Evolutie in het Nieuws #3

quote:

“VEEL CREATIONISTEN ZIEN DE ICHTHYOSAURIËR ALS HÉT BEWIJS DAT DE EVOLUTIETHEORIE NIET KLOPT”

Lekker zinloze toevoeging aan een dergelijk artikel. Dat creationisten wat cherrypicken in het fossielenbestand lijkt me niet zo relevant.

http://www.sciencedaily.com/releases/2014/11/141106113334.htm

From single cells to multicellular life: Researchers capture the emergence of multicellular life in real-time experiments



All multicellular creatures are descended from single-celled organisms. The leap from unicellularity to multicellularity is possible only if the originally independent cells collaborate. So-called cheating cells that exploit the cooperation of others are considered a major obstacle. Scientists at the Max Planck Institute for Evolutionary Biology in Plön, Germany, together with researchers from New Zealand and the USA, have observed in real time the evolution of simple self-reproducing groups of cells from previously individual cells. The nascent organisms are comprised of a single tissue dedicated to acquiring oxygen, but this tissue also generates cells that are the seeds of future generations: a reproductive division of labour. Intriguingly, the cells that serve as a germ line were derived from cheating cells whose destructive effects were tamed by integration into a life cycle that allowed groups to reproduce. The life cycle turned out to be a spectacular gift to evolution. Rather than working directly on cells, evolution was able to work on a developmental programme that eventually merged cells into a single organism. When this happened groups began to prosper with the once free-living cells coming to work for the good of the whole.

Single bacterial cells of Pseudomonas fluorescens usually live independently of each other. However, some mutations allow cells to produce adhesive glues that cause cells to remain stuck together after cell division. Under appropriate ecological conditions, the cellular assemblies can be favoured by natural selection, despite a cost to individual cells that produce the glues. When Pseudomonas fluorescens is grown in unshaken test tubes the cellular collectives prosper because they form mats at the surface of liquids where the cells gain access to oxygen that is otherwise -- in the liquid -- unavailable.

Given both costs associated with production of adhesive substances and benefits that accrue to the collective, natural selection is expected to favour types that no longer produce costly glues, but take advantage of the mat to support their own rapid growth. Such types are often referred to as cheats because they take advantage of the community effort while paying none of the costs. Cheats arise in the authors' experimental populations and bring about collapse of the mats. The mats fail when cheats prosper: cheats obtain an abundance of oxygen, but contribute no glue to keep the mat from disintegrating -- the mats eventually break and fall to the bottom where they are starved of oxygen.

Paul Rainey, who led the study at the New Zealand Institute for Advanced Study and the Max Planck Institute for Evolutionary Biology, explains: "Simple cooperating groups -- like the mats that interest us -- stand as one possible origin of multicellular life, but no sooner do the mats arise, than they fail: the same process that ensures their success -- natural selection -- , ensures their demise." But even more problematic is that groups, once extant, must have some means of reproducing themselves, else they are of little evolutionary consequence.

Pondering this problem led Rainey to an ingenious solution. What if cheats could act as seeds -- a germ line -- for the next set of mats: while cheats destroy the mats, what about the possibility that they might also stand as their saviour? "It's just a matter of perspective," argues Rainey. The idea is beautifully simple, but counter-intuitive. Nonetheless, it offers potential solutions to profound problems such as the origins of reproduction, the soma / germ distinction -- even the origin of development itself.

In their experiments the researchers compared how two different life cycles affected group (mat) evolution. In the first, the mats were allowed to reproduce via a two-phase life cycle in which mats gave rise to mat offspring via cheater cells that functioned as a kind of germ line. In the second, cheats were purged and mats reproduced by fragmentation. "The viability of the resulting bacterial mats, that is, their biological fitness, improved under both scenarios, provided we allowed mats to compete with each other," explains Katrin Hammerschmidt of the New Zealand Institute for Advanced Study.

Surprisingly however, the researchers found that when cheats were part of the life cycle, the fitness of cellular collectives decoupled from that of the individual cells: that is, the most fit mats consisted of cells with relatively low individual fitness. "The selfish interests of individual cells in these collectives appear to have been conquered by natural selection working at the level of mats: individual cells ended up working for the common good. The resulting mats were thus more than a casual association of multiple cells. Instead, they developed into a new kind of biological entity -- a multicellular organism whose fitness can no longer be explained by the fitness of the individual cells that comprise the collective" says Rainey.

"Life cycles consisting of two phases are surprisingly similar to the life cycles of most multicellular organisms that we know today. It is even possible that germ-line cells, i.e. egg and sperm cells, may have emerged during the course of evolution from such selfish cheating cells," says Rainey.

http://www.livescience.co(...)brian-explosion.html

'Big Bang' of Species May Be Explained by Continental Shift



A sudden explosion of new life-forms hundreds of millions of years ago may have been triggered by a major tectonic shift, new research shows.

About 530 million years ago, the Cambrian explosion brought a surge in new species to Earth, including most modern animal groups. Recent studies suggest that, during the Cambrian explosion, life evolved about five times faster than it's evolving today. The sudden increase in species is sometimes referred to as "Darwin's dilemma" because, at face value, it seems to contradict Charles Darwin's theory of gradual evolution.

Scientists are still unsure what caused the number of species to skyrocket in such a short period of time, but Ian Dalziel, a research professor at the University of Texas Institute for Geophysics, thinks part of the answer may lie in how the continents shifted.

quote:

Game theory analysis shows how evolution favors cooperation's collapse

Last year, University of Pennsylvania researchers Alexander J. Stewart and Joshua B. Plotkin published a mathematical explanation for why cooperation and generosity have evolved in nature. Using the classical game theory match-up known as the Prisoner's Dilemma, they found that generous strategies were the only ones that could persist and succeed in a multi-player, iterated version of the game over the long term.

But now they've come out with a somewhat less rosy view of evolution. With a new analysis of the Prisoner's Dilemma played in a large, evolving population, they found that adding more flexibility to the game can allow selfish strategies to be more successful. The work paints a dimmer but likely more realistic view of how cooperation and selfishness balance one another in nature.

