Vertebrate structure and function
Book: “Vertebrates: Comparative Anatomy, Function, Evolution”
Summary EZO-31306
2018
Discussion 1: Biological concepts
Chapter 1: Introduction
Similarities (p. 15-16)
In organismen kunnen overeenkomstige delen als gelijk beschouwd worden aan de hand van 3
criteria: afkomst, functie en uiterlijk.Types overeenkomsten:
Homoplasy = 2 of meer kenmerken die dezelfde afkomst hebben. Speciaal geval: Serial
homology = gelijkenis tussen herhaalde delen van hetzelfde organisme (vb. ruggenwervels,
kieuwbogen).
Analogy = kenmerken met dezelfde functie
Homoplasy = kenmerken die hetzelfde uiterlijk hebben. vb. camouflage of mimicry.
De gelijkenissen dragen verschillend bij aan biologisch design van een organisme. Convergentie kan
leiden tot deze gelijkenissen.
Grades and Clades (p. 24-30)
Moderne soorten zijn het resultaat van miljoenen jaren veranderingen. Plesiomorphic trait (primitive
condition) = de vroege (of voorouderlijke) staat van de eigenschap. Synaphomorphic trait (derived
condition) = de latere (of afstammeling) staat na transformatie. Taxon = groep van organismen. Types:
Natural taxon = een groep die in natuur voorkomt en het resultaat is van evolutionaire
gebeurtenissen
Artificial taxon = geen onderdeel van evolutie (niet complete evolutie)
Sister group = meest verwante groep aan de groep die bestudeerd wordt. Als soorten zeer afwijkende
eigenschappen hebben kan dit gezien worden als nieuw level van organisatie. Grade = een expressie
van een mate van verandering of level van adaptatie bereikt door een evoluerende groep (niet heel
objectief).Clade (lineage) = alle organismen in dezelfde afstammingslijn en de gemeenschappelijke
voorouder. Traditional systematics plaatst organismen bij elkaar met dezelfde of homologe
eigenschappen. Phylogenetic systematics plaatst organismen bij elkaar die tot dezelfde clade behoren
(cladistics). Genealogy (de niet-binnen-groep variatie) is de basis voor clades bepalen. Hieruit kan een
cladogram gemaakt worden = dendrogram van de hypothese over de afstammelingen en hun
evolutionaire relaties. De relatie tussen groepen wordt bepaald aan de hand van afgeleide
eigenschappen (hoe meer overeenkomstige eigenschappen hoe sterker verwant). Bepalen taxa:
ingroup = Groep die we willen bepalen
Outgroup = groep die er dicht bij staat maar er niet bij hoort en wordt gebruikt als referentie.
Helpt om te bepalen welke eigenschappen de afgeleide conditie is. Dit hoeft niet altijd de
sister group te zijn.
Benamingen clades:
Monophyletic = voorouder en al zijn afstammelingen en alleen zijn afstammelingen
Polyphyletic = groepen aan de hand van niet homologe eigenschappen
Paraphyletic = gemeenschappelijke voorouder met met sommige afstammelingen, niet
allemaal. Andere benaming: grade
Laatste twee zijn beiden artificial taxa. Fossiele data toevoegen verbeterd de cladogram en helpt de
relaties begrijpen. Crown group = kleinste clade met alle levende groepsleden en alle fossiele data
ertussen. Stem group = uitgestorven taxa die niet in de crown group zitten maar wel het meest
verwant eraan zijn dan aan andere groepen. Crown group + stem group = total group.
Nienke Klerks Summary EZO-31306 1
,Paleontology
Vertebrate story = de evolutie van vertebraten over miljarden jaren met veel gebeurtenissen die niet
van tevoren verwacht waren. Meeste soorten zijn uitgestorven.
