Inleiding
In de oceanen en in het tropisch oerwoud vallen nog miljoenen nieuwe soorten te ontdekken. Schattingen van het totale aantal soorten lopen uiteen van 10 tot 100 miljoen. Biologen proberen al die miljoenen soorten een plaats te geven in een ordeningssysteem.
Ordening volgens Linnaeus
De Zweed Carl von Linné ( Carolus Linnaeus) leefde van 1707 tot 1778. Hij promoveerde aan de universiteit van Harderwijk. Linnaeus is de grondlegger van de wetenschappelijke naamgeving. Zijn ordeningssysteem was gebaseerd op een slimme manier om bestaande gegevens van organismen in te delen.
Zo werden planten door Linnaeus bijvoorbeeld ingedeeld op basis van de anatomische vorm en het aantal van hun meeldraden.
Linnaeus gaf aan iedere soort een geslachtsnaam en een soortaanduiding.
Deze manier van indelen staat bekend als de binaire naamgeving en wordt nog steeds gebruikt.
De mens werd in zijn systeem Homo sapiens genoemd. Het eerste deel (homo) is de geslachtsnaam. Deze wordt met een hoofdletter geschreven.
Het tweede deel (sapiens) is de soortsnaam. De hond heet Canis familiaris L.
De L. betekent dat Linnaeus die naam (voor het eerst) heeft gegeven.
Taxonomie en soort
Systematiek (taxonomie) is de tak van biologie die zich bezighoudt met indelen: het rangschikken op grond van overeenkomstige kenmerken. Dat geeft inzicht in verwantschap en in biodiversiteit. Daardoor wordt ook de afstammingsgeschiedenis van soorten steeds duidelijker.
Soorten met overeenkomstige kenmerken zijn door het verloop van de evolutie immers vaak verwant.
Een soort is een verzameling individuen die in staat zijn zich onderling voort te planten. Het voortplanten moet daarbij leiden tot een vruchtbare nakomelingschap. De individuen van een soort hebben een gelijke bouw en verwantschap. Binnen een soort kan wel variatie bestaan, bijvoorbeeld in kleur.
Soorten met overeenkomstige kenmerken worden gegroepeerd in één geslacht. Meerdere geslachten vormen een familie.
Tegenwoordig wordt bij de bepaling van verwantschap vaak gebruik gemaakt van moleculaire gegevens zoals gegevens uit DNA onderzoek.
Ordening volgens Linnaeus
In 1735 publiceerde Linnaeus zijn belangrijkste werk, de Systema Naturae, waarin hij de natuur onderverdeelt in drie rijken: mineralen, planten en dieren. Opzienbarend voor die tijd was zijn ordening van planten op grond van de seksuele organen. Het feit dat planten over voortplantingsorganen beschikten was in die tijd een vrij nieuw gegeven en bovendien was spreken over voortplanting een groot taboe.
Linnaeus ordeningssysteem is gebaseerd op uiterlijke overeenkomsten en wordt daarom een kunstmatig systeem genoemd. Kunstmatige systemen gaan uit van één bepaald kenmerk. Een plantengroep kan heel verschillende soorten bevatten, zolang ze maar dat ene kenmerk vertonen. Hiertegenover staat een natuurlijk (evolutionair) systeem, dat gebaseerd is op verwantschap.
Toch gaan biologen nog steeds voor een belangrijk deel uit van de gegevens van Linnaeus. Zijn kunstmatige systeem wordt op deze manier langzamerhand getransformeerd in een natuurlijk systeem, waarin de enorme hoeveelheid gegevens die vanaf 1750 is verzameld, verwerkt is.
Taal van de wetenschap
Wetenschap is een internationale aangelegenheid en wetenschappers hanteren daarom één gemeenschappelijke taal om hun bevindingen te publiceren. Tegenwoordig is dat Engels, maar de wetenschappelijke taal in de tijd van Linnaeus was Latijn. Vandaar dat de wetenschappelijke naam van soorten in het Latijn wordt gegeven.
Verwantschap en stambomen
Tegenwoordig deelt men soorten meestal in op grond van hun onderlinge verwantschap. Daarvoor zijn verschillende methoden, zoals het vergelijken van de bouw van levende soorten en fossielen en het vergelijken van eiwitten en DNA. Een bekende valkuil is het feit dat sommige soorten erg veel op elkaar lijken, maar helemaal niet zo verwant blijken te zijn.
Bij het vaststellen van verwantschap wordt vaak gebruik gemaakt van het vergelijken van DNA afkomstig van verschillende soorten.
Hoe meer overeenkomsten in DNA of eiwit samenstelling, hoe meer verwantschap.
Op grond daarvan kan een ontwikkelingslijn worden samengesteld.