"It's a somewhat depressing evolutionary outcome, but it makes intuitive sense," said Plotkin, a professor in Penn's Department of Biology in the School of Arts & Sciences, who coauthored the study with Stewart, a postdoctoral researcher in his lab. "We had a nice picture of how evolution can promote cooperation even amongst self-interested agents and indeed it sometimes can, but, when we allow mutations that change the nature of the game, there is a runaway evolutionary process, and suddenly defection becomes the more robust outcome."

Their study, which will appear in the Proceedings of the National Academy of Sciences, examines the outcomes of the Prisoner's Dilemma, a scenario used in the field of game theory to understand how individuals decide whether to cooperate or not. In the dilemma, if both players cooperate, they both receive a payoff. If one cooperates and the other does not, the cooperating player receives the smallest possible payoff, and the defecting player the largest. If both players do not cooperate, they both receive a payoff, but it is less than what they would gain if both had cooperated. In other words, it pays to cooperate, but it can pay even more to be selfish.

Stewart and Plotkin's previous study examined an iterated and evolutionary version of the Prisoner's Dilemma, in which a population of players matches up against one another repeatedly. The most successful players "reproduce" more and pass along their winning strategies to the next generation. The researchers found that, in such a scenario, cooperative and even forgiving strategies won out, in part because "cheaters" couldn't win against themselves.

In the new investigation, Stewart and Plotkin added a new twist. Now, not only could players alter their strategy—whether or not they cooperate—but they could also vary the payoffs they receive for cooperating.

This, Plotkin said, may more accurately reflect the balancing of risk and reward that occurs in nature, where organisms decide not only how often they cooperate but also the extent to which they cooperate.

Initially, as in their earlier study, cooperative strategies found success.

"But when cooperative strategies predominate, payoffs will rise as well," Stewart said. "With higher and higher payoffs at stake, the temptation to defect also rises. In a sense the cooperators are paving the way for their own demise."

Indeed, Stewart and Plotkin found that the population of players reached a tipping point after which defection was the predominant strategy in the population.

In a second analysis, they allowed the payoffs to vary outside the order set by the Prisoner's Dilemma. Instead of unilateral defection winning the greatest reward, for example, it could be that mutual cooperation reaped the greatest payoff, the situation described by a game known as Stag Hunt. Or, mutual defection could generate the lowest possible reward, as described by the game theory model known as the Snowdrift or Hawk-Dove game.

What they found was that, again, there was an initial collapse in cooperative strategies. But, as the population continued to play and evolve, players also altered the payoffs so that they were playing a different game, either Snowdrift or Stag Hunt.

"So we see complicated dynamics when we allow the full range of payoffs to evolve," Plotkin said. "One of the interesting results is that the Prisoner's Dilemma game itself is unstable and is replaced by other games. It is as if evolution would like to avoid the dilemma altogether."

Stewart and Plotkin say their new conception of how strategies and payoffs co-evolve in populations is ripe for testing, with the marine bacteria Vibrionaceae as a potential model. In these bacterial populations, the researchers noted, individuals cooperate by sharing a protein they extrude that allows them to metabolize iron. But the bacteria can possess mutations that alter whether they produce the protein and how much they generate, whether and how much they cooperate, as well as mutations that affect how efficiently they can take up the protein, their payoff. The Penn researchers said a "natural experiment" using these or other microbes could put their theory to the test, to see exactly when and how selfishness can pay off.

"After this study, we end up with a less sunny view of the evolution of cooperation," Stewart said. "But it rings true that it's not the case that evolution always tends towards happily ever after."

Phys.org

28-11-2014

Darwins manuscripten zijn na 155 jaar online in te zien


Geschreven door Tim Kraaijvanger op 28 november 2014 om 16:52 uur

Op 24 november 1859 publiceerde Charles Darwin ‘On The Origin of Species’. Wist je dat dit werk 155 jaar na dato online te lezen is? Wetenschappers van het Darwin Manuscripts Project digitaliseren sinds 2003 alle tekeningen, geschriften en aantekeningen van Darwin.

Op dit moment staan er 16.000 afbeeldingen op de website. De onderzoekers hopen volgend jaar 30.000 documenten gedigitaliseerd te hebben. Het gaat dan om tekeningen en teksten die in de periode van 1835 tot 1882 door Charles Darwin zijn gemaakt.



De verschillende publicaties zijn hier in te zien. De catalogus begint bij ‘Zoology of H.M.S. Beagle’ (1839-1843), een vijfdelig boek waarin Darwin papers bundelde van andere wetenschappers over vondsten tijdens de reis met de Beagle (1832-1836). On The Origin of Species vormt natuurlijk het hoogtepunt, waarin Charles Darwin de evolutietheorie uiteenzet. In dit boek beweert Darwin dat al het leven op aarde een gemeenschappelijke afstamming heeft en dat natuurlijke selectie het belangrijkste mechanisme is voor het ontstaan van nieuwe soorten.

Meer weten over Charles Darwin en hoe hij zijn evolutietheorie ontdekte? Lees erover in het achtergrondartikel: Darwins drijfveren: geloof, racisme en passie. Wist je bijvoorbeeld dat de evolutietheorie er zonder het christelijk geloof nooit was gekomen?

(Scientias.nl)

09-12-2014

[ Evolutie zonder biologie ]
Survival of the fittest, toegepast op oliedruppels



Met mengsels van organische oliën, een tot labrobot verbouwde 3D-printer, een webcam, beeldherkenningssoftware en een hele hoop fantasie kun je Darwiniaanse evolutie simuleren in een petrischaaltje. Of iets dat er een beetje op lijkt, valt op te maken uit een publicatie van Lee Cronin en collega’s van de University of Glasgow in Nature Communications.
De druppel rechtsboven heeft zich zojuist gedeeld. Of voortgeplant, zo je wilt.

Het idee is dat je die organische stoffen in telkens andere verhoudingen met elkaar mengt. Het mengsel druppel je in een petrischaaltje met een bodempje water (of eigenlijk loog) en vervolgens volg je met de webcam wat de druppels doen.

Volgens Cronin kunnen er verschillende dingen gebeuren. Belangrijkste drijfveer is het Marangoni-effect, waarbij toevallige verstoringen van de oppervlaktespanning de druppel doen bewegen. Dat kan langzaam of snel gaan, en het tempo kan veranderen doordat één van de componenten enigszins in water oplost of er mee reageert. Ook kunnen de druppels aan elkaar en/of tegen de wand van het petrischaaltje aan klitten, uit elkaar vallen of helemaal de waterfase in diffunderen. Uiteindelijk kom je op minstens 9 mogelijke gedragspatronen uit, waarvan een aantal die je van tevoren niet direct zou verwachten.

