Biologie bovenbouw · Grades 10–12

24De opsplitsing van het leven

Broodtarwe heeft 42 chromosomen, in zes sets van zeven: zij is de som van drie wilde grassen die twee keer zijn gekruist, op de akkers van de eerste boeren. Een python heeft driehonderd wervels en een muis dertig, en toch bouwen zij hun ruggengraat met dezelfde genen. Een korstmos op een rots bestaat uit twee organismen, een schimmel en een alg, die al zo lang als één leven dat geen van beide nog alleen te vinden is. En een jonge chimpansee leert noten met een steen kraken door naar zijn moeder te kijken, in een bos waar de chimpansees honderd kilometer verderop dat nooit hebben geleerd. Mutatie en het schudden van het vorige hoofdstuk zijn niet de enige manieren waarop levende wezens verschillend worden; dit hoofdstuk zet de andere op een rij.

24.1 Meer dan mutatie

Propositie 24.1 (Bronnen van opsplitsing)

Puntmutaties en het geslachtelijke schudden scheppen nieuwe allelen en nieuwe combinaties daarvan. Daarbuiten is de verscheidenheid van levende wezens voortgebracht door processen die het genoom op grotere schaal veranderen — genen verdubbelen, genen uit andere soorten binnenhalen, hele sets chromosomen toevoegen — door veranderingen in de manier waarop bestaande genen tijdens de ontwikkeling worden gebruikt, door verbonden tussen soorten, en, bij dieren, door gedrag dat zonder enig gen wordt doorgegeven.

Bewijs. Op dit niveau zonder bewijs aangenomen. ∎

24.2 Nieuwe genen uit oude

Propositie 24.2 (Genverdubbeling en uiteengroeien)

Een ongelijke crossing-over (Hoofdstuk 23) of een kopieerfout kan een chromosoom met twee kopieën van een gen achterlaten. De ene kopie blijft haar oorspronkelijke werk doen; de andere, van die verplichting verlost, hoopt mutaties op en kan een nieuwe functie krijgen — of verloren gaan. Over evolutionaire tijd herhaald levert dat genfamilies op: groepen verwante genen die van één voorouder afstammen en waarvan de mate van gelijkenis de volgorde van de verdubbelingen vastlegt.

Bewijsmateriaal. De drie opsines en het rodopsine uit Hoofdstuk 21 vormen zo’n familie; de globines zijn er nog een: de verscheidene genen voor de ketens van hemoglobine — één gebruikt in het embryo, één in de foetus, twee bij de volwassene — en het gen van myoglobine, de zuurstofvoorraad van de spier, liggen in trosjes op twee chromosomen, zijn voor 40% tot 80% gelijk in volgorde, en hun boom komt overeen met de volgorde waarin de groepen gewervelden verschenen. Genomen dragen honderden van zulke families, en een aanzienlijk deel van elk genoom bestaat uit verdubbelde stukken. ∎

Hoe een genfamilie groeit. Eén gen wordt verdubbeld; de kopieën groeien door mutatie uiteen tot elk een ander werk doet; verdere verdubbelingen herhalen het proces. De globinefamilie levert op verschillende momenten in het leven verschillende hemoglobineketens.

Propositie 24.3 (Horizontale genoverdracht)

Genen kunnen een genoom ook binnenkomen vanuit een andere soort. Bacteriën wisselen plasmiden vrijelijk uit (Hoofdstuk 18); virussen dragen stukken van het DNA van hun gastheer van de ene cel naar de andere en laten kopieën van hun eigen genen achter; en het vergelijken van genomen laat zien dat zelfs dieren en planten op die manier genen hebben verworven. Ongeveer 8% van het menselijke genoom is van virale oorsprong, en ten minste één van die genen, ooit het gereedschap van een virus om cellen te laten versmelten, bouwt nu de placenta.

Bewijs. Op dit niveau zonder bewijs aangenomen. ∎

Propositie 24.4 (Kruising en polyploïdie)

Twee verwante soorten kunnen zich soms kruisen; de kruising draagt van elk één set chromosomen en is meestal onvruchtbaar, omdat haar chromosomen bij de meiose geen partners hebben om mee te paren. Verdubbelt de kruising door een delingsfout haar chromosomen, dan krijgt elk chromosoom een partner, werkt de meiose, en bestaat er in één keer een nieuwe vruchtbare soort — een polyploïde — die van beide ouders is afgezonderd. De helft van alle bloeiende plantensoorten heeft polyploïdie in haar geschiedenis; broodtarwe, katoen, tabak en de aardappel horen daarbij.