Tools of the Trade (p. 41-46)
Analyse van vertebraten design verloopt in 3 stappen:
1. De vraag: Goede focus, geschikt experiment en beloofd een productief antwoord.Tools om de
vraag te definiëren in morfologie: dissectie (anatomische beschrijving van structurele design),
high-resolution digital tomography, Taxonomie (relaties tot andere soorten)
2. De functie: technieken voor prestatie: Radiografie, X-ray analysis, high speed videotape
(cinematographic film), natural markers. Technieken voor viscerale functies: cannulae en
transducers, radioplaque fluids, electrodes (electromyography EMG = gebruik maken van
neurale systeem om spieractiviteit te meten).
3. De biologische rol: Hoe de structuur gebruikt wordt in de omgeving. Ecomorphology =
wetenschap naar de relatie tussen ecologische functie en morfologie. Observatie in het veld
is van belang.
Het verhaal van vertebrate evolutie gaat over verandering en adaptaties.
Box: Living Fossils
Living fossils = ongespecialiseerde soorten die tegenwoordig leven en dezelfde voorouderlijke
kenmerken hebben aan het begin van de afstammingslijn.
Maturation (p. 197-201)
larve = vrijlevend individu na de vroege ontwikkeling die vervolgens metamorfose zal ondergaan
(maturatie) tot het volwassene is. Ontogeny = ontwikkeling, een doorgaand proces in gehele leven.
Larven en volwassenen kunnen in hele andere omgeving leven (dit bepaald ook hoe lang ze in die
fases blijven). direct development = jong embryo wordt meteen volwassene en slaat het larve
stadium over.
Heterochrony
Heterochrony = ontogenetische verschuiving in de timing van gebeurtenissen in afstammeling in
vergelijking met de voorouder. Dit kan fylogenetische invloeden hebben. fylogenetische resultaten in
heterochrony (figure 5.37):
Paedomorphosis = embryologische of jonge eigenschappen van voorouders komen voor in de
volwassenen van de afstammelingen. Trade off tussen larve blijven en volwassen worden. 3
processen:
Progenesis = vroege beëindiging van somatische ontwikkeling. eerder reproductief
volwassen
Neoteny = Kenmerken groeien langzamer in vergelijking met de voorouder
Postdisplacement = Kenmerken ontstaan laat in ontwikkeling in vergelijking met de
voorouder.
Peramorphosis = volwassen eigenschappen van voorouders, vergroot en overdreven, komen
voor in de volwassenen van de afstammelingen. 3 processen:
Hypermorphosis = ontogeny is langer en einde is laat zodat allometrische groei
doorgaat voorbij het eindpunt van voorouders
Acceleration = eigenschap groeit sneller dan die van de voorouder
Predisplacement = begin is eerder en eigenschap begint eerder met groeien
De gehele ontogeny van organismen is de adaptatie aan omgeving en selectie druk gedurende het
leven. Recapitulation = afstammende soorten als embryo’s of jongen zijn vergelijkbaar met de
volwassen voorouder (oude term, nog veel discussie over).
Nienke Klerks Summary EZO-31306 2
, Discussion 2: Basal vertebrates
Chapter 2: Origin of the Chordates
Chordate phylogeny (p. 48-50)
Chordaten hebben een moet vloeistof gevulde interne lichaamsholte = coelom zijn zijn onderdeel van
de bilateralia (bilateraal, symmetrisch lichaamsbouw). 2 lijnen binnen de bilateralia:
Protostomes: Molluscs, annelids, arthropods en kleine groepen. Scheidt weer in:
Lophotrochozoa
Ecdysozoa
Protostomes betekend ‘mond eerst’
Deuterosomes: Ambulacraria (echinoderms en hemichordates) en chordates.
Deuterostomes betekend ‘tweede mond’
Ontwikkeling:
1. ei begint met delen snel na bevruchting (cleavage). types: Spiral cleavage (cellen niet
uitgelijnd) en Radial cleavage (cellen uitgelijnd).