Uiteraard heeft zo’n druppel van zichzelf geen enkele overlevingsdrang. Die ken je er dus kunstmatig aan toe, via een computeralgoritme dat uit de gefilmde tempo’s van deling, beweging en trilling een tamelijk arbitraire ‘fitnesswaarde’ destilleert. Vervolgens doe je het experiment over met iets anders samengestelde druppels, kijkt of de ‘fitness’ verbetert, en baseert daarop de samenstelling voor experiment nummer drie. Zo ga je net zo lang door als je wilt; in deze publicatie werd na 21 generaties gestopt.

Als je dit met de hand moet doen ben je veel te lang bezig. Vandaar dat Cronins groep een eerder zelf in elkaar geknutselde 3D-printer, type RepRap, heeft verbouwd tot labrobot, met hulp van een tweede RepRap die de gewijzigde onderdelen uitprintte. De robot maakt de mengsels aan op basis van de feedback van de beeldherkenning, laat er telkens vier druppels van vallen in een petrischaaltje, en spoelt na afloop de hele proefopzet nog schoon ook.

Het is uitgeprobeerd met 1-octanol, diëthylftalaat, 1-penmtanool en octaanzuur óf dodecaan als ingrediënten, in water dat op pH 13 was gebufferd. Inderdaad blijk je zo een soort evolutie te kunnen creëren, waarin de ‘fitness’ van de druppels langzaam stijgt.

Cronin beschouwt het als een eerste proof of principle. Uiteindelijk wil hij naar een systeem toe dat die labrobot niet meer nodig heeft om verder te evolueren, zodat je het vanuit een ‘chemisch agnostisch’ standpunt zou kunnen omschrijven als ‘kunstmatig leven’.

bron: Nature Communications, University of Glasgow

(c2w)

03-02-2015

Organisme evolueert al 2 miljard jaar niet meer

Amerikaanse onderzoekers hebben een organisme ontdekt dat al meer dan 2 miljard jaar niet is geëvolueerd. Het organisme, dat is beschreven in een artikel in PNAS, is daarmee de onbetwiste recordhouder.


Een stuk steen dat 1,8 miljard jaar oude fossielen bevat. De fossielen (op de donkere plekken) verschillen niet van de hedendaagse zwavelbacteriën.
Bron: UCLA

Het gaat om zwavelbacteriën die diep in de zee leven. Het wetenschappelijk team onderzocht oude bacteriën, die 2,3 tot 1,8 miljard jaar geleden nabij West-Australië leefden en in steen fossiliseerden, en hedendaagse bacteriën van dezelfde soort die nabij Chili leven. Ze ontdekten dat het organisme in al die tijd niet was veranderd.

‘Het lijkt ongelofelijk dat een levensvorm al die tijd niet is geëvolueerd. Meer dan twee miljard jaar – dat is bijna de helft van de aardse geschiedenis’, zegt onderzoeksleider J. William Schopf in een persverklaring.

Darwin bevestigd
De vondst onderstreept de evolutietheorie, benadrukken de onderzoekers. Als de leefomgeving van een diersoort niet verandert, heeft de soort ook geen reden te evolueren. De omgeving van de zwavelbacterie is al drie miljard jaar hetzelfde gebleven. Het dier gedijt goed in de situatie, en veranderingen van de soort zijn dus niet zinvol.

Modellen
Om de oude bacteriefossielen te onderzoeken, gebruikte het team zogeheten Ramanspectroscopie waarmee ze de samenstelling van een steen konden bekijken, en lasermicrosopie waarmee ze 3D-modellen van de fossielen konden maken.

(newscientist)

05-02-2015

Evolutie werkt nog bij de mens
Fins onderzoek naar voortplantingsgedrag

Hoewel de kindersterfte sinds de 18e eeuw drastisch gedaald is, blijkt de gezinssamenstelling nog steeds voor een belangrijk deel erfelijk bepaald. Het lijkt er zelfs op, dat we tegenwoordig vrijer zijn om aan onze genetische variatie expressie te geven.


© Arnout Jaspers
In de moderne wereld neemt diversiteit mogelijk juist toe door nieuwe selectiedruk.

In Finland zijn vanaf het begin van de 18e eeuw kerkregisters overgeleverd die huwelijken, geboortes en overlijden registreren. Onderzoekers van de universteiten van Sheffield en Uppsala hebben deze kerkregisters gebruikt om families generaties lang te volgen, waarbij ze gegevens over in totaal ongeveer tienduizend personen verzamelden.
Zo bleek onder meer dat slechts 67 % van de rond 1860 geboren kinderen in leven bleven tot ze volwassen waren. Rond 1940 was dit percentage gestegen tot 94 %. In diezelfde periode daalde het aantal kinderen per persoon van 5 naar 1,6.

Reproductiegeschiedenis
Van ruim tienduizend individuen die leefden tussen 1705 en 2011, waarvan meerdere generaties lang – tot wel 15 – de reproductiegeschiedenis bekend was (aantal kinderen, leeftijd toen ze hun eerste/laatste kind kregen, levensduur) werden onder meer deze gegevens in een zogeheten G-matrix verwerkt. Dit is een statistische methode die, in dit geval, kan laten zien in hoeverre eigenschappen genetisch, dan wel door omgevingsinvloeden worden overgedragen van de ene generatie op de volgende.

Dit is relevant voor een al langer lopende discussie, namelijk of de evolutie nog wel werkt voor de menselijke soort, althans, in het welvarende deel van de wereld. Immers, vrijwel ieder mens die zich wil voortplanten lukt dit ook, en in welvarende landen blijven de nakomelingen ook bijna allemaal in leven. Welke invloed heeft dit op het proces van natuurlijke selectie?

In de periode die het Finse onderzoek besloeg, vond de zogeheten demografische transitie plaats, de overgang van een armoedige, agrarische samenleving naar een industriële maatschappij. Dat gaat altijd gepaard met een flinke daling van zowel de kindersterfte als het gemiddelde aantal kinderen per gezin, maar je kunt nog wel kijken wat er vóór en na de transitie gebeurt met de variatie in het kindertal: worden bovengemiddeld kinderrijke of – arme gezinnen zeldzamer of niet, en in hoeverre is de eigenschap 'veel kinderen krijgen' erfelijk? Ook vroeg of laat in het leven kinderen krijgen blijkt een eigenschap die voor een flink deel eerfelijk bepaald is.