Bewijsmateriaal. Tarwe: de wilde eenkoorn heeft $2n = 14$ ; emmer, $2n = 28$ , bevat de set van eenkoorn en de set van een ander wild gras, chromosoom voor chromosoom; broodtarwe, $2n = 42$ , voegt de set van een derde toe. De drie sets zijn in het karyotype van broodtarwe te herkennen en met de levende wilde soorten in verband te brengen, en de kruisingen zijn in het laboratorium te herhalen. Een slijkgras dat in de negentiende eeuw aan de Europese kust verscheen, vruchtbaar en krachtig, heeft de verdubbelde chromosoomset van een onvruchtbare kruising van twee soorten die elkaar nooit eerder hadden ontmoet, tot schepen er één over de Atlantische Oceaan brachten. ∎

De oorsprong van broodtarwe: twee kruisingen, elk gevolgd door een verdubbeling van de chromosomen. Elke letter is een set van zeven chromosomen uit één wilde soort; broodtarwe draagt zes sets.

24.3 Dezelfde genen, ander gebruik

Propositie 24.5 (Ontwikkelingsgenen en de timing van hun expressie)

De genen die tijdens de ontwikkeling het bouwplan van een dier uitzetten — welk uiteinde de kop is, waar de ledematen komen, hoeveel segmenten de romp telt — worden, met weinig verschil in volgorde, door de dieren gedeeld: dezelfde familie ontwikkelingsgenen ordent een vlieg, een muis en een mens. Wat tussen soorten verschilt zijn niet zozeer die genen als wel waar, wanneer en hoe sterk zij worden aangezet. Een verandering in de regeling van een ontwikkelingsgen kan de vorm van een lichaamsdeel of het aantal herhaalde delen veranderen zonder ook maar één eiwit te veranderen.

Bewijsmateriaal. De genen die de gebieden van de romp bepalen, komen bij een muis en een python in dezelfde volgorde van kop naar staart tot uiting; bij de python strekt het gebied dat wervels met ribben maakt zich over vrijwel het hele lichaam uit, en krijgt het gebied dat ledematen zou maken nooit het sein daartoe: driehonderd wervels en geen poten, uit dezelfde genen die over verschillende lengtes tot uiting komen. Bij de vinken van Darwin volgt de diepte van de snavel het niveau waarop één groeisignaal in de embryonale snavel tot uiting komt: meer signaal, een diepere snavel. Dat signaal kunstmatig verhogen in een kippenembryo levert een diepe, vinkachtige snavel op. ∎

Dezelfde genen, een andere uitgestrektheid. De gebiedsgenen die de romp indelen zijn bij een muis en een python dezelfde; bij de python komt de toestand "romp met ribben" over vrijwel de hele as tot uiting en wordt het sein om ledematen te vormen nooit gegeven.

Voorbeeld 24.6 (Snavels naar dosering)

Dertien vinkensoorten op één eilandengroep hebben snavels van naaldfijn tot notenkrakerdiep, en eten daarnaar. Hun snavelgenen zijn dezelfde; de embryo’s van de soorten met een diepe snavel brengen één groeisignaal eerder en sterker tot uiting in het weefsel dat de snavel wordt. Eén verandering in de timing of de hoeveelheid van één signaal, en geen nieuw gen, scheidt een insecteneter van een zadenkraker — en daarom kunnen zulke verschillen in enkele duizenden generaties ontstaan.

Vier vinken van Darwin, in 1845 door John Gould getekend naar de exemplaren die de Beagle meebracht: in elk ander opzicht dezelfde vogel, met snavels van een notenkraker tot een naald. Eén groeisignaal, in het embryo anders gedoseerd, scheidt hen. Gravure, publiek domein. — Vier vinken van Darwin, in 1845 door John Gould getekend naar de exemplaren die de *Beagle* meebracht: in elk ander opzicht dezelfde vogel, met snavels van een notenkraker tot een naald. Eén groeisignaal, in het embryo anders gedoseerd, scheidt hen. Gravure, publiek domein.

