Greatest Mysteries: What Drives Evolution?

{h1}

Biologen vinden nieuwe manieren waarop de natuur divers leven op aarde vormt.

Opmerking van de uitgever: We vroegen verschillende wetenschappers uit verschillende vakgebieden wat volgens hen de grootste mysteries van vandaag waren, en daarna voegden we er een paar bij die ons ook bezig hielden. Dit artikel is een van de 15 in WordsSideKick.com's serie 'Greatest Mysteries' die elke weekdag wordt uitgevoerd.

Van bizarre vlinderspots tot regenbooggekleurde hagedissen tot aanpassingen waarmee eekhoorns en zelfs slangen kunnen 'vliegen', fysieke innovaties in de natuurlijke wereld kunnen verbijsterend zijn.

Natuurlijke selectie wordt door wetenschappers aanvaard als de hoofdmotor die de vele organismen en hun complexe kenmerken aandrijft. Maar is evolutie via natuurlijke selectie de enige verklaring voor complexe organismen?

"Ik denk dat een van de grootste mysteries in de biologie op dit moment is of natuurlijke selectie het enige proces is dat in staat is organismale complexiteit te genereren", zei Massimo Pigliucci van de afdeling Ecology and Evolution van de Stony Brook University in New York, "of dat er is zijn andere eigenschappen van materie die ook in het spel komen, ik vermoed dat de laatste zal blijken waar te zijn. "

Flexibele genen

Sommige wetenschappers stellen toevoegingen voor aan de lijst van evolutionaire krachten.

"In het afgelopen decennium begonnen wetenschappers te vermoeden dat er andere eigenschappen zijn van complexe systemen (zoals levende organismen) die, samen met natuurlijke selectie, kunnen helpen verklaren hoe dingen zoals ogen, bacteriële flagellen, vleugels en schildpadenschillen zijn. evolueren, "vertelde Pigliucci WordsSideKick.com.

Een idee is dat organismen zijn uitgerust met de flexibiliteit om hun fysieke of andere kenmerken tijdens de ontwikkeling te veranderen om rekening te houden met veranderingen in de omgeving, een fenomeen genaamd fenotypische plasticiteit.

De verandering komt meestal niet in de genen voor. Bijvoorbeeld, in sociale bijen hebben zowel de werkers als de bewakers hetzelfde genoom, maar worden verschillende genen geactiveerd om hen een verschillend gedrag en uiterlijk te geven. Omgevingsfactoren, zoals temperatuur en embryonale voeding, leiden tot genetische activiteit die er uiteindelijk toe leidt dat één bij een werknemer en de ander een bewaker wordt.

Als het nuttig is, kan deze flexibiliteit worden doorgegeven aan het nageslacht en kan het dus leiden tot de evolutie van nieuwe kenmerken van een soort. "Deze plasticiteit is erfelijk, en natuurlijke selectie kan verschillende soorten plasticiteit bevorderen, afhankelijk van de reeks omgevingsomstandigheden die het organisme tegenkomt," zei Pigliucci.

Op bestelling gemaakt

Zelforganisatie is een andere evolutionaire kracht die volgens sommige experts complexe eigenschappen of gedragingen spontaan oproept in levende en niet-levende materie, en deze eigenschappen worden doorgegeven aan nakomelingen door de generaties heen.

"Een klassiek voorbeeld buiten de biologie zijn orkanen: dit zijn helemaal geen willekeurige luchtbewegingen, maar sterk georganiseerde atmosferische structuren die spontaan ontstaan, gegeven de juiste omgevingsomstandigheden," zei Pigliucci. "Er is toenemend bewijs dat levende organismen een deel van hun complexiteit tijdens de ontwikkeling op een analoge manier genereren."