G-matrix
De onderzoekers analyseerden met de G-matrixmethode diverse van dit soort eigenschappen, en komen tot de conclusie dat, ondanks alle medische vooruitgang, natuurlijke selectie nog steeds werkzaam is. Er vindt nog steeds selectie plaats op erfelijke eigenschappen, maar dat zijn andere eigenschappen dan degene die gunstig zijn voor overleving in een maatschappij met een schaarste aan voedsel en zonder moderne medische zorg.

Dat kan al binnen een paar generaties leiden tot merkbare veranderingen in een populatie. Zo bleek in een ander onderzoek, in Gambia, dat mensen binnen 60 jaar gemiddeld langer en slanker werden nadat zich ook daar een demografische transitie voltrokken had.

Effects of the demographic transition on the genetic variances and covariances of human

(npo.nl)

11-02-2015

The true origin of species
Waarom de ene Darwinvink de andere niet is

Dat Darwinvinken allemaal andere snavels hebben, ligt grotendeels aan één gen. Vergelijking van de gesequenste genomen van 120 van die vinken met hun snavelafmetingen wijst dat uit, melden Zweedse onderzoekers in Nature.


Geospiza magnirostris, eentje met een botte snavel. (Copyright: B.R.Grant)

Dat gen genaamd ALX1 verdient daarmee eigenlijk een standbeeld. Die snavels inspireerden Charles Darwin immers tot zijn ‘survival of the fittest’-theorie.

De vinken in kwestie zitten vast op verschillende eilanden van de Galápagos-archipel. Elk eiland kent andere voedselbronnen en de snavels hebben zich evolutionair aangepast om dat voedsel zo efficiënt mogelijk te pakken te krijgen.

Aan de universiteit van Uppsala hebben ze nu dus 120 individuele vinken gesequenst. Alle vijftien soorten Darwinvinken zaten er bij, plus twee andere vinkensoorten. Daar kwam een sterke correlatie uit tussen de snavelvorm en de variaties in een sequentie van 240.000 basenparen.

Dat stuk bevat slechts twee genen waarvan er één nog nooit in verband is gebracht met botgroei bij gewervelde diersoorten. ALX1 is het andere en daarvan is juist wél bekend dat het codeert voor een transcriptiefactor die een grote invloed heeft op de vormgeving van de schedel. Bij mensen worden defecten in dit gen geassocieerd met frontonasale dysplasie, een zeldzame en nogal heftige gelaatsafwijking.

Het lijkt er op neer te komen dat Darwinvinken twee hoofdvarianten (‘haplotypes’) van dit gen hebben. De ene leidt tot een gepunte snavel, de andere tot een botte. De meeste soorten beschikken over één van de twee; dat hun snavels niet geheel hetzelfde zijn, ligt kennelijk aan andere genen.

Maar er zit één soort bij, Geospiza fortis, waarbij beide haplotypes voorkomen. Die staat dan ook bekend om zijn variabele snavelvorm, en het vermogen om die vorm aan te passen aan klimatologische verandering. Na een periode van grote droogte in de jaren 70 zag je de soort in realtime evolueren: hij kreeg steeds vaker een puntsnavel om beter naar voedsel te kunnen peuren.

Het onderzoek maakt ook duidelijk hoe hij aan die twee haplotypes komt: de verschillende soorten kunnen onderling wel degelijk nakomelingen krijgen en zo via ‘introgressieve hybridisatie’ elkaars genenpool verrijken. Het suggereert dat zo’n vogel toch vaker van het ene naar het andere eiland waait dan Darwin dacht.

Er komt trouwens ook uit dat de stamboom van die vinken iets anders in elkaar zit dan men tot nu toe aannam op basis van uiterlijke kenmerken. In minstens één geval is geen sprake van twee ondersoorten op verschillende eilanden, maar van twee aparte soorten die genetisch niet eens zo nauw verwant zijn.

bron: Nature, Uppsala University

(c2w.nl)

04-03-2015

De mens is 400.000 jaar ouder dan gedacht


De tanden van het fossiel zijn kleiner dan die van andere mensachtigen. © reuters.

WETENSCHAP Amerikaanse onderzoekers hebben in Ethiopië een kaakbeen opgegraven dat - volgens hen - toebehoorde aan een van de allereerste mensen. Opmerkelijk is dat het bot 2,8 miljoen jaar oud is. Dat betekent dat de mens al 400.000 jaar eerder opdook dan wetenschappers tot nu toe dachten.

Het fossiel werd door een Ethiopische student gevonden in het onderzoeksgebied Ledi-Geraru. Meer dan een stuk onderkaak met vijf kiezen is het niet, maar Chalachew Seyoum wist meteen dat hij de ontdekking van zijn leven gedaan had. "Ik besefte onmiddellijk dat het belangrijk was", zei hij aan BBC News, "omdat uit dit tijdperk maar weinig fossielen gevonden worden in Oost-Afrika."

De vondst dicht een hiaat in de kennis van de menselijke evolutie. Tot nu toe werd aangenomen dat de geschiedenis van onze soort 2,35 miljoen jaar geleden begon. Van dat tijdperk dateert het tot nu toe oudst gevonden menselijke fossiel, een bovenkaak die werd opgegraven in Hadar, Ethiopië.

Drie miljoen jaar geleden leefde de voorganger van de mens, de soort Australopithecus. Getuige daarvan is het bekende fossiel 'Lucy', dat in hetzelfde gebied gevonden werd in 1974. Wat daartussen gebeurde, was tot hiertoe een mysterie.

De vondst van een 2,8 miljoen jaar oud kaakbeen dicht een hiaat in de kennis van de menselijke evolutie
Volgens de onderzoekers van Arizona State University, die hun studie vandaag publiceerden in het vakblad Science, is het duidelijk dat de kaak van een mens moet zijn. De achterste kiezen zijn kleiner dan die van andere mensachtigen die in het gebied leefden. Dat is een van de kenmerken die de mens onderscheiden van zijn meer primitieve voorouders.

