Hoofdstuk 1: Inleiding tot het dierenrijk
Inleiding
- Waarom dieren bestuderen?
Sterke afhankelijkheid van dierlijke grondstoffen
Modellen voor werking menselijk lichaam
Begrijpen van evolutie van dieren leert ons waar wij vandaan komen
Bescherming biologisch erfgoed
- Dieren zijn meest diverse groep organismen op de planeet
Wel meer biomassa aan planten dan dieren
Theorie: bv. 1 soort boom heeft 5-50 verschillende dieren die
van die boom afhankelijk zijn
Biodiversiteit grootste in insecten
o Flexibel, ≠ poot- en monddelen… => ≠ niches kunnen
innemen, ≠ planten kunnen eten…
Klein deel van diversiteit: zoogdieren/vogels
Binnen de gewervelden: vissen het meest
1. De oorsprong van dieren
- Informatie voornamelijk uit fossielen
Makkelijk te vinden van periodes die niet zo lang geleden zijn
Vroegere periodes: moeilijker want dieper begraven + geologische processen die het kunnen
vernietigen
= reden waarom men nog niet helemaal zeker is wanneer dieren exact ontstonden
a. OORSPRONG LEVEN OP AARDE
- °aarde: 4,5 miljard jaar geleden
Zwaartekracht laat massa aan elkaar klitten => °bol
Hoge temperatuur (gesmolten gesteente die begint af te koelen)
geleidelijk °overlevingscondities
- 2 miljard oude fossielen: lijken op cellen
- 1 miljard oude fossielen: “filamenten”
- Precambrium (800-600 miljoen) fossielen: grotere organismen die lijken op dieren
Ontwikkeling multicellulaire organismen die heterotroof zijn
- Cambrium (542 miljoen) fossielen: °enorme diversiteit (“explosie”)
Complexe organismen
Sommige organismen nog steeds levend
- Hoe ontstaat diversiteit van leven?
Eerst geleidelijk, dan sterk versneld
Veel zeedieren, erna vissen en landdieren
Mesozoïcum: °dino’s…
Reptielen sterven dan grotendeels uit
Cenozoïcum: opkomt zoogdieren
Holoceen: de mens
1
,b. STROMATOLIETEN
- 3,5 miljard jaar oud
- Laagjes cyanobacteriën (fotosynthetiserende bacteriën) concentrisch op
elkaar aangebracht
Bovenste laag = levend
Onderste lagen = dode bacteriën + mineralen
Halen CO2 uit atmosfeer
- Nu nog aanwezig in Australië
c. BANDED IRON FORMATIONS
- 2,4 miljard jaar oud
- Nog voor cyanobact: planeet met heel weinig O2
- °cyanobact
Planeet begint oxideren/roesten: O2 interageert met mineralen in
bodem
o Rode lagen = banded iron formations
Helemaal geroest
o Mineralen gevormd + O2 weggereageerd met mineralen
O2 komt in atomosfeer
Dus: fotosynthese (FS) pompt atmosfeer vol zuurstof
d. SNOWBALL EARTH
- 650 mya (million)
- Cyanobact nemen CO2 (broeikasgas) uit atmosfeer (wss de reden ervan)
Aarde koelt af
Planeet volledig bevroren
o Wss toen al wat meercellige organismen die eronder lijden
- Later: tektonische activiteit
Verschuiving aardplaten
Massaal vulkanisme
Vrijkomen van O2
Planeet warmt terug op
Dus: CO2 en (ook) CH4 verdwijnt uit atmosfeer als gevolg van FS
e. EDIACARA FAUNA
- 580 – 540 mya
- Eerste deftige fossielen (geen stromatolieten e.d.)
= meercellige wezens
In Ediacara heuvels
Pluimachtig etc.