Een biologische illustratie van zelforganisatie is eiwitvouwing. Een lange ketting van aminozuren buigt, draait en vouwt zich in een driedimensionaal eiwit, waarvan de vorm de functie van het eiwit bepaalt. Een eiwit dat bestaat uit slechts 100 aminozuren kan een eindeloos aantal (miljarden tot miljarden) vormen aannemen. Terwijl deze vormverandering in de aard van seconden tot minuten duurt, hebben de snelste computers nog niet de kracht om de prestatie te leveren.

Het mechanisme dat de uiteindelijke vorm veroorzaakt, kan bijvoorbeeld een chemisch signaal zijn.

Nieuwigheden in de natuur

De omgeving kan ook veranderingen in het uiterlijk of fenotype van een dier veroorzaken, een fenomeen dat veel biologen intrigeert.

Sean Carroll, een moleculair bioloog aan de Universiteit van Wisconsin-Madison, ontdekte bijvoorbeeld dat vlinders in Oost-Afrika verschillende kleuren hebben, afhankelijk van wanneer ze uitkomen. Die uitkomen tijdens het natte seizoen verschijnen met felgekleurde oogvlekken terwijl hun droge seizoen verwanten neutrale cryptische jassen dragen.

Biologie heeft een redelijk goed begrip van hoe dieren zich ontwikkelen van een bevruchte eicel tot een volledig gevormd organisme.

"We begrijpen gewoon niet hoe... de omgeving en [de] genetische blueprint een wisselwerking hebben tijdens de ontwikkeling," zei Theunis Piersma van het Centrum voor Ecologische en Evolutionaire Studies aan de Universiteit van Groningen in Nederland.

Piersma's onderzoek naar kustvogels, rode knopen genoemd, heeft aangetoond dat de vogels hun fenotypes kunnen veranderen, afhankelijk van hun migratieroutes.

Wanneer ze in gevangenschap worden gebracht en in koudere temperaturen worden geplaatst, krimpen de spieren en organen van de kustvogels om het warmteverlies te verminderen. De vogels geven aan nakomelingen door om deze veranderingen aan te brengen.

Het mysterie begint dus duidelijk te maken hoe verschillende soorten met een reeks functies evolueren. Het veld, dat in het verleden vooral op fossielenrecords had vertrouwd, kreeg een impuls met de ontwikkeling van genetische technieken en de integratie van verschillende wetenschapsgebieden, die genetica, biologie, ecologie en informatica met elkaar verbinden.

Terwijl wetenschappers licht werpen op natuurlijke mechanismen die werken om soorten te vormen, brouwen veel vragen in het veld zich op de labtafel. En de oorspronkelijke vraag die Charles Darwin heeft onderzocht - wat is het mechanisme dat ervoor zorgt dat nieuwe soorten evolueren - moet nog volledig worden uitgelegd.En een andere verwante vraag doemt op: hoe belangrijk zijn toevallige gebeurtenissen, in tegenstelling tot natuurlijke selectie, om organismen te vormen?

  • Another Great Mystery: Why Do We Desire Things?
  • Fotogalerij: Darwin te zien
  • Life's Little Mysteries


Video Supplement: Origin of Life - How Life Started on Earth.




Onderzoek


Double Star
Double Star

Antimaterie Atoom Voor De Eerste Keer Gemeten
Antimaterie Atoom Voor De Eerste Keer Gemeten

Science Nieuws


De Kunstmatige Intelligentie Van Google Kan Je Waarschijnlijk Verslaan Bij Videogames
De Kunstmatige Intelligentie Van Google Kan Je Waarschijnlijk Verslaan Bij Videogames

Perm Periode: Klimaat, Dieren En Planten
Perm Periode: Klimaat, Dieren En Planten

Rosy Teint Is Een Teken Van Gezondheid
Rosy Teint Is Een Teken Van Gezondheid

Mannen Als Verslaafd Aan Winkelen Als Vrouwen
Mannen Als Verslaafd Aan Winkelen Als Vrouwen

Wereldbeker: Wat Is Dat Schuimende Spray Gebruikt Door Refs?
Wereldbeker: Wat Is Dat Schuimende Spray Gebruikt Door Refs?

WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com