Een computerreconstructie van het bot dat eerder in Hadar gevonden werd, suggereert dat het wel degelijk om een afstammeling kan gaan van de soort waarover vandaag werd bericht.

In een aparte studie in Science stellen de onderzoekers dat een verandering in het klimaat de evolutie van boomklimmer naar mens mogelijk aangespoord heeft. Toen bomen plaatsmaakten voor grasvlaktes, zochten de apen een manier om zich aan hun nieuwe omgeving aan te passen. Ze ontwikkelden grotere hersenmassa's en begonnen gebruik te maken van gereedschappen, waardoor ze minder afhankelijk werden van hun grote kaken en tanden.

(HLN)

Niet echt nieuws (want al uit 2009) , maar ik struikelde hier eigenlijk over en het was me niet zo bekent en vind het interessant genoeg om (wellicht opnieuw) te delen.

Charles Darwin really did have advanced ideas about the origin of life

Het volledige artikel te verkrijgen in PDF, ePub etc.

quote:

When Charles Darwin published The Origin of Species 150 years ago he consciously avoided discussing the origin of life. However, analysis of some other texts written by Darwin, and of the correspondence he exchanged with friends and colleagues demonstrates that he took for granted the possibility of a natural emergence of the first life forms. As shown by notes from the pages he excised from his private notebooks, as early as 1837 Darwin was convinced that “the intimate relation of Life with laws of chemical combination, & the universality of latter render spontaneous generation not improbable”.

Like many of his contemporaries, Darwin rejected the idea that putrefaction of preexisting organic compounds could lead to the appearance of organisms. Although he favored the possibility that life could appear by natural processes from simple inorganic compounds, his reluctance to discuss the issue resulted from his recognition that at the time it was impossible to undertake the experimental study of the emergence of life.

'Hyena met hoge sociale status leeft langer'

quote:

Hyena's met een hoge sociale status leven vermoedelijk bovengemiddeld lang. Dat zou blijken uit nieuw wetenschappelijk onderzoek.
Als hyena's hoog in de hiërarchie van hun roedel staan, zijn hun telomeren gemiddeld genomen langer dan die van hun soortgenoten .

Dat melden onderzoekers van Michigan State University in het wetenschappelijk tijdschrift Current Biology.

Telomeren zijn de uiteinden van chromosomen. De stukjes DNA bepalen hoe vaak een cel zich deelt en hebben waarschijnlijk grote invloed op de gezondheid en levensduur van dieren.

De rest op NU.nl

Het werkelijk artikel van Current Biology:

quote:

Abstract

Telomeres are regarded as important biomarkers of ageing and serve as useful tools in revealing how stress acts at the cellular level. However, the effects of social and ecological factors on telomere length remain poorly understood, particularly in free-ranging mammals. Here, we investigated the influences of within-group dominance rank and group membership on telomere length in wild adult spotted hyenas (Crocuta crocuta). We found large effects of both factors; high-ranking hyenas exhibited significantly greater mean telomere length than did subordinate animals, and group membership significantly predicted mean telomere length within high-ranking females. We further inquired whether prey availability mediates the observed effect of group membership on telomere length, but this hypothesis was not supported. Interestingly, adult telomere length was not predicted by age. Our work shows for the first time, to the best of our knowledge, the effects of social rank on telomere length in a wild mammal and enhances our understanding of how social and ecological variables may contribute to organismal senescence.

quote:

Two most destructive termite species forming superswarms in South Florida, UF study finds

Two of the most destructive termite species in the world -- responsible for much of the $40 billion in economic loss caused by termites annually -- are now swarming simultaneously in South Florida, creating hybrid colonies that grow quickly and have the potential to migrate to other states.
[...]

UF scientists previously thought the two termite species had distinct swarming seasons that prevented them from interacting. Their new research indicates not only an overlap of seasons where the two species are interbreeding; it shows that male Asian termites prefer to mate with Formosan females rather than females of their own species, increasing the risk of hybridization.

University of Florida

Wetenschappelijk artikel

04-05-2015

Evolutie in een reageerbuis

Amerikaanse chemici maken nuttig, nieuw enzym*
Wetenschappers zijn niet zo bedreven in het maken van nieuwe enzymen. Maar de natuur doet het doorlopend door bestaande enzymen te laten evolueren. Amerikaanse chemici wisten die evolutie na te doen in een reageerbuis, met als resultaat een gloednieuw, nuttig enzym.



Elke cel heeft enzymen om chemische reacties te katalyseren.

In onze cellen zitten duizenden verschillende soorten enzymen die samen heel diverse reacties versnellen. Zo helpt DNA-polymerase het DNA verdubbelen en breekt trypsine eiwitten af in de dunne darm.

Chemici gebruiken zulke biologische katalysatoren in de industrie voor de omzetting van organische verbindingen, bijvoorbeeld om biopolymeren te maken. Maar wat als je een enzym werk wil laten uitvoeren, dat het nooit zou doen in een levende cel? Biochemicus Francis Arnold en haar collega’s van het California Institute of Technologie vonden een oplossing: ze lieten een enzym evolueren.

Wat doen enzymen?

Vrijwel alle chemische reacties in ons lichaam vinden plaats dankzij enzymen: eiwitten die chemische reacties versnellen. Elk enzym herkent één of meerdere moleculen die in de cel ronddrijven. Alleen dié moleculen worden door het enzym omgezet in andere moleculen.

Evolutie

Evolutie is de geleidelijke verandering van soorten. Het gebeurt doordat alleen populaties die zich goed kunnen aanpassen aan veranderingen in hun omgeving overleven. Zij geven hun voordelige genen door aan de volgende generatie. Ook enzymen zijn onderhevig aan evolutie. Als ze in de cel op onbekende situaties stuiten, kunnen ze evolueren om nieuwe taken uit te voeren. Via evolutie maakt de natuur voortdurend nieuwe enzymen.

De Amerikanen rapporteren in het vakblad ACS Central Science dat ze de natuur kopiëren. Ze gebruikten dezelfde evolutionaire strategie om het bestaande enzym cytochroom P450, dat in veel organismen voorkomt, te veranderen en nieuw werk te geven.
Engineered p450


Aangepaste enzymen kunnen nieuwe reacties uitvoeren.

