UGent

Nieuws

De evolutie van talen via fylogenetische stambomen

Michael Dunn en collega's - Nature, 2011, doi:10.1038/nature09923

Talen over de wereld vertonen een grote variatie, maar hebben ook opmerkelijke gelijkenissen in hun grammaticale structuur. De vraag waar die gelijkenissen vandaan komen, is onderhevig aan debat. Sommige linguïsten, in navolging van Noam Chomsky, stellen dat gelijkenissen in grammatica kunnen worden teruggevoerd tot een aangeboren, universele grammatica: een aantal algemene, generatieve regels aan de hand waarvan kinderen een taal leren, en die kunnen worden teruggevonden in alle talen die worden gesproken. Andere linguïsten, waaronder Joshua Greenberg stellen dat gelijkenissen tussen talen een resultaat zijn van meer algemene (niet louter taalgerelateerde) cognitieve beperkingen en statistische eigenschappen van talen, die leiden tot een convergerende culturele evolutie. Zo zijn er niet eindeloos veel mogelijkheden om de woordvolgorde te variëren: je kan bijvoorbeeld onderwerp, werkwoord, lijdend voorwerp hebben, zoals in het Nederlands (hij eet een appel), onderwerp, lijdend voorwerp, werkwoord, zoals in het Latijn ("Servus puellam amat", de slaaf het meisje houdt (van)). Sommige mogelijkheden worden minder benut dan andere. Lijdend voorwerp, werkwoord, onderwerp (Appel eet hij) is bijvoorbeeld erg zeldzaam, vermoedelijk omdat het informatiever is om met het onderwerp te beginnen. Het feit dat veel talen een onderwerp, werkwoord, lijdend voorwerp structuur hebben, kan men dus wijten aan een culturele evolutie in deze talen, of in de talen die hen voorafgaan (hun "culturele voorouders"), niet aan een aangeboren universele grammatica, althans volgens Greenberg.

Michael Dunn en collega's gebruikten fylogenetische stamboomanalyse, een methode die wordt benut in de evolutiebiologie, om te ontdekken of gelijkenissen in talen het resultaat zijn van aangeboren eigenschappen, of van culturele evolutie. Hun fylogenetische methode testte stambomen van vier niet-verwante taalfamilies (de Indo-Europese, Austronesische, Bantoe, Uto-Azteekse taalfamilies) die samen meer dan 2000 talen bevatten. Indien er een aangeboren, generatieve grammatica zou ten grondslag liggen van die talen (zoals Chomsky meende), zou men veranderingen in de talen moeten kunnen detecteren die onafhankelijk zijn van de stamboom waartoe zij behoren. Uit de analyse van Dunn et al. bleek echter dat de structuren van talen geen gevolg is van een universele grammatica, maar verklaard kan worden door culturele evolutie in elk van de stambomen. Dit betekent niet dat cognitieve factoren geen enkele rol zouden spelen. Er zijn, bijvoorbeeld, grenzen aan woordlengte, die te maken hebben met het menselijk werkgeheugen. Deze studie werpt wel twijfel op Chomsky's hypothese dat er universele, geëvolueerde grammaticale regels zouden zijn, tot nog toe een basisassumptie in de linguïstiek.

Koekoekseieren en wapenwedlopen

Mary Caswell Stoddard en Martin Stevens - doi: 10.1098/rspb.2009.2018, published online 6 January 2010 Proc. R. Soc. B

