Wie waren de wetenschappers die ons begrip van evolutie hebben gevormd? Stap maar in, want biotechnologie.nl neemt je mee in een tijdmachine langs de grote denkers in de evolutie.
Wie zijn we en waar komen we vandaan? Het is een vraag die we al sinds mensenheugenis stellen. Een aantal grote denkers was niet bang om serieus op die vraag in te gaan, denkpatronen te doorbreken en heersende theorieën in twijfel te trekken.
Waardevolle ontdekkingen
Sommige wetenschappers hadden zelf niet door hoe waardevol hun ontdekking was. Anderen zagen dat wel direct, maar hadden moeite hun medemens te overtuigen. En ja, sommige denkers sloegen de plank ook wel finaal mis. Maar zonder zulke grote denkers, keken we nu heel anders aan tegen de wereld en haar flora en fauna.
Om kennis te maken met deze wetenschappers die ons begrip van evolutie hebben gevormd, neemt biotechnologie.nl je mee op tijdreis (of lees de uitgeschreven tekst). De eerste bestemming: de zeventiende eeuw.
Transcript van de animatie
Beroemde denkers in de evolutie
Reis mee door de tijd langs wetenschappers die belangrijke ontdekkingen deden over evolutie.
1694 Nicolaas Hartsoeker – Beschreef dat overerving via zaadcellen gebeurt.
De Nederlandse onderzoeker Nicolaas Hartsoeker gebruikte een van de eerste microscopen om zaadcellen te bestuderen. Hij stelde dat de kop van die zaadcellen een miniatuurmens bevatte, die in de buik van een vrouw uitgroeide tot baby.
De baarmoeder zou volgens hem puur een broedmachine zijn die de groei mogelijk maakt. Het duurde nog tot halverwege de achttiende eeuw voor wetenschappers ontdekten dat materiaal van beide ouders nodig is om een baby te vormen. Wat dat materiaal precies is, wisten ze toen nog niet.
1800 Georges Cuvier – Realiseerde zich dat soorten kunnen uitsterven.
De Franse wetenschapper Georges Cuvier realiseerde zich dat de geschiedenis van het leven op aarde gedocumenteerd ligt in fossielen. Sommige fossielen die hij vond, waren van dieren die niet meer op aarde voorkwamen. Daarmee bewees hij, in tegenstelling tot wat mensen toen dachten, dat soorten kunnen uitsterven.
Meer over Cuvier bij NEMO Kennislink.
1809 Jean-Baptiste de Lamarck – Beschreef de eerste evolutietheorie.
De Franse zoöloog en botanist Jean-Baptiste Lamarck beschreef de eerste evolutietheorie: het Lamarckisme. Die theorie stelt dat eenvoudige levensvormen steeds ontstaan uit levenloos materiaal en vervolgens een soort ladder beklimmen, waarbij ze transformeren in steeds complexere en betere soorten.
Dat zou gebeuren doordat levende wezens kenmerken die ze gebruiken of vergaren in hun leven doorgeven aan hun nakomelingen. Kenmerken die ze niet gebruiken, zouden verloren gaan. Volgens de theorie van Lamarck is de evolutie een uitgestippeld pad, een weg naar volmaaktheid.
Ondertussen weten we dat evolutie geen uitgestippelde route is en het ook niet leidt naar een ultiem, perfect wezen. Ook ontstaan organismen niet continu uit levenloos materiaal. Toch blijkt, ruim tweehonderd jaar later, dat Lamarck wel op het goede spoor zat wat betreft het doorgeven van vergaarde eigenschappen.
Tot zo’n tien jaar geleden dachten wetenschappers dat vergaarde eigenschappen niet overerfbaar waren. Dat blijkt toch wel het geval. Door omgevingsfactoren, zoals dieet, luchtvervuiling en stress, ontstaan er kleine markeringen op het DNA . Dat zijn geen mutaties, maar omkeerbare aanpassingen die bepalen hoe en welke stukken DNA tot uiting komen. Die markeringen geven ouders wél door aan hun nageslacht, in ieder geval een paar generaties.
1837 Charles Darwin – Beschreef de nog altijd actuele evolutietheorie.
Charles Darwin is waarschijnlijk de beroemdste wetenschapper in dit overzicht. Hij beschreef de evolutietheorie die nog altijd actueel is. Die theorie verklaart hoe levende wezens als planten, dieren en mensen uit een voorouder ontstaan en hoe, door een opstapeling van kleine aanpassingen, nieuwe soorten zich vormen.