2. een wand van de bal begint naar binnen te groeien = gastrulation. De opening is de
blastopore. De holte die ontstaat wordt de darm.
3. Holte groeit door tot de andere kant en vormt hier weer een gat.
4. Embryo bestaat nu uit 3 lagen:
a. Ectoderm aan de buitenkant
b. endoderm aan de binnenkant van de darm
c. mesoderm als laag tussen deze 2.
. Mesodermcellen splitsen en vormen de lichaamsholte. resultaat: Schizocoelom. Als
mesoderm ontstaat als uitstulpingen van de darm en vormt dan de lichaamsholte:
enterocoelom.
Verschillen protostomes en deuterostomes:
Protostomes Deuterostomes
Blastopore → mond Blastopore → anus
Spiral cleavage Radial cleavage
Schizocoelom Enterocoelom
Ectodermaal skelet Mesodermaal skelet
Chordaten zijn gevormd vanuit de deuterostomes. 2 van de 3 chordate taxa zijn invertebraten
(Cephalochordata en Urochordata). Derde groep: vertebraten.Eerste chordate fossielen: 530 MYA.
Eerst waren het organismen met zacht lichaam en later kwam pas de botontwikkeling.
Chordate characteristics (p. 50-54), alleen voor opfrissen geheugen
Eigenschappen chordaten:
notochord: ontwikkeld van mesoderm, heeft mechanische doeleinden en kan lateraal
bewegen → hydrostatic organ. Bij veel vissen en zoogdieren vervangen door ruggenwervels
(en notochord gereduceerd tot nucleus pulposus).
pharyngeal slits. eerst nog geen functie in respiratie (bij vissen worden het gill slits). In veel
primitive chordates dient het voor voeden. Vaak ontwikkeld naar branchial basket.
Suspension feeding! Vertebraten op land maken er geen gebruik meer van
endostyle of thyroid: op bodem van pharynx, betrokken bij filter feeding.
Nienke Klerks Summary EZO-31306 3
Book: “Vertebrates: Comparative Anatomy, Function, Evolution”
Summary EZO-31306
2018
Discussion 1: Biological concepts
Chapter 1: Introduction
Similarities (p. 15-16)
In organismen kunnen overeenkomstige delen als gelijk beschouwd worden aan de hand van 3
criteria: afkomst, functie en uiterlijk.Types overeenkomsten:
Homoplasy = 2 of meer kenmerken die dezelfde afkomst hebben. Speciaal geval: Serial
homology = gelijkenis tussen herhaalde delen van hetzelfde organisme (vb. ruggenwervels,
kieuwbogen).
Analogy = kenmerken met dezelfde functie
Homoplasy = kenmerken die hetzelfde uiterlijk hebben. vb. camouflage of mimicry.
De gelijkenissen dragen verschillend bij aan biologisch design van een organisme. Convergentie kan
leiden tot deze gelijkenissen.
Grades and Clades (p. 24-30)
Moderne soorten zijn het resultaat van miljoenen jaren veranderingen. Plesiomorphic trait (primitive
condition) = de vroege (of voorouderlijke) staat van de eigenschap. Synaphomorphic trait (derived
condition) = de latere (of afstammeling) staat na transformatie. Taxon = groep van organismen. Types:
Natural taxon = een groep die in natuur voorkomt en het resultaat is van evolutionaire
gebeurtenissen
Artificial taxon = geen onderdeel van evolutie (niet complete evolutie)
Sister group = meest verwante groep aan de groep die bestudeerd wordt. Als soorten zeer afwijkende
eigenschappen hebben kan dit gezien worden als nieuw level van organisatie. Grade = een expressie
van een mate van verandering of level van adaptatie bereikt door een evoluerende groep (niet heel
objectief).Clade (lineage) = alle organismen in dezelfde afstammingslijn en de gemeenschappelijke
voorouder. Traditional systematics plaatst organismen bij elkaar met dezelfde of homologe
eigenschappen. Phylogenetic systematics plaatst organismen bij elkaar die tot dezelfde clade behoren
(cladistics). Genealogy (de niet-binnen-groep variatie) is de basis voor clades bepalen. Hieruit kan een
cladogram gemaakt worden = dendrogram van de hypothese over de afstammelingen en hun
evolutionaire relaties. De relatie tussen groepen wordt bepaald aan de hand van afgeleide
eigenschappen (hoe meer overeenkomstige eigenschappen hoe sterker verwant). Bepalen taxa:
ingroup = Groep die we willen bepalen
Outgroup = groep die er dicht bij staat maar er niet bij hoort en wordt gebruikt als referentie.