Koekoeken bouwen zelf geen nest, maar leggen hun eieren in de nesten van andere vogels. Wanneer deze het ei niet ontdekken, duwt het koekoeksjong de andere vogels of eieren uit het nest en eist het alle zorg voor zichzelf op. Er is dus behoorlijke druk door natuurlijke selectie op het herkennen en afstoten van eieren bij vogelsoorten die worden bezocht door broedparasieten als koekoeken.
In een recent overzichtsartikel gepubliceerd door de Proceedings of the Royal Society B bekijken Mary Caswell Stoddard en Martin Stevens de evolutie van het koekoeksei vanuit het oogpunt van de vogels zelf. In tegenstelling tot mensen kunnen vogels ultraviolet waarnemen. Daarom kunnen twee eieren die er voor ons identiek uitzien, er toch verschillend uitzien voor vogels. Met behulp van spectroscopie konden de onderzoekers een beter beeld krijgen van de kleuren en patronen op koekoekseieren en de eieren van de soorten waarop ze parasiteren. Hieruit bleek dat er een wapenwedloop aan de gang was tussen koekoeksoorten en hun gastheren: de koekoeken die parasiteren op vogelsoorten die sneller geneigd waren een vreemd ei uit hun nest te stoten, hebben eieren die beter lijken op die van de gastheren. Koekoeken die daarentegen op soorten parasiteren die weinig of geen eieren uit het nest stoten, hebben eieren die er opvallend anders kunnen uitzien dan die van de gastheer.

heggemus
Een koekoeksei tussen een legsel van een heggemus.

De heggemus (Prunella modularis), bijvoorbeeld, heeft eieren die relatief klein en egaal zijn, terwijl de koekoek die zich specialiseert in heggemussen een ei legt dat veel groter en gespikkeld is (zie afbeelding). Toch stoten heggemussen bijna nooit deze koekoekseieren af. Vermoedelijk is dit omdat koekoeken pas recent zijn begonnen te parasiteren op heggemussen: de wapenwedloop is hier nog niet begonnen. De grauwe klauwier (Lanius collurio) daarentegen, stoot zowat 100 % van de eieren die niet op die van haarzelf lijken af. Koekoeken die zich hierin specialiseren, leggen dan ook eieren die bijna perfect lijken op die van de gastheer, zoals te zien op de volgende afbeelding.

klauwier
Ei van een grauwe klauwier (links) en van een koekoek die hierop parasiteert (rechts).

Kortom, hoe kieskeuriger de gastheer, hoe beter het ei van de koekoek lijkt op de eieren van het onfortuinlijke broedpaar. Vooral de grootte van eventuele vlekken op de eieren blijkt een cruciale factor.

Interscolaire federale wedstrijd Darwin

- http://www.belspo.be/belspo/home/actua/Darwin_fold_nl.pdf

Federale wedstrijd
Interscolaire voordrachtwedstrijd: Iets nieuws, Darwin?
Voor Nederlandstalige en Franstalige leerlingen van het hoger middelbaar onderwijs.
De best geklasseerde school zal worden beloond met een vidoprojector.
Daarnaast mogen de sponsors van de wedstrijd speciale prijzen toekennen.

Uiterste indiendatum 24 februari 2011

Inlichtingen
Professor Charles Susanne, ere-decaan
Departement Biologie
Vrije Universiteit Brussel
e-mail: scharles[AT]vub.ac.be

Anatomisch moderne mens reeds in China rond 100 000 jaar geleden

Wu Liu et al. - PNAS vol. 107, 2010. 10.1073/pnas.1014386107

Uit fossiel en genetisch onderzoek blijkt dat onze soort, de anatomisch moderne mens (Homo sapiens) ongeveer 200 000 jaar geleden ontstond in Afrika. Rond 100 000 jaar geleden vindt men Homo sapiens in de Levant. Eerder onderzoek wees uit dat onze soort pas rond 40 000 jaar geleden in Oost-Azië was te vinden. Nieuwe fossiele vondsten uit China wijzen evenwel uit dat Homo sapiens reeds rond ca. 100 000 jaar geleden in China was.

fossiel

De vondsten omvatten twee kiezen en een onderkaak (zie foto). Ze werden opgegraven in Zhirendong in Zuidelijk China. Homo sapiens was dus al langer in Oost-Azië dan voordien was aangenomen. Homo erectus, een Aziatische pre-moderne hominide soort heeft nog tot ca. 50 000 jaar geleden bestaan. Dit nieuwe fossiele materiaal zou kunnen betekenen dat Homo sapiens en Homo erectus hebben gecoexisteerd in Azië.

