Mutatie en ontwikkeling van de soort

Het ontwerpplan voor een soort (DNA) wordt bij elke celdeling volledig gekopieerd. Reproductie van het DNA en celdeling gaan uiterst nauwkeurig in zijn werk. Daarom lijkt de ene wildkleur Bourke op de andere. En toch is er een zekere variatie in de wildkleur vogels aanwezig. In formaat, in vitaliteit, in kleur en andere kenmerken.

Ontwikkeling van soorten

Invloed van de natuurlijke omgeving

Darwin landde in 1854 met zijn schip, de Beagle, op de Galapagos eilanden. Hij vond daar diersoorten die nergens anders voorkwamen. Hij zag vinken, die er anders uitzagen dan op het uitgestrekte vasteland van Zuid Amerika. Hij ontwikkelde tijdens dit bezoek zijn idee dat de ontwikkeling van soorten gestuurd wordt door de omgevingsfactoren.
Deze ontwikkeling geschiedt door aanpassing aan de omstandigheden van klimaat, voedsel aanbod, natuurlijke vijanden, enz.. Een vink specialiseerde zich in het kraken van grote, harde zaden, door een sterke brede snavel te ontwikkelen. Een andere vink ontwikkelde een fijnere snavel voor fijne zaden.
Hij was niet de enige, die dit idee van evolutie had. Onafhankelijk van Darwin had ook Wallace, die diersoorten en vogelsoorten in de Indische archipel bestudeerde, de ontwikkeling en verspreiding van soorten beschreven in hun onderlinge samenhang.
De evolutietheorie werd wereldwijd bekend en overgenomen. Nu noemen we het een micro-evolutie theorie, waarin het om fijne aanpassingen gaat aan het natuurlijk milieu. Hierbij speelt aanpassing en het toeval een grote rol. Een toevallige verandering van erfelijke factoren, die aanpassing bevorderen kan behouden blijven, omdat deze voordeel oplevert. Het genen pakket van een soort wordt door talloze mutaties steeds optimaler. Zo is het ook met de Bourke's gegaan. Evolutie strekt zich uit over miljoenen jaren. De Bourke, die leeft in een droog landschap, paste zich perfect aan de natuurlijke omstandigheden. Het watergebruik is gering omdat hij alle vocht uit het voedsel kan vasthouden. Baden doet hij zelden. Maar op een flinke regenbui reageert hij enthousiast. Ook de kleuren en de tekening van het verenpak zijn uitgebalanceerd en aangepast aan de natuurlijke omgeving. Totdat de mens de voorkomende mutaties vast legt en er geheel nieuwe kleurvariëteiten ontstaan.

Invloed van de mens

De mens is een belangrijke factor geworden in de ontwikkeling van vogel soorten. Een van de activiteiten is het behoud van mutaties, wanneer deze zich voordoen. Door de veranderde genen ontstaan nieuwe kleurvariëteiten. De hobbyist kan met de mutatiefactoren aan het werk gaan, als hij weet wel effect ze op het verenkleed hebben en hoe ze vererven.


Een nieuwe sport in de DNA ladder
(Mutatie)

Door een mutatie wordt een gen veranderd, een van die sporten van de DNA ladder. Dit gebeurt tijdens het kopiëren van het DNA. Dit kan een simpele vervanging zijn van een van de letters. Dit wordt een punt mutatie genoemd. Zo'n mutatie is even onvoorspelbaar als een typefout van de secretaresse of een hapering van het kopieerapparaat. Zo'n fout kan grote gevolgen hebben. Een journalist schreef "....is geen misdadiger". In de zetterij van de krant vergat men de letter g.

Het gevolg is een kettingreactie in het DNA. Als er een letter in een paar wordt vervangen, verandert ook de andere letter van het paar. Het hele paar wordt gewijzigd. Dit komt omdat er vaste combinaties van letters zijn. Het gen, het samenstel van drie letterparen, verandert dus ook. Hierdoor wordt het gehele gen veranderd. Het gen heeft daarna andere eigenschappen. Het veranderde gen ligt op dezelfde plaats op het chromosoom als het originele gen.

Omdat een gen verandert zal de activiteit van het proteïne veranderen. Er treedt dus een functie verandering op. Enkele voorbeelden zijn de vermindering van de eumelanine productie, bruinkleuring of zwartkleuring van het pigment. Omdat we weten dat elke "sport in de ladder" drie letterparen omvat, weten we nu ook dat de veranderingen in een bepaald gen in drie letterparen kunnen plaats vinden.Zo'n gemuteerd gen heeft andere eigenschappen gekregen dan het oorspronkelijke gen.

Meestal wordt de fout in het veranderde gen opgemerkt en ook weer hersteld want de controle tijdens het kopiëren is heel nauwgezet. Maar soms ontsnapt dit aan de controle en is een veranderd gen het gevolg. Als een organisme verouderd kunnen er vaker fouten optreden. De lutino mutatie vond plaats in een oud broedpaar Bourke's.