Helpt om te bepalen welke eigenschappen de afgeleide conditie is. Dit hoeft niet altijd de
sister group te zijn.
Benamingen clades:
Monophyletic = voorouder en al zijn afstammelingen en alleen zijn afstammelingen
Polyphyletic = groepen aan de hand van niet homologe eigenschappen
Paraphyletic = gemeenschappelijke voorouder met met sommige afstammelingen, niet
allemaal. Andere benaming: grade
Laatste twee zijn beiden artificial taxa. Fossiele data toevoegen verbeterd de cladogram en helpt de
relaties begrijpen. Crown group = kleinste clade met alle levende groepsleden en alle fossiele data
ertussen. Stem group = uitgestorven taxa die niet in de crown group zitten maar wel het meest
verwant eraan zijn dan aan andere groepen. Crown group + stem group = total group.
Nienke Klerks Summary EZO-31306 1
,Paleontology
Vertebrate story = de evolutie van vertebraten over miljarden jaren met veel gebeurtenissen die niet
van tevoren verwacht waren. Meeste soorten zijn uitgestorven.
Tools of the Trade (p. 41-46)
Analyse van vertebraten design verloopt in 3 stappen:
1. De vraag: Goede focus, geschikt experiment en beloofd een productief antwoord.Tools om de
vraag te definiëren in morfologie: dissectie (anatomische beschrijving van structurele design),
high-resolution digital tomography, Taxonomie (relaties tot andere soorten)
2. De functie: technieken voor prestatie: Radiografie, X-ray analysis, high speed videotape
(cinematographic film), natural markers. Technieken voor viscerale functies: cannulae en
transducers, radioplaque fluids, electrodes (electromyography EMG = gebruik maken van
neurale systeem om spieractiviteit te meten).
3. De biologische rol: Hoe de structuur gebruikt wordt in de omgeving. Ecomorphology =
wetenschap naar de relatie tussen ecologische functie en morfologie. Observatie in het veld
is van belang.
Het verhaal van vertebrate evolutie gaat over verandering en adaptaties.
Box: Living Fossils
Living fossils = ongespecialiseerde soorten die tegenwoordig leven en dezelfde voorouderlijke
kenmerken hebben aan het begin van de afstammingslijn.
Maturation (p. 197-201)
larve = vrijlevend individu na de vroege ontwikkeling die vervolgens metamorfose zal ondergaan
(maturatie) tot het volwassene is. Ontogeny = ontwikkeling, een doorgaand proces in gehele leven.
Larven en volwassenen kunnen in hele andere omgeving leven (dit bepaald ook hoe lang ze in die
fases blijven). direct development = jong embryo wordt meteen volwassene en slaat het larve
stadium over.
Heterochrony
Heterochrony = ontogenetische verschuiving in de timing van gebeurtenissen in afstammeling in
vergelijking met de voorouder. Dit kan fylogenetische invloeden hebben. fylogenetische resultaten in
heterochrony (figure 5.37):
Paedomorphosis = embryologische of jonge eigenschappen van voorouders komen voor in de
volwassenen van de afstammelingen. Trade off tussen larve blijven en volwassen worden. 3
processen:
Progenesis = vroege beëindiging van somatische ontwikkeling. eerder reproductief
volwassen
Neoteny = Kenmerken groeien langzamer in vergelijking met de voorouder
Postdisplacement = Kenmerken ontstaan laat in ontwikkeling in vergelijking met de
voorouder.
