen Yanoconodon;
g: middenoor Yanoconodon;
h: middenoor vogelbekdier;
i: embryonaal middenoor + onderkaak vogelbekdier.



biogeografie


Er is een klein hoofdstuk over biogeografie. Daarbij noemt J&S wel platentektoniek en continentverschuiving, maar laat na te vertellen hoe die continenten dan bij elkaar zaten en hoe schoven. Pangaea, Gondwana en Laurasia worden niet genoemd. De voorbeelden blijven beperkt tot buideldieren en Madagascar. Omdat Pangaea en Gondwana niet genoemd worden, klinkt de oorsprong van de buideldieren in Noord-Amerika, verspreiding over een landverbinding via Antarctica naar Australie redelijk vreemd. Bovendien kan bij ontbreken van Gondwana verspreiding van tropische genera over twee of meer plantengeografische regio's tegen evolutie uitgespeeld worden.

Ach: een goede weergave van evolutiebiologie viel niet te verwachten. 




(deel 1 werd gisteren 14 december gepubliceerd)

 
 

Noten

  1. http://evolutiebiologie.blogspot.com/2010/10/het-raadsel-van-de-rode-panda.html   http://evolutiebiologie.blogspot.com/2009/12/noord-en-zuid-oost-en-west.html    http://evolutiebiologie.blogspot.com/2009/12/vleermuizen-en-walvissen.html
  2. F. Raible et al 2005 Vertebrate-type intron-rich genes in the marine annelid Platynereis dumerilii. Science 310: 1325-1326 
  3. Takechi M, Kuratani S, 2010. History of Studies on Mammalian Middle Ear Evolution: A Comparative Morphological and Developmental Biology Perspective. Journal of Experimental Zoology. par B. Molecular and Developmental Evolution 314B: 417-433 
  4. Z-X Luo P.Chen, G. Li & M. Chen, 2007. A new eutriconodont mammal and evolutionary development in early mammals. Nature 446: 288-293. Ji Q, Luo ZX, Zhang XL, et al, 2009. Evolutionary Development of the Middle Ear in Mesozoic Therian Mammals. Science 326: 278-281