Bv. Charnia
o Niet geweten plant/dier/fungi… wss dier
- Leven in Precambrium: Ontstaan leven onder water
2
,- Ediacara: mogelijk dieren
Traag of immobiel
Simpel, geen poten, ogen…
Lage O2-concentratie in oceanen en atmosfeer
Lage metabolisme
f. DE CAMBRISCHE EXPLOSIE
- Echte organismen met poten, ogen, kaken, beweeglijk…
- Op korte tijd heel veel structuren/bouwplannen/dieren ontstaan
Mogelijk wanneer er veel vrije niches zijn zonder competitoren/roofdieren
- Cambrium: duidelijke dieren
(wss) cyanobacteriën zorgen voor reconstructie O2-aanwezigheid in oceanen
Stijging zeedieren
Actieve levenswijze wordt mogelijk: veel O2 voor nodig voor hoge metabolisme
°Actieve zwemmers
Hun bouwplannen nog steeds aanwezig!
- Hoe zag een ecosysteem eruit?
Sponzen
Koraalstructuren
Wormen in bodem ingegraven
Opabinia moet roofdier geweest zijn, geen idee wat het nu van
verwanten zou hebben
Hallucigenia dier dat er gek uitzag < hallucinaties
beweegt voort op grond
Pikaia soort van afgeplat organisme met dorsale en ventrale vin =
chorda = verstevigende structuur in de rug (≈ ruggengraat)
(verwant van gewervelde organismen), mss voorouder van
vissen
Marrella Spinachtig, verwant aan geleedpotigen
Aysheaia bij regenworm, ringworm ook zulke ringetjes (ook verwant
aan fluweelwormen…)
3
, Groot organisme niet meer aanwezigToen grootste roofdier van planeet met insectogen, grote
mond, kaken, vinstructuren…
HOE DELEN WE DE LEVENDE WEZENS IN?
- 5 rijken systeem niet correct:
Vooral rijk van protisten en moneren bevatten organismen die niet verwant zijn
o Moeten dus nog verder opgesplitst worden!
Dieren-, planten- en fungirijk is wel correct: ontstaan uit gemeenschappelijke voorouder
- Moneren < verschillende groepen: bacteriën + archaea (oerbacteriën) (beiden geen celkern)
- Eukarya = cellen met celkern
- 3 domeinen boom niet correct (systeem op zich wel):
Eukaryoten ontstaan uit archaea!
o Vergelijkbare genexpressie en genetische structuur
4
,Uit oercel ontstaan diversiteit
- Lijn naar onder = eukaryoten uit archaea
- Opisthokonta = groep organismen die in bepaald
levenstadium konta (flagel) bezitten
Fungi + animalia
bv. fungi met cellen met flagellen
bv. zaadcellen van mens
GEEN 5 RIJKEN, MAAR 3 DOMEINEN
- Fungi en animalia = zustergroepen met gemeenschappelijke voorouder ; 1,1 miljard jaar geleden
van elkaar afgesplitst
Fungi dus nauwst verwant aan dieren
- Gemeenschappelijke kenmerken
1) Chitine molecule (polymeer) = suiker met een amine en een acetylgroep
o Stevige elastische molecule
o Geproduceerd door fungi en dieren, NIET door planten
➢ Zoogdieren niet!
o Bv. in exoskelet geleedpotige (bv. kreeft)
o Bv. in zwammen
2) Heterotrofie
o Geen FS, maar breken organische moleculen gemaakt door anderen af
5
,HET ONTSTAAN VAN MEERCELLIGHEID
In 3 grote groepen van levende wezens gebeurde 3 keer hetzelfde in de evolutie
Cellen zijn zeer intiem gaan samenwerken
°multicellulair organisme (nuttig en niet moeilijk te maken, dus meermaals ontstaan)
Vereist:
Eéncellige voorouder: eukaryoot met eigen celkern die kolonies vormt en dan differentieert
(sommige kolonies leven nog steeds)
Lijn 1:
Eéncellige gist: productie alcohol, rijzen van brood…
- Eéncellige fungus die kolonies kunnen vormen onder bepaalde condities waarbij cellen aan elkaar
hangen (aggregaties) en dezelfde functie hebben
Zodat ze niet makkelijk eetbaar zijn
- Groeit uit tot organisme
≠ delen van kolonie voeren ≠ taken uit
o Voeding, ondersteuning, voortplanting…
Meercelligheid
Bv. vliegenzwam
Lijn 2 en 3:
Op dezelfde manier!