Aminozuren

Het cytochroom P450 is eigenlijk een verzameling van enzymen die helpt bij de afbraak van giftige stoffen en medicijnen. Arnold en haar collega’s ontdekten dat het mogelijk is om een P450 zo aan te passen, dat het compleet andere moleculen herkent, en dus andere reacties katalyseert.

Ze wilden het enzym een aziridine -reactie laten uitvoeren. In de natuur kan P450 dat niet. “Aziridine is een veelzijdige, chemische verbinding die makkelijk is om te zetten in andere verbindingen die interessant zijn voor de farmaceutische industrie,” legt onderzoeker Ruijie Zhang uit. Het is daarom zeer gewenst. De ontdekking dat je enzymen dingen kan laten doen die niet in de natuur gebeuren, leidt tot routes om belangrijke moleculen te maken. In 2014 rapporteerden chemici bijvoorbeeld al over een enzym dat ze zover kregen dat het levomilnacipran maakt, een antidepressivum.

Hoe moet je P450 dan veranderen? Dat was van tevoren niet precies bekend. Dus maakte het team verschillende varianten van het enzym. In elke variant vervingen ze een belangrijk aminozuur – een eiwit is opgebouwd uit aminozuren – door een ander aminozuur. Dat kan door het DNA dat de code bevat voor dit enzym gericht te veranderen.
Escherichia coli


De bacterie E. coli werd kon met het aangepaste enzym nieuwe chemie uitvoeren.

Bacterie

Het DNA met de mutatie plaatsten ze in een bacterie; elke mutatie weer in een andere. De bacterie maakt vervolgens het aangepaste enzym. De bacterie, en dus de enzymvariant, die de aziridinatie-reactie het best uitvoerde pikten de wetenschappers eruit. Met de winnaar herhaalden ze bovenstaand proces nog een keer om het enzym nog beter te maken. Het oorspronkelijke P450 veranderde, of evolueerde, geleidelijk in een nieuw enzym.

Het zelf ontworpen P450 levert niet direct een handig molecuul op: het maakt C-N bindingen van alkenen (onverzadigde koolwaterstoffen). Het pakt een alkeen als substraat en levert een aziridine als product. Met dat product kan de industrie vervolgens verder om medicijnen te maken. “Deze chemie is menselijke chemici goed bekend, maar was nog nooit vertoond in de biologische wereld”, aldus onderzoeksleider Arnold. “Maar met de juiste reagentia kan de natuur leren hoe ze het moet doen.”

Bron:
•Christopher C. Farwell e.a., ‘Enantioselective enzyme-catalyzed aziridination enabled by active-2 site evolution of a cytochrome P450’, ACS Central Science, online op 22 april 2015. DOI: 10.1021/acscentsci.5b00056

(Kennislink)

07-05-2015

Missing link gevonden in evolutie van complex leven
Verre, verre voorouder van de mens, dier en plant leeft in bodem Atlantische Oceaan



Moet de evolutie van complex leven worden herschreven? Wetenschappers vonden op de bodem van de oceaan een tussenvorm tussen eenvoudige en complexe cellen.

Het is een van de grote, onbeantwoorde vragen in de biologie: hoe is complex leven ontstaan? Mensen, dieren, planten en zelfs schimmels en amoeben bestaan uit cellen met onder meer een celkern en energiefabriekjes genaamd mitochondriën. Die complexe cellen, bekend als eukaryoten, zijn waarschijnlijk zo’n twee miljard jaar geleden ontstaan uit eenvoudiger levensvormen.

Probleem: er zijn nooit tussenvormen gevonden die deze theorie onderschrijven. Er is wel ander bewijs. De energiefabriekjes van complexe cellen hebben bijvoorbeeld hun eigen DNA, dat sterk lijkt op dat van bacteriën. Dat wijst erop dat complexe cellen zijn voortgekomen uit de versmelting van meerdere simpeler cellen. Een dergelijk proces vindt niet in een achternamiddag plaats, dus je zou verwachten dat wetenschappers vroeg of laat een tussenvorm ontdekken tussen simpele en eenvoudige cellen.

Tussenvorm
Precies zo’n tussenvorm hebben ze nu gevonden, twee kilometer onder de bodem van de noordelijke Atlantische Oceaan. De Nederlandse onderzoeker Thijs Ettema had nauwelijks een theelepeltje sediment tot zijn beschikking, maar wist daaruit het DNA van een missing link te destilleren, Lokiarchaeum gedoopt. Een echte tussenvorm: ‘Loki’ ontbeert een celkern en energiefabriekjes, maar heeft tegelijkertijd veel eigenschappen die je alleen bij eukaryoten vindt.

Dat zou wel eens kunnen betekenen dat de boom des levens opnieuw moet worden ingedeeld. Tot dusver ging men uit van drie hoofdtakken: bacteriën, archaea (een soort oerbacteriën) en eukaryoten – de complexe cellen waar mens, plant en dier uit bestaan. Maar als de eukaryoten zijn voortgekomen uit archaea, dan zijn er feitelijk maar twee hoofdtakken, waarvan er een zich later nogmaals heeft gesplitst.

Doorbraak
Geen wonder dat sommige wetenschappers al spreken van een doorbraak die bijna te goed is om waar te zijn. Maar kritiek is er ook. De Britse biochemicus Nick Lane laat in New Scientist weten dat Loki hooguit een duizendste van de complexiteit van eukaryoten bezit – in vergelijking tot andere archaea zeer complex, maar zo verschillend van eukaryoten dat het bijna misplaatst is om van een missing link te spreken.

Ettema geeft toe dat er nog veel uit te zoeken is. Hij heeft tot dusver alleen naar het DNA van Loki kunnen kijken en kan zelfs nog niet zeggen hoe groot Loki precies moet zijn. Maar daar hoopt hij binnenkort wel antwoord op te kunnen geven. Ettema heeft namelijk inmiddels de beschikking over nieuwe stalen met sediment, waarin hij de Loki-microben al heeft aangetroffen. De kunst is nu om de omstandigheden in het lab zo te houden dat de microben lang genoeg blijven leven om ze verder te onderzoeken. En zo meer aan de weet te komen over de ontwikkeling van onze verre, verre voorouders.