Zo’n veranderd gen noemt men mutatiefactor. (In de vaktaal allel). Dit veranderde gen ligt op hetzelfde chromosoom en op dezelfde plaats als het oorspronkelijke gen. (In de vaktaal locus). Soms veranderd meer dan een letterpaar. Dit noemen we een meervoudige factor (multiple allel).

Er zijn nog een ander soort mutaties mogelijk dan het veranderen van een letterpaar. Het is mogelijk dat er een letter uitvalt. Er valt dan een heel letterpaar uit. Van de drie codeparen valt er een weg. Dan verschuift de indeling van letterparen. Dit heeft een hele verschuiving tot gevolg in de DNA keten. Dit heeft chaos tot gevolg. Het kan ook zijn dat door mutatie een letter wordt toegevoegd. Ook hier is de wijziging te groot.

Samenvatting: Een puntmutatie is een verandering van een letter van een gen. Zo'n veranderd gen wordt mutatie factor genoemd. Elke factor heeft zijn eigen plaats op het chromosoom. In een gen kunnen slechts drie mutaties plaats vinden omdat er drie letterparen zijn. Er zijn enkelvoudige mutaties maar ook meervoudige mutaties.


Verdubbeling van het DNA

Celdeling en groei van het organisme

(Mitose)

Een complex organisme zoals een vogel bestaat uit talloze cellen. Het begin van elk levend organisme is een slechts een cel, een zygote genoemd met DNA van de beide ouders. Als het organisme groeit delen de cellen zich 1-2-4-8-16 enz, Bij elke celdeling wordt het DNA verdubbeld, want elke lichaamscel moet twee volledige DNA ketens bezitten.

Hoe gaat dat in z'n werk? Dit proces verloopt als volgt: De opgerolde DNA ladder wordt voor een deel rechtgetrokken. Daarna splitst dit rechtgetrokken deel zich overlangs in twee delen, een linkerhelft en een rechterhelft. Het lijkt op een rits, die wordt open getrokken. De vaste letterparen worden hierbij verbroken. Er ontstaan twee rijen met enkele letters. Deze rijen losse letters worden aangevuld. Zowel links als rechts. Omdat het om vaste lettercombinaties gaat, is die aanvulling zonder meer voorspelbaar. En zo ontstaan er twee nieuwe stukken DNA, opgebouwd uit chromosomen, en genen met elk drie vaste letterparen. Het gevolg is een perfecte kopie. Hierdoor is het DNA in de cel verdubbeld. Dit is de eerste fase van het proces van reproductie van het DNA. Dit wordt met een vakterm mitose genoemd.

Toelichting: Om de zaak te vereenvoudigen wordt er worden twee chromosomen weergegeven. Een op de ene DNA streng, de andere op de andere DNA streng. Het rode en zwarte puntje stellen een gen voor die op het chromosoom ligt, elk op een vaste eigen plaats. 1. Zygote, 2. Verdubbeling van de chromosome, 3.Tweedeling van de cel, 4. Verdubbeling en tweedeling.

Verdubbeling en splitsing: De eerste fase van het reproductie proces: Van 1 naar 2 vindt verdubbeling van het chromosoom plaats. De tweede fase van het reproductie proces: Van 2 naar 3 wordt de cel , die nu twee gelijke chromosomen bevat, gesplitst in twee aparte cellen. Daarna zet dit proces van verdubbeling van de chromosomen en splitsing van de cel zich voort van 3 naar 4. Er ontstaan vier cellen, acht cellen, zestien cellen, enz. Elke nieuwe cel bevat weer twee volledige DNA strengen.

Dit proces van verdubbeling van DNA en celdeling wordt nauwkeurig gecontroleerd door een speciaal eiwit (DNA polymerase). Als er iets fout gaat bij het kopiëren van een gen dan kan dit grote gevolgen hebben voor het organisme. Daarom wordt het defecte gen meestal direct vernietigd en vervangen. Cel verdubbeling en celdeling is een zeer accuraat proces.


Een geheel nieuwe DNA ladder
Bevruchting van de eicel en voortplanting

(Meiose)

Bevruchting betekent de overdracht van het erfelijk materiaal van de man en de pop op het gezamenlijke nageslacht. Elke lichaamscel heeft twee DNA strengen, twee series chromosmen. Behalve de zaadcel van de man en de eicel van de pop. Deze hebben slechts een DNA ketting. Door het samengaan van beide DNA strengen ontstaat een nieuw uniek individu.

Hoe gaat dit in z’n werk? Door kopiëren en splitsing van een paar chromosomen ontstaan vier gameten met elk slechts een kopie van het chromosoom. Bij de zaadcel gebeurt dit voor de bevruchting. Slechts een zaadcel met een gamete zal een rijpe eicel binnendringen.
Bij de eicel gebeurt dit kopiëren en splitsen tijdens de bevruchting. De kern van deze eicel beweegt zich uit het centrum naar de tegenover liggende zijde. Daar wordt de DNA ladder gekopieerd en gedeeld. Ook hier onstaan vier gameten. Een van de gameten van de man, die zich in de zaadcel bevindt, versmelt nu met een van de gameten van de pop. Door het samengaan van deze chromosomen van de ouders ontstaat een nieuw uniek chromosomenpaar.