DE OORSPRONG VAN DIEREN
- 700 – 800 mya
- Choanoflagellaten = (wss) voorouders van dieren
= ééncellige eukaryoot
Flagel: filterfunctie (+ soms voortbeweging)
o °waterstroom → partikels aanzuigen → blijven
plakken op choane (kraag) met uitstulpingen
waarop slijm zit → fagocytose
Vrijzwemmend of vasthangend
Waren eerst aparte cellen die kolonie vormde
o Niet opgegeten worden + betere voedselvoorziening door waterstroom
Nog steeds te zien bij (wss) sponzen (met primitieve structuur) → zie verder
6
,2. De basiskenmerken van dieren
1) EEN EUKARYOOT
- Celkern
- Celorganellen
°door endosymbiose → oerbacterie die andere bacteriën opnam
en samen verder leefden
- Mitochondria
Was ooit bep. bacterie
- Geen chloroplasten
Was ooit cyanobacterie
In beperkte gevallen kunnen dieren wel chloroplasten stelen van ééncellige algen en die tijdelijk
opnemen in weefsel
o Bv. zeeslak met groen weefsel
2) MEERCELLIG EN HETEROTROOF
- Evolutie kolonie van individuen tot een meercellig organisme
Start: kolonie choanoflagellaten
Evolutionaire sequentie volgt = fundamenteel
o Nog steeds aanwezig in embryonale ontwikkeling: ééncellig → meercellig
- Ontstaan taakverdeling
Niet elke cel moet zich met alles bezighouden
- Er kunnen wel nog steeds binnen organisme ééncelligen (bv. bloed- of zaadcellen) gemaakt worden
Stappen:
a) Vorming kolonie van choanoflagellaten
b) Evolueren tot holle structuur met vocht in
Enkel individuen langs buitenkant = makkelijke manier om groot te worden + voedingsstoffen op
te vangen die langs buiten komen
Cellen met dezelfde functie
Ook bij planten
c) Taakverdeling (beweging, voeding…)
Ontstaat enkel als alle celtypes er voordeel uit halen
Cellen = genetisch verwant → maakt niet uit welke cel welke functie krijgt
Samenwerking: bv. somatische cellen geven voedsel al reproductieve cellen
7
, d) °Verteringsholte = gastrovasculaire holte = darmholte = instulping in holle bol
Efficiëntere voedselopname: voorbijkomend voedsel komt in holte terecht + wordt er
afgebroken = ontstaan van de darm!
Gastrula = heeft oerdarm/oermaag
o Zie embryonale ontwikkeling!
Heterotrofie
3) GEEN CELWAND
- Cellen plakken aan elkaar
- Intracellulaire verbindingen:
Tight junctions
o “moleculaire nietjes”
o Proteïnen
o Voorkomen van lekkage extracellulair vocht
door bv. epitheelcellen
o Vaak in epitheelweefsel of wand bloedvaten
Desmosomen
o Grote proteïnecomplexen (“drukknop”) in
intercellulaire ruimte die contact maken met
elkaar
o Verankerd in cytoplasma m.b.v.
keratineproteïnen
Gap junctions
o Cytoplasmatische kanaal/porie die tussen
cellen
o Chemische communicatie: stofuitwisseling van ionen, kleine moleculen…
o Vooral in zenuwcellen en spiercellen (communicatie!)
- Collageen vezels
4) HEEFT UNIEKE WEEFSELS
- Zenuwweefsel met zenuwcellen
Snel prikkels geleiden door heel organisme
Niet bij planten!