Mensapen vermoedelijk ontstaan in Azië


De evolutionaire oorsprong van anthropoïde apen (waaronder de mensapen en de apen van de Oude Wereld vallen) is nog steeds een onopgeloste vraag in de paleontologie. Sommige auteurs menen dat anthropoïden ontstonden in Afrika tijdens het krijt (ca. 150-66 miljoen jaar gelden), terwijl anderen een meer recente oorsprong in Azië tijdens het cenozoïcum (ergens de voorbije 65 miljoen jaar) vooropstellen. De recente vondst van antropoïde fossielen in Libië biedt ondersteuning voor de tweede hypothese. Jaeger en collega's beschrijven in een recent nummer van Nature fossielen van anthropoïden uit Dur At-Talah in centraal Libië, gedateerd rond 38 miljoen jaar oud. Een van de fossielen vertoont sterke gelijkenissen met een Aziatische apenfossiel. Anthropoïde apen waren in deze periode erg klein (amper tussen 120 en 470 gram); ze hadden opponeerbare duimen en een staart om zich te kunnen bewegen en te balanceren. De drie gevonden taxa zijn ook erg divers, wat enkel kan worden verklaard door aan te nemen dat ze reeds enige tijd geleden van elkaar zijn afgesplitst. Dat betekent ofwel dat deze diversificatie eerder plaatshad in Afrika (en dat fossiel materiaal daarvoor vooralsnog ontbreekt), ofwel dat mensapen oorspronkelijk uit Azië kwamen. Jaeger en collega's zijn meer te vinden voor die laatste hypothese.

Oudste stenen werktuigen 3,4 miljoen jaar geleden

Shannon P. McPherron et al. - Nature Vol 466 12 August 2010 doi:10.1038/nature09248

Hominiden (uitgestorven menselijke soorten) kennen al heel lang stenen werktuigen. De oudste stenen werktuigen werden gevonden in Gona, Ethiopië, en zijn 2,6 miljoen jaar oud. Ze werden vervaardigd door keien van vuursteen of kwarts tegen elkaar te slaan, waardoor scherpe randen ontstonden. In Dikika, een andere streek in Ethiopië, zijn nu beenderen gevonden die sporen van stenen werktuigen vertonen. Dergelijke sporen werden veroorzaakt door hamerende bewegingen (om het merg uit het been te halen), en door snijdende, schrapende bewegingen om vlees van de beenderen te halen. De resultaten van dit onderzoek door Shannon McPherron en collega's zijn te vinden in Nature.
De fossiele beenderen zijn 3,4 miljoen jaar oud, wat maakt dat dit indirect bewijs voor het gebruik van stenen werktuigen en het eten van vlees door hominiden 800.000 jaar ouder is dan de eerdere vondsten uit Gona. De enige hominide soort die uit die periode en plaats bekend is, is Australopithecus afarensis, de soort waartoe ook het bekende fossiel Lucy behoort. Dit zou betekenen dat vlees eten en het gebruik van stenen werktuigen zich reeds vroeg in de evolutie van de mens ontwikkeld heeft. Dit heeft implicaties voor de vraag welke rol dieet speelde in de evolutie van de mens. Vlees is immers energierijk - veel paleoantropologen menen dan ook dat het eten van vlees belangrijk was in de evolutie van het grote menselijke brein.

Een Zuid-Amerikaanse voorouder voor alle buideldieren

Maria A. Nilsson, Gennady Churakov, Mirjam Sommer, Ngoc Van Tran, Anja Zemann, Jürgen Brosius, e.a. - PLoS Biology, 27 juli 2010

Buideldieren, zoals koala's, kangoeroes en de Tasmaanse duivel worden vaak geassocieerd met Australië. Toch is dit niet het enige continent waarop buideldieren voorkomen. Ook in Zuid-Amerika leven diverse buideldiersoorten, waaronder de opposum. Leden van een Duits team onder leiding van Maria Nilsson onderzochten het DNA van diverse soorten buideldieren, waarbij ze zich toespitsten op retroposons.
Dit zijn kleine DNA-fragmentjes die regelmatig wijzigen, en die op diverse plaatsen in het DNA verschijnen. Door hun snelle evolutie is het mogelijk retroposons van verwante soorten te vergelijken: als twee soorten een bepaald retroposon hebben, maar een derde niet, kan men afleiden dat de derde soort minder dicht verwant is dan de twee andere onderling. De derde soort is dus eerder afgesplitst van een gemeenschappelijke voorouder.