Darwin puzzelde zijn theorie in elkaar tijdens een ontdekkingsreis met het zeilschip HMS Beagle. Vanaf 1831 observeerde hij vijf jaar lang allerlei soorten dieren en planten in onder meer Zuid-Amerika, Afrika en Azië. Zo ontdekte hij dat soorten zich steeds aanpassen aan hun omgeving. Degene die dat het best en eenvoudigst doen, overleven en geven die eigenschappen door aan hun nakomelingen; natuurlijke selectie heet dat. Het duurde nog tot 1859 voordat hij zijn ontdekking publiceerde in het bekende boek On the origin of species.
Rond 1837 hield Darwin ook een klein notitieboekje bij dat hij volkrabbelde met ideeën en speculaties. Op pagina 21 van het boekje schreef hij: ‘Georganiseerde wezens stellen een boom voor.’ Later tekende hij de eerste stamboom van het leven in datzelfde boekje.
1863 Gregor Mendel – Stelde de wetten van erfelijkheid vast
Gregor Mendel was een monnik en ’s werelds eerste geneticus. Hij experimenteerde met erwtenplanten om wetten van overerving te ontrafelen. Hij ontdekte dat sommige eigenschappen dominant zijn over andere. Alleen bij afwezigheid van de dominante eigenschap komt de niet-dominante (of recessieve) eigenschap tot uiting. Zo zijn paarse bloemen bij erwtenplanten dominant over witte. Dat geldt trouwens ook voor onze oogkleur: bruin is dominant over blauw.
Lees meer over Mendel bij NEMO Kennislink.
1869 Friedrich Miescher – Ontdekte DNA
In 1869 ontdekte de Zwitserse chemicus Friedrich Miescher DNA. Hij isoleerde het molecuul uit witte bloedcellen. Op dat moment besefte hij, en de rest van de wetenschappelijker wereld, nog niet hoe belangrijk DNA is in de biologie.
1928 Frederick Griffith – Ontdekte horizontale genoverdracht.
De microbioloog Frederick Griffith ontdekte dat eigenschappen niet alleen overerven van ouder op kind, maar soms ook van het eneorganisme op het andere, zelfs als hetverschillende soorten organismen zijn. Horizontale genoverdracht heet dat.
Griffith werkte met twee types bacterie die longontsteking veroorzaken (Streptococcus pneumoniae): de ene was zeer ziekmakend, de ander een stuk milder. Toen hij de milde bacteriën blootstelde aan dode bacteriën met de ziekmakende eigenschap, zag hij dat de milde bacteriën de ziekmakende eigenschap overnamen. Hoe dat precies werkte, kon de microbioloog moeilijk verklaren. Hoewel DNA al was ontdekt, wisten biologen nog niet dat dit het erfelijke molecuul was.
1942 Oswald Avery – Identificeerde DNA als het genetische molecuul.
De ontdekking dat DNA het erfelijke stofje is dat informatie overdraagt van ouder op kind, deden Oswald Avery en zijn collega’s Colin MacLeod en Maclyn McCarty. Toch geloofde de wetenschappelijke gemeenschap dat niet direct.
Biologen hielden vast aan de heersende theorie waarin eiwitten de erfelijke factoren waren. Dat kwam doordat eiwitten zijn samengesteld uit twintig verschillende bouwstenen, terwijl er slechts vier bouwblokken bestaan om DNA samen te stellen. Wetenschappers dachten dat DNA-moleculen niet verschillend genoeg waren om zo veel informatie te bevatten en bestempelden DNA zelfs als saaie moleculen.
1951 Barbara Mc Clintock – Ontdekte dat sommige stukken DNA binnen een organisme ‘springen’.
Ondertussen wisten wetenschappers dat eigenschappen overerven van ouder op kind én dat die zich soms verspreiden via horizontale genoverdracht van het ene naar het andere organisme. De Amerikaanse botanicus Barbara McClintock ontdekte in maisplanten dat sommige stukken DNA binnen de plant verspringen van plek. Zulke mobiele stukjes DNA noemde ze springende genen. Tegenwoordig weten we dat die springende genen niet alleen in mais voorkomen, maar in bijna elk organisme.