24.4 Samenleven: symbiose

Definitie 24.7 (Symbiose)

Een symbiose is een blijvend, nauw verbond van twee soorten waar beide voordeel bij hebben. Een korstmos is een schimmel die algencellen huisvest die haar door fotosynthese voeden, terwijl zij hun beschutting en water geeft; een koraal is een dier dat algen in zijn weefsels huisvest; de wortels van de meeste planten zijn omhuld door schimmels die mineralen leveren in ruil voor suiker; de darmen van dieren bevatten bacteriën die verteren wat het dier niet kan. Het verbond brengt organismen, structuren en levenswijzen voort die geen van beide partners alleen zou kunnen bereiken.

Korstmossen op een granieten zwerfkei. Elke plek is een schimmel en een alg die tot één lichaam zijn uitgegroeid: een levensvorm die kaal gesteente kan koloniseren en die geen van beide partners alleen aankan.

Propositie 24.8 (De symbiose binnen in elke cel)

De mitochondriën van elke eukaryote cel, en de bladgroenkorrels van plantencellen, stammen af van vrij levende bacteriën die zo’n twee miljard jaar geleden door een voorouderlijke cel zijn opgeslokt en zijn gebleven. De eukaryote cel zelf is de uitkomst van een symbiose.

Bewijsmateriaal. Mitochondriën en bladgroenkorrels hebben hun eigen DNA, een klein ringetje zoals dat van een bacterie, en hun eigen ribosomen, van het bacteriële soort, gevoelig voor de antibiotica die bacteriële maar geen eukaryote ribosomen blokkeren; zij vermenigvuldigen zich door in tweeën te delen en kunnen door de cel niet opnieuw worden gemaakt; zij zijn in twee membranen gewikkeld, waarvan het binnenste op een bacteriemembraan lijkt; en hun genen liggen in volgorde het dichtst bij die van bepaalde groepen levende bacteriën — purperbacteriën voor de mitochondriën, cyanobacteriën voor de bladgroenkorrels. ∎

De oorsprong van de mitochondriën. Een bacterie die door een voorouderlijke cel werd opgeslokt, bleef behouden en vermenigvuldigde zich erbinnen; haar nakomelingen zijn de mitochondriën van elke eukaryoot, die nog altijd hun eigen bacteriële DNA en ribosomen dragen. Bladgroenkorrels zijn op dezelfde manier uit een fotosynthetische bacterie ontstaan.

24.5 Verscheidenheid zonder genen: gedrag

Propositie 24.9 (Doorgegeven gedrag)

Bij veel dieren wordt een deel van wat een individu doet van anderen geleerd — door nabootsing, onderricht of nadoen — en op zijn beurt doorgegeven: een cultuur, die zonder genen wordt overgedragen. Populaties van dezelfde soort kunnen dus in gedrag verschillen zoals zij in allelen verschillen, en een gedrag kan zich in één generatie door een populatie verbreiden in plaats van in de vele die een mutatie nodig zou hebben.

Bewijsmateriaal. Chimpanseegemeenschappen in verschillende bossen gebruiken verschillend gereedschap — hier stenen om noten te kraken, daar stokjes om termieten mee te vissen, elders bladeren als sponzen — en die verschillen volgen niet de genetische verwantschap of de beschikbaarheid van materiaal; een jonge chimpansee eigent zich de verzameling van zijn gemeenschap toe door naar zijn ouderen te kijken. Zangvogels die in afzondering worden grootgebracht, zingen een ruw lied; horen zij volwassen vogels, dan zingen zij het plaatselijke dialect, dat over een verspreidingsgebied verandert als een menselijk accent. Een troep makaken op een eiland leerde binnen tien jaar van één jong vrouwtje zoete aardappelen in zee te wassen, en haar nakomelingen doen het nog steeds. ∎

Een chimpansee die met een toebereid stokje naar termieten vist. De techniek wordt door kijken geleerd en verschilt van gemeenschap tot gemeenschap: een traditie, zonder genen doorgegeven.

Methode 24.10 (De bron van een verschil benoemen)

Sta je voor een verschil tussen twee organismen of populaties:

Zit het in de volgorde van een gen (mutatie, allel)? In het aantal kopieën van een gen (verdubbeling)? In de aanwezigheid van een gen van elders (horizontale overdracht)? In het aantal sets chromosomen (polyploïdie)?
Zit het in wanneer, waar of hoe sterk een gedeeld gen tijdens de ontwikkeling tot uiting komt (regeling)?
Is het het gevolg van een verbond met een andere soort (symbiose)?
Is het geleerd (gedrag dat door cultuur wordt doorgegeven) — wel geërfd, maar niet genetisch?