- Spierweefsel met spiercellen
Snelle beweging: delen samentrekken
Planten/fungi kunnen ook bewegen, maar nooit zo snel
5) MEESTAL GESLACHTELIJKE VOORTPLANTING
- Meestal grote onbeweeglijke eicel
Als reservemateriaal
- (Kleine) beweeglijke spermatozoïden met flagel
Om elkaar te kunnen vinden
- Er zijn ook (cyclisch) parthenogenetische dieren
Uit onbevruchte eicel ontstaat dier
8
, 6) TYPISCHE EMBRYONALE ONTWIKKELING
Zeer grote gelijkenis met evolutie kolonie choanoflagellaten!
- Zygote → morula → blastula → gastrula
Oerweefsels
- 2 of 3 kiembladen
Ectoderm → opperhuid, nagels, ooglens, tandglazuur, centraal zenuwstelsel…
Mesoderm → spieren, skelet, hart, nieren, tandbeen…
Endoderm → ontstaat uit oerdarm: darmen, maag, longen…
Diploblastisch: twee embryonale kiembladen (ecto + endo)
o Ontwikkeling organen
o Primitieve dieren met minder complexe structuur en levenswijze
o Porifera (sponzen), Cnidaria (neteldieren), Ctenophora (ribkwallen)
Triploblastisch: alle drie → hogere dieren
o Mesoderm ontstaat later in coeloomholte tussen ecto- en endoderm
➢ ontwikkeling van spieren en skelet = belangrijk voor succes bep. diergroepen
Ontwikkeling (bij bijna alle dieren gelijk):
Uit bevruchte eicel ontstaat zygote
°kolonie van genetisch identieke cellen
Groeit verder via mitose tot morula
°blastocoel = met vloeistof gevulde holte → °blastula
Differentiatie van cellen qua functie (°embryo)
°instulping = archenteron (holte) → °gastrula met oerdarm
9
, 7) HOXGENEN STUREN DE ONTWIKKELING
- Fundamentele genen
- Reguleren expressie van andere genen
- Bepalen bouwplan van een organisme
Positie en identiteit van cellen langs antero-posterieure as
- Soort van “aan/uit-knopjes” die vorming in gang zetten
- Meer Hox-genen → grotere complexiteit
- Alle dieren hebben vergelijkbare Hox-genen
Niet aanwezig bij planten/fungi
- Homeoboxes = Hox-genen die gemeenschappelijke “modules” van
DNA-sequenties bevatten
VOORBEELDEN: is het een dier?
- Paramecium (pantoffeldiertje) ≠ dier → heeft contractiele vacuole, 2 celkernen, geen hoxgenen,
geen zenuw- en spiercellen, ééncellig
Eéncelligheid is niet altijd een goede reden: zie bv. bloedcellen
- Spons = dier → eukaryoot, (on)geslachtelijke voortplanting, heterotroof, (soms) groene kleur door
opname chloroplasten van algen in weefsel
- Volvox ≠ dier → koloniaal organisme (met dochterkolonies) (, geen plant maar zit in groep van
“protisten”)
3. Grote lijnen van de evolutionaire stamboom
DE VADER VAN DE SYSTEMATIEK
- Karl von Linné (Zweed, 1707 – 1778)
- “Vader van de systematiek”: indeling/orde binnen levende wezens
- Tweeledige binomiale benaming van soorten (nomenclatuur): genusnaam + soortnaam
Grieks, Latijns, mengeling
HOE DIERENRIJK INDELEN?
❖ Classificatie
Soorten in groep indelen
Bv. alle dieren met ruggengraat in eenzelfde phylum (Chordata)
❖ Taxonomie
Beschrijven en benoemen van soorten en het definiëren van
hiërarchische categorieën (taxa)
❖ Systematiek
Classificatie + taxonomie
❖ Fylogenie
Studie van de evolutionaire geschiedenis van taxa
Opstellen van evolutionaire stambomen => meest recente voorouder?
(fylo < stam)
❖ Cladistiek
Fylogenetische analysemethode o.b.v. gemeenschappelijk afgeleide
kenmerken (synapomorfieën)
Niet alle kenmerken zijn even belangrijk
o Bv. hebben van haar is niet waardevol om een dier “katachtig” te noemen
10