Monofyletische groep of clade (VWO)
Bij het construeren van stambomen proberen wetenschappers de evolutionaire relaties daarin weer te geven. Deze methode wordt cladistiek genoemd (clados Gr. betekent tak). Elke tak, een clade, omvat alle soorten die afstammen van een bepaalde voorouder. Zo’n tak heet ook wel een monofyletische groep.
Bij de rode lijntjes in de figuur kun je dus een clade afknippen.
Om een clade te construeren vergelijkt men kenmerken van de bouw, maar ook DNA-sequenties. De meest waarschijnlijke stamboom is zo geconstrueerd dat het minste aantal "stappen" (veranderingen in vorm) vergt om alle onderzochte soorten in een evolutionair verband te brengen. De zo ontstane stamboom heet een cladogram.
Convergente evolutie
Walvissen en haaien vertonen veel overeenkomsten: beide zijn goed aangepast aan het leven onderwater en vertonen dus gelijke eigenschappen (bijv. een gestroomlijnd lichaam). Toch hebben ze geen recente gemeenschappelijke voorouder en behoren ze niet tot dezelfde taxonomische groep. De ontwikkeling die beide diergroepen hebben doorgemaakt, heeft echter wel geleid tot dezelfde vorm. Dit heet convergentie.
Structuren met dezelfde bouw en functie die in de evolutie afzonderlijk tot stand zijn gekomen, noemt men analoog.
Een bekend voorbeeld van convergente evolutie is die van de alk, levend op het noordelijk halfrond, en de pinguïn op het zuidelijk halfrond. Beide vogels lijken bijzonder veel op elkaar en bezetten een vergelijkbare ecologische niche.
Een analyse van eiwitten bracht echter aan het licht dat deze soorten niet zo sterk verwant zijn als hun voorkomen doet vermoeden.
Dat men dit lang over het hoofd zag, blijkt nog uit de Latijnse geslachtsnaam van de reuzenalk: Pinguinis.
Divergente evolutie
Elk kenmerk dat door twee of meer organismen wordt gedeeld en dat geërfd is van een gemeenschappelijke voorouder noemen we homoloog. Dat kan een DNA gedeelte, een anatomische structuur of zelfs een gedragskenmerk zijn.
Homologe organen zijn dus organen die oorspronkelijk hetzelfde bouwplan en dezelfde functie hadden, maar door veranderende omstandigheden en evolutie andere vormen en functies kunnen hebben gekregen.
Verschillen ontstaan door divergente evolutie.
Een voorbeeld hiervan zijn de walvisvin en het paardenbeen; beide stammen af van één basispoot die aan een gemeenschappelijke voorouder heeft vastgezeten. Voor bijna elk botje van het paardenbeen is er een overeenkomstig botje in de walvisvin.
Zo is de blauwe vinvis meer verwant aan het paard dan aan de walvishaai.
Embryologie en verwantschap
De embryonale ontwikkeling van verschillende diersoorten vertoont veel overeenkomsten, vooral in het begin van de ontwikkeling.
Zo lijkt een kippenembryo bijvoorbeeld tot een bepaald ontwikkelingsstadium sterk op een mensenembryo.
De Duitser Ernst Haeckel (1834-1919) leidde daaruit af dat een organisme tijdens zijn embryonale ontwikkeling (ontogenie) alle stadia van zijn evolutie (fylogenie) doorloopt, van eencellige tot vis naar salamander enz.
De ideeën van Haeckel zijn achterhaald, maar de overeenkomsten in bouwplan tussen de gewervelden zijn ook tijdens de embryonale periode duidelijk.
DNA-onderzoek
Een zeer betrouwbaar instrument bij het nagaan van verwantschap is onderzoek van het DNA. Dit gebeurt door het DNA van verschillende soorten te vergelijken. Zo valt te achterhalen in hoeverre de soorten van elkaar verschillen of juist overeenkomen.
Onderzoek van mitochondriaal DNA geeft informatie over afstamming via de moeder.
Mitochondria worden immers doorgegeven via de eicel.
DNA-onderzoek kan vaak vrij nauwkeurige analyses opleveren over de evolutie van een bepaalde diergroep. Gegevens over DNA kan een stamboom die gebaseerd is op morfologische kenmerken ondersteunen, maar dit is niet noodzakelijk het geval.
Biogeografie
De verdeling van soorten over de aarde kan zowel informatie geven over de soorten, als over de geschiedenis van het aardoppervlak.
Zo komen buideldieren voor in Noord en Zuid-Amerika, in Australië en
in Nieuw Guinea, maar niet in de rest van Azië. Er zijn geen trekroutes bekend tussen de beide populaties. Dat was blijkbaar ook niet nodig: 200 miljoen jaar geleden vormden Zuid-Amerika, Antarctica en Australië één groot continent.