Vaak is er meer dan één antwoord juist; de vragen vormen de inventaris van dit hoofdstuk.

Opmerking 24.11 (Opsplitsing en selectie)

Elk proces hier brengt variatie voort; geen ervan beslist wat overleeft. Een polyploïde tarwe, het expressiepatroon van een python, een korstmos, een traditie van notenkraken — elk bleef bestaan omdat het werkte waar het ontstond. Het sorteren van de variatie — selectie, en toeval — is het onderwerp van het volgende hoofdstuk; dit hoofdstuk heeft uiteengezet hoeveel er te sorteren valt, en op hoeveel manieren het wordt gemaakt.

24.6 Oefeningen

Oefening 24.1 ★

Noem vijf bronnen van opsplitsing naast de puntmutatie.

Oplossing

Oplossing van Oefening 24.1.

Genverdubbeling en uiteengroeien; horizontale genoverdracht; kruising met polyploïdie; veranderingen in de regeling van ontwikkelingsgenen; symbiose; doorgegeven gedrag.

Oefening 24.2 ★

Wat is een genfamilie, en hoe ontstaat er een?

Oplossing

Oplossing van Oefening 24.2.

Een groep verwante genen die door opeenvolgende verdubbelingen van één voorouderlijk gen afstammen, waarbij elke kopie daarna door mutatie naar een eigen functie uiteengroeit (opsines, globines).

Oefening 24.3 ★

Waarom is een kruising tussen twee soorten meestal onvruchtbaar, en hoe kan chromosoomverdubbeling haar vruchtbaar maken?

Oplossing

Oplossing van Oefening 24.3.

Haar chromosomen, één set van elke oudersoort, hebben bij de meiose geen homologen om mee te paren, zodat de gameten uit balans zijn. Verdubbeling geeft elk chromosoom een gelijke partner: de paring en de meiose worden regelmatig en de plant is vruchtbaar.

Oefening 24.4 ★

Geef drie lijnen van bewijs dat mitochondriën van bacteriën afstammen.

Oplossing

Oplossing van Oefening 24.4.

Hun eigen ringvormige DNA; ribosomen van het bacteriële type, gevoelig voor antibacteriële antibiotica; vermenigvuldiging door deling; een dubbel membraan; volgordes die het dichtst bij een groep levende bacteriën liggen.

Oefening 24.5 ★

Wat wordt met een cultuur bij dieren bedoeld? Geef een voorbeeld.

Oplossing

Oplossing van Oefening 24.5.

Een gedrag dat van andere leden van de groep wordt geleerd en zonder genen wordt doorgegeven: noten kraken met stenen in sommige chimpanseegemeenschappen en niet in andere.

Oefening 24.6 ★★

Emmertarwe heeft $2n = 28$ en eenkoorn $2n = 14$ . Hoeveel chromosomen heeft hun kruising, en hoeveel paren kunnen er bij haar meiose worden gevormd? Verklaar haar onvruchtbaarheid.

Oplossing

Oplossing van Oefening 24.6.

$14 + 7 = 21$ chromosomen: 7 A uit eenkoorn, 7 A en 7 B uit emmer. Er kunnen zeven paren (A met A) worden gevormd; de 7 B-chromosomen hebben geen partner en worden willekeurig verdeeld, zodat de gameten uit balans zijn: onvruchtbaar.

Oefening 24.7 ★★

De genen voor $\alpha$ - en $\beta$ -globine zijn voor 50% gelijk; die voor $\beta$ en $\gamma$ voor 80%. Welke verdubbeling is ouder? Teken de boom.

Oplossing

Oplossing van Oefening 24.7.

De splitsing $\alpha$ – $\beta$ (50% gelijk) is ouder dan de splitsing $\beta$ – $\gamma$ (80%): $\alpha$ takt eerst af, en daarna gaan $\beta$ en $\gamma$ uiteen.

Oefening 24.8 ★★

Leg uit hoe een python geen poten kan hebben, terwijl hij de genen draagt die bij een hagedis poten bouwen.