buideldieren

Uit hun analyse, gepubliceerd in het vakblad PLoS Biology blijkt dat Zuid-Amerikaanse opposums het vroegste afgesplitst zijn van de gemeenschappelijke voorouder van alle buideldieren, en dat de voorouder van de huidige buideldieren dus niet in Australië, maar in Zuid-Amerika moet hebben geleefd. Zoals te zien is op de figuur, bevinden de vroegst afgesplitste soorten zich allemaal in Zuid-Amerika. Op basis van dit onderzoek is het evenwel moeilijk te zeggen wanneer deze afsplitsing plaatsvond, omdat retroposons geen fylogenetische datering toelaten.
Aangezien PLoS Biology een gratis beschikbaar online tijdschrift is, kan men het artikel vrij downloaden via de volgende link: http://www.plosbiology.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pbio.1...

Nog 3 dagen om in te schrijven voor de gratis zomercursus over evolutietheorie, KBIN


Nog slechts 3 dagen om zich in te schrijven voor de zomercursus 'Het maatschappelijke belang van de evolutietheorie'. Dit gaat door in het KBIN te Brussel op 19 en 20 augustus 2010.
Inschrijven is gratis, maar verplicht. Deze zomercursus is bedoeld voor leerkrachten en andere geïnteresseerden. Inschrijven gebeurt online, en kan nog tot 1 augustus:
http://www.natuurwetenschappen.be/educa/evolution/summercourse/2010/summ...

Fossiele vondst werpt nieuw licht op de evolutie van apen en mensapen

Iyad S. Zalmout - New Oligocene primate from Saudi Arabia and the divergence of apes and Old World monkeys, Nature 466, 360–364 (15 July 2010) doi:10.1038/nature09094

Het is al lange tijd bekend dat apen van de Oude Wereld (waaronder makaken, bavianen, en rhesusapen) en mensapen (waaronder chimpansees, gorilla's en mensen) een gemeenschappelijke voorouder hebben. Genetisch onderzoek plaatst deze gemeenschappelijke voorouder tussen de 23 en 30 miljoen jaar, maar er was tot nog toe weinig fossiel bewijsmateriaal die deze datering ondersteunde. Ilyad Zalmout en collega's beschrijven in het vakblad Nature een gedeeltelijk bewaarde schedel van een fossiele primaat, gevonden in Saoedi-Arabië, die mogelijk een gemeenschappelijke voorouder van mensapen en apen was. De schedel van Saadanius hijazensis behoorde toe aan een primaat die ongeveer 15 à 20 kg woog, en die 29–28 miljoen jaar geleden leefde.

schedel

Deze schedel vertoont kenmerken die typisch zijn voor zowel apen als mensapen. Het dier had nog niet de moderne sinussen die kenmerkend zijn voor mensapen en apen, maar wel al een benige oorbuis, die niet aanwezig is in andere vroege primatenfossielen, maar die wel specifiek is voor mensapen en apen. Het fossiel is belangrijk, zowel ter ondersteuning voor de datering van de gemeenschappelijke voorouder van apen en mensapen, als voor een inkijk in de morfologisch evolutie van deze primaten.

Nieuw licht op soortvorming en biodiversiteit bij mariene micro-organismen

Casteleyn G, Leliaert F, Backeljau T, Debeer A-E, Kotaki Y, Rhodes L, Lundholm N, Sabbe K & Vyverman - Limits to gene flow in a cosmopolitan marine planktonic diatom. PNAS Early online doi:10.1073/pnas.1001380107

In tegenstelling tot wat algemeen werd aangenomen, is de verspreiding van mariene kiezelwieren (diatomeeën) op wereldschaal beperkt. Dat blijkt uit onderzoek van de vakgroep Biologie van de Universiteit Gent. Deze bevinding heeft belangrijke implicaties voor de kennis over het ontstaan van nieuwe soorten en van de biodiversiteit van micro-organismen in zee. Het onderzoek verschaft ook inzicht in de rol van de mens bij de steeds frequenter voorkomende algenbloeien in oceanen.
De onderzoeksresultaten werden recent gepubliceerd in het vakblad Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.