Peramorphosis = volwassen eigenschappen van voorouders, vergroot en overdreven, komen
voor in de volwassenen van de afstammelingen. 3 processen:
Hypermorphosis = ontogeny is langer en einde is laat zodat allometrische groei
doorgaat voorbij het eindpunt van voorouders
Acceleration = eigenschap groeit sneller dan die van de voorouder
Predisplacement = begin is eerder en eigenschap begint eerder met groeien
De gehele ontogeny van organismen is de adaptatie aan omgeving en selectie druk gedurende het
leven. Recapitulation = afstammende soorten als embryo’s of jongen zijn vergelijkbaar met de
volwassen voorouder (oude term, nog veel discussie over).
Nienke Klerks Summary EZO-31306 2
, Discussion 2: Basal vertebrates
Chapter 2: Origin of the Chordates
Chordate phylogeny (p. 48-50)
Chordaten hebben een moet vloeistof gevulde interne lichaamsholte = coelom zijn zijn onderdeel van
de bilateralia (bilateraal, symmetrisch lichaamsbouw). 2 lijnen binnen de bilateralia:
Protostomes: Molluscs, annelids, arthropods en kleine groepen. Scheidt weer in:
Lophotrochozoa
Ecdysozoa
Protostomes betekend ‘mond eerst’
Deuterosomes: Ambulacraria (echinoderms en hemichordates) en chordates.
Deuterostomes betekend ‘tweede mond’
Ontwikkeling:
1. ei begint met delen snel na bevruchting (cleavage). types: Spiral cleavage (cellen niet
uitgelijnd) en Radial cleavage (cellen uitgelijnd).
2. een wand van de bal begint naar binnen te groeien = gastrulation. De opening is de
blastopore. De holte die ontstaat wordt de darm.
3. Holte groeit door tot de andere kant en vormt hier weer een gat.
4. Embryo bestaat nu uit 3 lagen:
a. Ectoderm aan de buitenkant
b. endoderm aan de binnenkant van de darm
c. mesoderm als laag tussen deze 2.
. Mesodermcellen splitsen en vormen de lichaamsholte. resultaat: Schizocoelom. Als
mesoderm ontstaat als uitstulpingen van de darm en vormt dan de lichaamsholte:
enterocoelom.
Verschillen protostomes en deuterostomes:
Protostomes Deuterostomes
Blastopore → mond Blastopore → anus
Spiral cleavage Radial cleavage
Schizocoelom Enterocoelom
Ectodermaal skelet Mesodermaal skelet
Chordaten zijn gevormd vanuit de deuterostomes. 2 van de 3 chordate taxa zijn invertebraten
(Cephalochordata en Urochordata). Derde groep: vertebraten.Eerste chordate fossielen: 530 MYA.
Eerst waren het organismen met zacht lichaam en later kwam pas de botontwikkeling.
Chordate characteristics (p. 50-54), alleen voor opfrissen geheugen
Eigenschappen chordaten:
notochord: ontwikkeld van mesoderm, heeft mechanische doeleinden en kan lateraal
bewegen → hydrostatic organ. Bij veel vissen en zoogdieren vervangen door ruggenwervels
(en notochord gereduceerd tot nucleus pulposus).
pharyngeal slits. eerst nog geen functie in respiratie (bij vissen worden het gill slits). In veel
primitive chordates dient het voor voeden. Vaak ontwikkeld naar branchial basket.
Suspension feeding! Vertebraten op land maken er geen gebruik meer van
endostyle of thyroid: op bodem van pharynx, betrokken bij filter feeding.
Nienke Klerks Summary EZO-31306 3