Oplossing

Oplossing van Oefening 24.8.

De pootgenen zijn aanwezig, maar het signaal dat hen in de flank van het embryo aanzet wordt niet gegeven, of wordt gegeven en daarna gestopt; het verschil zit in de regeling van de expressie, niet in de genen.

Oefening 24.9 ★★

Twee vinkensoorten verschillen een factor twee in snaveldiepte maar hebben dezelfde snavelgenen. Waar zit het verschil, en waarom kan het snel ontstaan?

Oplossing

Oplossing van Oefening 24.9.

In de hoeveelheid en de timing van een groeisignaal in de embryonale snavel: een verschil in regeling. Een verandering in de regeling vergt slechts een kleine mutatie in een stuurvolgorde, terwijl een nieuw eiwit er vele zou vergen; zij kan binnen duizenden generaties ontstaan en worden geselecteerd.

Oefening 24.10 ★★

Een korstmos dat uit alleen zijn schimmel wordt gekweekt, is een vormeloze schimmelmassa; uit alleen zijn alg een groen vlies. Leg uit in welke zin het korstmos een nieuw soort organisme is.

Oplossing

Oplossing van Oefening 24.10.

Zijn vorm, zijn vermogen om kaal gesteente te koloniseren, zijn weerstand tegen droogte en zijn trage groei horen bij geen van beide partners alleen; zij komen uit het verbond voort. Het korstmos is een samengesteld organisme met eigen eigenschappen.

Oefening 24.11 ★★

Een populatie chimpansees kraakt noten; een naburige populatie aan de overkant van een rivier niet, hoewel er aan beide kanten noten en stenen in overvloed zijn. Bepaal met Methode 24.10 de bron van het verschil en verantwoord dat.

Oplossing

Oplossing van Oefening 24.11.

Doorgegeven gedrag: het materiaal is aan beide kanten beschikbaar, de populaties zijn nauw verwant, en het verschil volgt de rivier — een belemmering voor contact en dus voor leren, niet voor genen of hulpbronnen.

Oefening 24.12 ★★★

Een gen van het menselijke genoom is vrijwel gelijk aan een gen van een virus en aan niets in enig ander zoogdier behalve de primaten. Stel een geschiedenis ervoor voor, en zeg hoe je die zou toetsen.

Oplossing

Oplossing van Oefening 24.12.

Een virus bracht zijn gen enkele tientallen miljoenen jaren geleden in het genoom van een geslachtscel van een voorouder van de primaten; het gen werd geërfd en behouden. Toets: hetzelfde gen zou bij alle primaten op dezelfde plaats op het chromosoom moeten zitten en op die plaats bij andere zoogdieren moeten ontbreken; zijn volgorde zou het dichtst bij die van het virus moeten liggen.

Oefening 24.13 ★★★

Antibiotica die bacteriële ribosomen blokkeren, hebben bij hoge doses bijwerkingen op de mitochondriën van de patiënt. Leg uit waarom, en wat dat zegt over de afstamming van de mitochondriën.

Oplossing

Oplossing van Oefening 24.13.

De ribosomen van de mitochondriën zijn van het bacteriële type en binden dezelfde antibiotica: bij hoge doses vertraagt het middel de eiwitsynthese van de mitochondriën. Die gevoeligheid is van de bacteriële voorouder van de mitochondriën geërfd.

Oefening 24.14 ★★★

Leg uit waarom een nieuwe polyploïde soort vanaf de eerste generatie van haar ouders is afgezonderd, terwijl een nieuw allel vele generaties nodig heeft om zich te verbreiden. Wat betekent dat voor de snelheid waarmee plantensoorten kunnen ontstaan?

Oplossing

Oplossing van Oefening 24.14.

Het aantal chromosomen van de polyploïde komt niet meer overeen met dat van beide ouders, dus geven kruisingen met hen onvruchtbare nakomelingen: de afzondering is onmiddellijk. Een nieuw allel moet zich over vele generaties door een populatie verbreiden voordat het een groep onderscheidt. Een plantensoort kan dus in één enkele generatie ontstaan.

Oefening 24.15 ★★★

"Alle verscheidenheid komt van mutatie." Bespreek dit in een alinea: in welke zin die uitspraak in de grond waar is, en in welke opzichten de processen van dit hoofdstuk verder gaan.