Kiezelwieren
Diatomeeën of kiezelwieren zijn eencellige algen met een uitwendig schaaltje van silicium (kiezel). Ze zijn ecologisch erg belangrijk in zeeën, meren en rivieren. Met naar schatting 200 000 soorten zijn ze de meest diverse algengroep. Hun evolutionair succes blijft tot op vandaag echter moeilijk verklaarbaar.
Voor hun onderzoek namen de UGent-wetenschappers de diatomee Pseudo-nitzschia pungens onder de loep. Deze soort is wereldwijd verspreid en staat er om bekend in bepaalde seizoenen gigantische algenbloeien te vormen. Bij de meeste diatomeeën zijn deze algenbloeien niet gevaarlijk en dienen de algen als voedsel voor dierlijk plankton. Verschillende Pseudo-nitzschia soorten vormen echter neurotoxines die schadelijk zijn voor mens en dier.

kiezelwier

Het mariene kiezelwier Pseudo-nitzschia pungens bestaat uit microscopisch kleine celkettingen en vormt wereldwijd gigantische algenbloeien die vaak toxisch zijn voor mens en dier.

Genenstroom en het ontstaan van nieuwe soorten
De aarde telt miljoenen verschillende soorten organismen. Een van de meest gangbare theorieën stelt dat soorten kunnen ontstaan wanneer een populatie door een geografische barrière wordt opgesplitst in twee geïsoleerde delen. Doordat genenstroom (‘gene flow’) onderbroken wordt, gaat elk van deze twee delen zijn eigen evolutionaire weg en kunnen nieuwe soorten ontstaan. Voor landplanten of dieren zijn verschillende geografische barrières denkbaar, zoals een bergketen of de zee tussen twee eilanden.
Voor mariene planktonische micro-organismen (microscopisch kleine organismen die in oceanen en zeeën leven) blijft tot op de dag van vandaag onduidelijkheid bestaan over de manier waarop nieuwe soorten ontstaan. In de eerste plaats omdat in zeeën geografische barrières veel minder duidelijk zijn dan op land; alle oceanen zijn ibmmers met elkaar verbonden. Ten tweede vormen micro-organismen gigantische populaties die door middel van oceaanstromen gemakkelijk verspreid kunnen worden, met een wereldwijde genenstroom tot gevolg.

kaart

Deze kaart toont de bemonsterde Pseudo-nitzschia pungens populaties. Onderzoek toont aan dat genenstroom tussen deze verafgelegen kusten onderbroken is, met een duidelijke globale populatiestructuur tot gevolg.

Aan de hand van microsatellieten (korte, hypervariabele stukjes DNA) toonden de onderzoekers aan dat, in tegenstelling tot wat werd aangenomen, de verspreiding van mariene micro-organismen niet onbeperkt is. De genenstroom tussen diatomeeënpopulaties van verafgelegen kusten is wel degelijk onderbroken, met een duidelijke populatiestructuur tot gevolg.
Verder toonden de onderzoekers aan dat deze populatiestructuur onder bepaalde geografische en ecologische omstandigheden kan leiden tot nieuwe soorten. Dit gebeurde bijvoorbeeld onder invloed van de grote klimaatschommelingen tijdens het Pleistoceen (2,6 miljoen tot 11.600 jaar geleden). De studie biedt hiermee een belangrijk nieuw inzicht in de evolutie en diversificatie van mariene micro-organismen. Bovendien wordt nu ook duidelijker hoe de biodiversiteit van micro-organismen tot stand gekomen is.

Publicatie
Casteleyn G, Leliaert F, Backeljau T, Debeer A-E, Kotaki Y, Rhodes L, Lundholm N, Sabbe K & Vyverman W. (2010). Limits to gene flow in a cosmopolitan marine planktonic diatom. PNAS Early online doi:10.1073/pnas.1001380107
De paper kan worden gedownload op het volgende adres: http://users.ugent.be/~fleliaer/