(npowetenschap.nl)

08-05-2015

Opgeviste oerbacterie geeft inkijk in onze oorsprong

Alle planten, dieren en mensen zijn ontstaan uit dezelfde simpele cellen waarmee het allereerste leven begon. Maar hoe verliep die evolutie? Een nieuw ontdekte oerbacterie, opgevist diep uit de oceaan, stelt de theorie bij.

Op de bodem van de Atlantische Oceaan liggen microben verstopt die van alle simpele cellen onze meest naaste verwanten zijn. Zweedse biologen ontdekten de organismen. Ze schrijven deze week in Nature dat de microben weleens de missing link kunnen zijn tussen ons en oerbacteriën (de archaea).


In de ouderwetse stamboom van het leven zijn archaea en eukaryoten twee aparte takken.
 Montana State University

Drie groepen

In de meeste biologieboeken is de diversiteit van het leven ingedeeld in drie grote groepen: de eukaryoten en twee groepen prokaryoten, de bacteriën en archaea (ook wel oerbacteriën genoemd). Prokaryoten hebben simpele cellen zonder celkern. Eukaryoten hebben cellen met celkern en andere onderdelen, zoals een celskelet. Wij, en alle andere dieren en planten, zijn eukaryoten. Archaea hebben een zelfde soort structuur als prokaryoten maar lijken weer meer op eukaryoten als het gaat om de manier waarop de genetische codes worden vertaald.

De cellen van eukaryoten zijn zó veel ingewikkelder dan die van prokaryoten, dat evolutiebiologen hun hersenen kraken over de vraag hoe de ene geëvolueerd is uit de ander. Er zijn meerdere theorieën die elkaar tegenspreken. In de klassieke stamboom van het leven, die de evolutionaire oorsprong van de drie groepen weergeeft, zijn eukaryoten en archaea twee aparte takken. Dit idee staat al een tijd ter discussie. Recent onderzoek wijst namelijk in de richting dat eukaryoten zijn voortgekomen uit archaea.

Het testen van die theorie is lastig: organismen die de tussenstap vormen tussen archaea en eukaryoten zijn nooit gevonden. Maar wie zoekt zal vinden, dachten Thijs Ettema en zijn collega’s van de Uppsala Universiteit.
Image1 1024x681


Hier lag Loki verstopt.
 R.B. Pedersen, Centre for Geobiology

Loki

Het team ontdekte op de zeebodem een nieuw type archaea die ze Lokiarchaeota noemen, of liefkozend ‘Loki’. Loki lijkt meer op de cellen van planten en dieren dan alle andere tot dusver ontdekte prokaryoten.

Loki is 100% oerbacterie en heeft net als alle andere archaea-soorten geen celkern. Maar vreemd genoeg heeft hij wel honderd genen die alleen bij eukaryoten voorkomen. Deze genen coderen onder andere voor eiwitten om een celskelet te bouwen. De vondst is een doorbraak: dit nieuwe micro-organisme lijkt de lijn tussen archaea en eukaryoten te vervagen.

Gissen

De Zweden maakten met het DNA van Loki een nieuwe stamboom. In hun model splitsten bacteriën en archaea zich 3,4 miljard jaar geleden van elkaar af. De archaea leefde vrolijk verder tot er 2 miljard jaar geleden binnen de groep een tweesplitsing kwam, in Loki en eukaryoten. In de boom zijn mensen, dieren, planten en schimmels geen aparte tak, maar een zijtak van de archaea. Wat dat betekent? Dat we zijn ontstaan uit oerbacteriën!

Waarschijnlijk waren sommige kenmerken van eukaryoten, zoals het celskelet, al geëvolueerd in de laatste gemeenschappelijke voorouder van eukaryoten en Lokiarchaeota. Hoe die voorouder er dan uitzag, dat blijft gissen.


In eukaryote cellen zitten mitochondriën die energie leveren.
 Rand lab/Brown University

Te simpel

Niet iedereen denkt dat Lokiarchaeota het evolutionaire gat tussen onze cellen en die van archaea kan opvullen. Zoals evolutionair biochemicus Nick Lane van het University College London. Volgens hem zitten we de oerbacteriën die de voorgangers waren van eukaryoten op de hielen, maar is Loki nog te simpel.

“Het DNA van Loki is niet groot genoeg en hij heeft geen mitochondriën die echte eukaryoten wel hebben”, zegt Lane in het tijdschrift New Scientist. Hij denkt dat de bemachtiging van mitochondriën een noodzakelijke stap was in de evolutie van eukaryoten. Want dat leverde de energie voor ingewikkelde processen in de cel.

Toch geeft de ontdekking van Loki een interessant inkijkje in de evolutionaire oorsprong van het complexe leven. Het zijn tenslotte de meest aan ons verwante prokaryoten tot nu toe. Het team denkt op korte termijn nog meer microben te vinden die het gat tussen eukaryoten en archaea kunnen overbruggen.

Bronnen:
•Anja Spang ea. ‘Complex archaea that bridge the gap between prokaryotes and eukaryotes’, Nature, online 6 mei 2015. doi:10.1038/nature14447
•T. Martin Embley & Tom A. Williams. ‘Evolution: Steps on the road to eukaryotes’, Nature News & Views, online 6 mei 2015. doi:10.1038/nature14522

(Kennislink)

quote:

Oldest stone tools pre-date earliest humans

They were unearthed from the shores of Lake Turkana in Kenya, and date to 3.3 million years ago.

They are 700,000 years older than any tools found before, even pre-dating the earliest humans in the Homo genus.

The find, reported in Nature, suggests that more ancient species, such as Australopithecus afarensis or Kenyanthropus platyops, may have been more sophisticated than was thought.

"They are significantly earlier than anything that has been found previously," said Dr Nick Taylor, from the National Centre of Scientific Research (CNRS) in France and the University of Leiden in the Netherlands.

"It's really quite astonishing to think what separates the previous oldest site and this site is 700,000 years of time. It's monumental."

Wow, nice!!

28-05-2015

Nieuwe menselijke voorouder gevonden, die naast Lucy leefde



Een internationaal team van wetenschappers heeft een nieuwe menselijke voorouder gevonden in Ethiopië. Deze nieuwe mensensoort heet Australopithecus deyiremeda en wandelde 3,3 tot 3,5 miljoen jaar geleden op de aarde.