Oplossing

Oplossing van Oefening 24.15.

In de grond is elke nieuwe volgorde — een verdubbelde kopie die uiteengroeit, een verandering in de regeling, de genen van een overgedragen plasmide — ergens als mutatie begonnen. Maar verdubbeling, overdracht en polyploïdie verplaatsen en vermenigvuldigen hele genen en genomen in één keer; een verandering in de regeling brengt nieuwe vormen voort zonder nieuwe eiwitten; symbiose combineert genomen van verschillende soorten; en cultuur draagt variatie over zonder enig gen. De mutatie levert de letters; deze processen herschikken hele bladzijden en boeken.

24.7 Probleem: Drie grassen in een brood

Probleem 24.1

Weekendprobleem — de geschiedenis van broodtarwe uit chromosomen gereconstrueerd, de genen van een python naast die van een muis gelezen, en de bacterie in elke cel voor het gerecht gebracht

Eenkoorn (AA), geitengras 1 (BB) en geitengras 2 (DD) hebben elk $2n = 14$ . Emmer is AABB en broodtarwe AABBDD.

Deel I — De chromosomen van de tarwe.

Geef het aantal chromosomen in emmer en in broodtarwe.
De kruising van eenkoorn en geitengras 1 heeft 14 chromosomen, 7 van elke soort. Hoeveel paren homologen vormen zich bij haar meiose? Hoe zien haar gameten eruit?
Leg uit waarom een verdubbeling van haar chromosomen de vruchtbaarheid herstelt: tel de paren.
De kruising van emmer en geitengras 2 heeft 21 chromosomen. Welke daarvan kunnen paren, en waarom is zij onvruchtbaar?
Na verdubbeling heeft broodtarwe er 42. Hoeveel paren vormen zich bij haar meiose, en hoeveel chromosomen draagt een stuifmeelkorrel?

Deel II — De geschiedenis lezen.

Broodtarwe draagt van de meeste genen drie kopieën, één op elke set. Leg uit waarom een mutatie die één kopie onbruikbaar maakt meestal geen zichtbaar gevolg heeft, en wat dat op den duur mogelijk maakt.
Emmer werd 10 000 jaar geleden verbouwd en broodtarwe duikt 8 000 jaar geleden in vindplaatsen op. Waar en wanneer vond de tweede kruising waarschijnlijk plaats? Wat moest er naast elkaar groeien?
Kruisingen van emmer met geitengras 2 in het laboratorium, gevolgd door chemische verdubbeling, geven vruchtbare planten die op broodtarwe lijken. Welke conclusie uit die geschiedenis bevestigt dat?
Broodtarwe kan zich niet met eenkoorn kruisen tot vruchtbare nakomelingen. Is zij een aparte soort? Verantwoord dat met de definitie uit Hoofdstuk 5.
Een veredelaar wil een gen voor ziekteweerstand uit geitengras 2 in broodtarwe inbrengen. Leg uit waarom dat gemakkelijker is dan vanuit een niet-verwante plant.

Deel III — De genen van de python.

De gebiedsgenen van de romp zijn tussen muis en python voor 98% gelijk. Wat zegt dat over de bron van het verschil in hun lichamen?
In het muizenembryo is het gen voor "romp met ribben" over 13 segmenten actief; bij de python over ongeveer 300. Benoem het soort verandering waar het om gaat.
Het pythonembryo vormt kleine knopjes waar achterpoten zouden komen, die daarna ophouden te groeien. Wat suggereert dat over de pootgenen en over het signaal dat hen zou aanzetten?
Muizen die zo zijn veranderd dat zij het gen voor "romp met ribben" ook in het lendengebied tot uiting brengen, krijgen daar extra ribben. Wat voegt die proef aan de vergelijking toe?
Vergelijk de twee typen verandering: die van broodtarwe en die van de python. Welke veranderde de omvang van het genoom, en welke het gebruik ervan?

Deel IV — De bacterie binnenin.