1952 Alfred Hershey & Martha Chase – Bewezen dat Oswald Avery gelijk had: DNA erft over van ouder op kind.
Deze twee wetenschappers bevestigden de ontdekking van Oswald Avery dat DNA overerft van ouder op kind. Het doorslaggevende experiment voerden ze uit met virussen die bacteriën infecteren, bacteriofagen. Die virussen bestaan uit maar twee onderdelen: DNA en eiwitten.
De onderzoekers hingen een radioactieve markering aan óf het DNA óf de eiwitten. Ze zagen dat het radioactief DNA terechtkwam in de nakomelingen, en radioactieve eiwitten niet. Zo bewezen ze eens en voor altijd dat DNA, en dus niet eiwitten, de erfelijke moleculen zijn.
1953 James Watson & Francis Crick – Ontrafelden de structuur van DNA: een dubbele helix.
De twee Britse wetenschappers ontdekten, samen met hun collega’s, dat DNA de vorm heeft van een dubbele helix. Daarbij zijn de twee delen als het ware elkaars negatieven. Watson en Crick realiseerden zich dat die eigenschap het makkelijk maakt voor cellen om DNA te kopiëren.
Lees meer over Watson en Crick bij NEMO Kennislink.
1963 Tsutomu Watanabe – Ontdekte dat antibioticaresistentie deels veroorzaakt wordt door uitwisseling van stukjes DNA.
Penicilline stond bij artsen en ziekenhuizen sinds de jaren veertig in de voorraadkasten. In de jaren zestig raakten artsen zich ervan bewust dat bacteriën steeds vaker ongevoelig waren voor penicilline en andere antibiotica. De Japanse microbioloog Tsutoma Watanabe trok de conclusie dat de horizontale genoverdracht die Griffith in 1928 ontdekte, de boosdoener moest zijn.
Die uitwisseling van DNA maakt het mogelijk dat bacteriën ongevoeligheid voor antibiotica aan elkaar doorgeven. Watanabe was de eerste persoon die zich besefte dat die verspreiding van antibioticaresistentie snel zou gebeuren en hoe die precies in zijn werk ging.
1977 Fred Sanger – Ontwikkelde een manier om al het DNA van een organisme af te lezen.
De Engelse Fred Sanger maakte creatief gebruik van oude en nieuwe technieken om voor het eerst de DNA-code van een organisme af te lezen. Sequencen heet dat. Samen met zijn collega’s publiceerde Sanger in 1977 het complete DNA van een virus. Een fikse doorbraak die hem de Nobelprijs voor de scheikunde opleverde.
1977 Carl Woese – Onthulde een nieuwe tak aan de stamboom van het leven.
Carl Woese was een van de eerste wetenschappers die de ontcijferde genetische code gebruikte om de evolutie uit te tekenen in een stamboom. Omdat sequencen van DNA nog niet ver genoeg was doorontwikkeld, gebruikte hij informatie van het andere genetische molecuul: RNA.
Voor die tijd gebruikten biologen uiterlijke kenmerken om de evolutie in kaart te brengen. Door genetische informatie als basis te gebruiken, ontdekte Woese een heel nieuwe tak organismen naast de al bekende eukaryoten (zoals dieren, planten en mensen) en bacteriën: de eencellige archaea.
Lees meer over de stamboom van het leven
2005 Nick McCooke – Ontwikkelde een methode om DNA nog sneller af te lezen: next generation sequencing.
In de jaren zeventig was sequencen nog een helse, handmatige klus. Daar kwam een aantal jaar later verandering in, doordat het proces steeds meer werd geautomatiseerd. Met nieuwe technologieën en computers ontwikkelden Nick McCooke en zijn team in 2005 een snellere en nauwkeurigere manier om DNA van organismen af te lezen: next generation sequencing. Het aantal organismen waarvan het DNA bekend is, stijgt sinds de uitvinding van die techniek exponentieel.
Lees meer over snel DNA aflezen
2022 Detlef Weigel – Ontdekte dat mutaties niet geheel willekeurig zijn.
Lange tijd dachten wetenschappers dat mutaties willekeurig waren en dat alleen de genetische veranderingen die nuttig bleken, behouden werden. Dit jaar ontdekte Detlef Weigel samen met zijn collega’s dat die mutaties toch niet zo willekeurig zijn. Stukken DNA die ervoor zorgen dat het organisme in leven blijft en zich voortplant, zijn bijvoorbeeld minder vaak doelwit van mutaties.
Meer over evolutie en mutaties