Dit betekent dat de Australopithecus deviremeda waarschijnlijk ook Lucy’s soort tegen het lijf aan liep: de Australopithecus afarensis. Deze hominide leefde namelijk tussen 2,9 en 3,8 miljoen jaar geleden, waardoor de periodes en het leefgebied elkaar overlappen.

Het is de eerste keer dat wetenschappers een overtuigend bewijs vinden dat een menselijke voorouder drie miljoen jaar geleden op aarde wandelde. De leeftijd van de nieuwe fossielen zijn op verschillende manieren vastgesteld. Denk aan radiometrische datering, regionale geologie en paleomagnetische data. Al deze methoden wijzen op dezelfde leeftijd: 3,3 tot 3,5 miljoen jaar oud. Alle fossielen van mensachtigen die tot nu toe zijn gevonden zijn of jonger of de leeftijd kan niet goed worden bepaald.


Naaste verwant
De naam van de soort – deyirmeda – betekent ‘naaste verwant’ in de taal die de Afar-mensen spreken. Dr. Yohannes Haile-Selassie van het Natuurhistorisch Museum van Cleveland leidde het onderzoeksteam. Zijn team vond de boven- en onderkaak van de nieuwe mensachtige in de Afar-regio in Ethiopië. Opvallend is dat de tanden relatief klein zijn. Dit betekent dat de Australopithecus deyiremeda waarschijnlijk niet hetzelfde dieet volgde als andere mensachtigen.

“De vondst van deze nieuwe soort is opnieuw een bevestiging dat Lucy’s soort, Australopithecus afarensis, niet alleen was”, zegt hoofdauteur Haile-Selassie. “Mogelijk woonden niet twee, maar drie verschillende hominiden in dit gebied in Ethiopië.


Zo zag de kaak van de nieuwe mensachtige er uit..

Essentialisme
“Deze nieuwe soort zorgt weer voor veel discussies,” vervolgt Haile-Selassie. “Sommige collega’s zijn namelijk nogal skeptisch.” Niet geheel onterecht, want het classificeren van soorten is een vorm van essentialisme. “Paleontologen voeren discussies over de vraag of een bepaald fossiel een Australopithecus of een Homo is”, zegt Richard Dawkins in het achtergrondartikel over essentialisme, dat in juli op Scientias.nl verschijnt. “Het is essentialistische dwaasheid dat je een fossiel precies bij het ene of andere genus kunt onderbrengen. Er heeft nooit een Australopithecus-moeder bestaan die een Homo-nakomeling ter wereld bracht. Elke nakomeling behoort tot dezelfde soort als zijn moeder. Creationisten gebruiken dit soort gaten graag om evolutionisten onderuit te halen.”


De eerste mensachtigen - zoals Lucy - zagen er nog meer uit als apen, dan als moderne mensen.
.
Stamboom van de mens
De stamboom van de mens wordt in ieder geval steeds onoverzichtelijker. We dachten altijd dat de Australopithecus afarensis de directe voorouder was van de Homo sapiens, maar dit hoeft niet zo te zijn. In Tsjaad is de Australopithecus bahrelghazali gevonden, in Kenia de Kenyanthropus platyops en nu dus de Australopithecus deviremeda. De zoektocht naar de herkomst van de mens krijgt steeds meer diepgang en wordt interessanter.

Veel vragen, weinig antwoorden
De onderzoekers gaan vervolgonderzoek doen en hopen meer fossielen aan te treffen. Wellicht komen zij erachter of verschillende Australopithecus-soorten met elkaar sliepen, zoals de Neanderthaler en de Homo sapiens. Misschien stelden de eerste mensachtigen zich juist vijandig naar elkaar op. Of wisselden ze voedsel uit? Misschien worden deze prangende vragen binnenkort beantwoord.

(scientias.nl)

24-06-2015

Uitgestorven vis onthult hoe tanden zijn geëvolueerd

.
Artistieke impressie van de Romundina stellina.

Een vis die 400 miljoen jaar geleden leefde, had harde bobbelige platen in zijn bek. Hij gebruikte deze platen als schuurpapier, namelijk om eten te malen. Zo zijn tanden ontstaan.

Als je nu naar het gebit van een dier of een mens kijkt, dan zie je veel individuele tanden. Ooit was dit anders. Wetenschappers beweren dat tanden ontstaan zijn als grote platen. In de loop van de tijd zijn deze platen geëvolueerd tot losse tanden.


Een analyse van de tandplaten van een Romundina stellina.
.
Wetenschappers kijken vaak naar haaien als het gaat om de evolutie van tanden. Dit komt omdat haaien al meer dan 420 miljoen jaar tanden hebben. De biologische processen die de ontwikkeling van tanden aansturen komen overeen met de groei van tanden in dieren die later ontstonden. Maar haaien waren niet de enige dieren met tanden; ook een vis met de naam Romundina stellina had een prehistorisch gebied. Daarnaast had deze vis een pantser om zich te beschermen tegen roofdieren.

Paleobioloog Philip Donoghue van de universiteit van Bristol en Martin Rücklin van Naturalis in Leiden analyseerden de tandplaten van gefossiliseerde R. stellina-vissen. Zo werden er o.a. 3D-röntgenscans gemaakt van de platen. Hierdoor zagen de wetenschappers piepkleine details van tien micrometer groot.

Geen simpele platen
De afbeeldingen laten zien dat de tandplaten niet tegelijkertijd vormden. Er zijn lijnen zichtbaar, die de grenzen markeren tussen individuele structuren. Deze individuele structuren bleken – net als moderne tanden – een kern van tandbeen en een buitenste laag van glazuur te hebben. De onderzoekers vertellen in het paper op de site van Biology Letters dat de tandplaten vormden rondom een zogenoemde ‘pioniertand’.

Onmisbare tanden
Voor veel organismen zijn tanden onmisbaar. Het is mooi om te zien dat er zoveel diversiteit is. Een dinosaurus met de naam Nundasuchus songeaensis had tanden die doen denken aan vleesmessen. Het grootste knaagdier ooit gebruikte zijn snijtanden om te graven en te vechten. Er heeft ooit een dinosaurus bestaan die iedere twee maanden een nieuwe tand kreeg. Onder elke tand zaten tot wel vijf reserve-exemplaren op hun kans te wachten. En dan heb je nog deze vis, die navigeert met behulp van zijn tanden. Wat is het toch een wonderlijke natuur.

(scientias.nl)