Noem vier kenmerken van mitochondriën die bij een bacteriële oorsprong passen, en zeg voor elk wat je zou verwachten als de cel de mitochondriën in plaats daarvan van de grond af had gebouwd.
Het DNA van de mitochondriën draagt maar 37 genen, terwijl het mitochondrion ongeveer 1500 eiwitten nodig heeft. Waar zijn de andere genen, en wat is er in twee miljard jaar met hen gebeurd?
Elk mitochondrion van een mens komt uit de eicel, geen enkel uit de zaadcel. Wat volgt daaruit voor de overerving van mitochondriale genen, en voor het volgen van de moederlijke afstamming?
Een korstmos en een mitochondrion zijn allebei symbiosen. In welk opzicht is die van het mitochondrion verder gegaan?
Geef het resultaat: de drie soorten in een brood en het aantal chromosomen dat elk bijdroeg; het ene woord dat benoemt wat er verschilt tussen het gebruik dat de python en de muis van hun gedeelde genen maken; en het organel dat een voormalige bacterie is.

Oplossing

Oplossing van Probleem 24.1.

1. Emmer 28, broodtarwe 42.

2. Geen: de A- en B-chromosomen zijn niet homoloog. De gameten krijgen willekeurige verzamelingen van de 14, vrijwel nooit een volledige set.

3. Met 28 chromosomen heeft elke A een gelijke A-partner en elke B een B: 14 paren, een regelmatige meiose, gameten van 14 in balans.

4. Geen enkele kan paren: 7 A-, 7 B- en 7 D-chromosomen, elk zonder homoloog. Onvruchtbaar.

5. 21 paren; een stuifmeelkorrel draagt er 21.

6. De andere twee kopieën leveren het eiwit nog steeds. Overtollige kopieën zijn vrij om mutaties op te hopen en uiteen te groeien — verdubbeling op de schaal van een heel genoom.

7. Op akkers in het gebied waar emmer werd verbouwd, tussen 10 000 en 8 000 jaar geleden, met wild geitengras 2 als onkruid tussen het gewas.

8. Dat de twee stappen — kruising en verdubbeling — volstaan om broodtarwe uit haar ouders voort te brengen: de geschiedenis is opnieuw af te draaien.

9. Ja: zij kan met eenkoorn geen vruchtbare nakomelingen voortbrengen, dus is zij volgens de definitie een aparte soort, ook al stamt zij ervan af.

10. De D-chromosomen van geitengras 2 zijn homoloog met de D-set van de tarwe en paren ermee, zodat een kruising gevolgd door terugkruisen het gen kan overbrengen; de chromosomen van een niet-verwante plant zouden helemaal niet paren.

11. De genen zelf verschillen nauwelijks; het verschil in de lichamen moet dus in het gebruik van de genen zitten.

12. Een verandering in de regeling van de expressie — de uitgestrektheid van het gebied langs de as waar het gen actief is.

13. De pootgenen zijn aanwezig en beginnen te werken; het signaal dat de groei van de poot volhoudt ontbreekt, dus houden de knopjes op. Opnieuw de regeling, en niet het verlies van de genen.

14. Zij laat zien dat het veranderen van waar het gen tot uiting komt volstaat om het lichaamsgebied te veranderen: het verband tussen expressie en vorm is oorzakelijk.

15. De verandering van broodtarwe voegde hele sets aan het genoom toe (de omvang ervan); die van de python veranderde waar gedeelde genen worden gebruikt (hun regeling).

16. Eigen ringvormig DNA (verwacht: geen, alle genen in de kern); bacteriële ribosomen (verwacht: eukaryote ribosomen); vermenigvuldiging door deling (verwacht: opbouw uit onderdelen); een dubbel membraan (verwacht: één membraan zoals bij andere organellen). En hun genen lijken op bacteriële genen (verwacht: genen van het kerntype).

17. In de celkern: in de loop van de tijd zijn de meeste genen van de bacterie naar het kerngenoom overgebracht, en is het eigen genoom van het organel tot een restant geslonken.

18. Mitochondriale genen gaan alleen van moeder op kind over; het mitochondriale DNA van iemand volgt de ononderbroken moederlijke lijn.

19. Het mitochondrion heeft de meeste van zijn genen aan zijn gastheer afgestaan en kan buiten de cel niet bestaan; de partners van het korstmos behouden hun genoom en zijn, met moeite, te scheiden.

20. Eenkoorn (14, A), geitengras 1 (14, B), geitengras 2 (14, D): 42 chromosomen; "regeling"; het mitochondrion.

Begrippen gedefinieerd in dit hoofdstuk

Symbiose

Bekijk alle 479 begrippen in de begrippenlijst