Toelichting: Om het beeld te vereenvoudigen wordt er in de tekening slechts een chromosomen paar weergegeven 1.reproductie cel van de man, 2. verdubbeling van chromosomen, 3. splitsing in vier gameten, 4. eicel, tijdens de bevruchting beweegt de celkern zich van de indringende zaadcel af, verdubbelt zich en splitst zich in vier gameten, 5. binnendringende zaadcel, de staart, die diende voor de voortbeweging wordt afgestoten.

De gameet van de man verenigt zich met een van de gameten van de pop en vormt een nieuw chromosomenpaar. Bij de bevruchting van een eicel door een zaadcel ontstaat een eerste cel voor een nieuw organisme, de zygote. Een chromosoom werd verkregen via de vader en een chromosoom werd verkregen via de moeder.

Na de bevruchting begint het normale proces van reproductie en splitsing van cellen. Hierdoor groeit het organisme uit. Cellen specialiseren zich vormen huid en organen. Het volledige informatiepakket van het jong is het bouwplan van het nieuwe organisme.

Als er zich een foutje voordoet bij het kopiëren kan het zijn dat een gamete een veranderd stukje DNA meekrijgt. Als deze gamete zich verenigt met de gamete van de pop ontstaat een chromosoom met een foutief stukje DNA. Het DNA van het jong heeft twee DNA strengen. Het gen van de pop kan het gen van de man compenseren. Dit gebeurt bijv. bij een pastel mutatie. Pas als bij beide DNA strengen het foutje voorkomt komt de verandering tot uiting. We noemen dit een recessief ,t.o.v. de wildkleur, verervende mutatiefactor. Het kan ook zijn dat de mutatiefactor de factor op de andere DNA streng overheerst. Dan ontstaat een dominant verervende factor, dominant t.o.v. de wildkleur, die direct invloed uitoefent.


Een breuk in de DNA ladder

(Crossing over)

Een bijzonder geval kan zich voordoen tijdens de meiose. Bij het kopiëren ontstaat er bij de man een breuk in een van de chromosomen. Een deel van het chromosoom van de ene DNA keten hecht zich aan een deel van het chromosoom van de andere DNA keten en omgekeerd. Je zou kunnen zeggen dat de breuk die optreedt in het nieuw ontstane chromosoom verkeerd wordt gelijmd. Normaal is een kopie foutloos. Nu ontstaat een mix van eigenschappen. Omdat dit in de reproductie fase plaats vindt kan het zijn dat dit direct het nageslacht gaat beïnvloeden.

Stel voor dat op de ene DNA ladder op een X chromosoom van de man een mutatie factor aanwezig is. Bijv. een opaline factor. Stel dat op de andere DNA ladder zich ook een mutatie factor bevindt. Bv. een ino factor. De man is dan, zoals kwekers zeggen, dubbel split. De factoren komen niet tot expressie, ze worden elk gecompenseerd door een niet gemuteerd gen op de andere ladder. We stellen dit voor als: wildkleur/i/o (split ino, split opaline)

Nu vindt er een crossing over plaats tijdens de kopieer fase Een deel van het chromosoom steekt over van de ene DNA ladder naar de andere. Als hierin toevallig de mutatiefactor zich bevindt komen er op een keten twee mutatie factoren te liggen. De factoren zijn dan a.h.w. gekoppeld op een chromosoom. We stellen dit voor als wildkleur/io.

Toelichting: 1 reproductiecel van de man, 2. verdubbeling van de chromosomen, 3 splitsing in vier gameten, 4. bevruchting waarbij in de eicel de chromosomen zich verdubbelen en splitsen, 5. de breuk wordt aangegeven door het zwarte horizontale lijntje. Een deel van het chromosoom heeft zich verbonden met een deel van het andere chromosoom. Hierdoor komen twee mutatiefactoren op een chromosoom te liggen.

Opmerkingen: De beide mutatiefactoren (rode stip en blauwe stip) liggen vrij ver uit elkaar. Als de factoren heel dicht bij elkaar zouden liggen is de kans dat de breuk zich tussen de factoren bevindt natuurlijk veel kleiner. In de kansrekening zien we dit ook terug. De kans dat een breuk voorkomt in het geslachtschromosoom varieert van 7 tot 42%. Zou er een volledige analyse zijn van het DNA van vogels, dan zouden we veel meer weten over de vererving van kenmerken dan nu. We weten nu dikwijls niet precies op welk chromosoom het gemuteerde gen te vinden is. Wat we nu weten stamt uit de praktijk.

Soms hangt een kleurkenmerk ook samen met een ander lichamelijk kenmerk, omdat ze dicht bijeen op een chromosoom zijn gelegen. Verandert het een, dan verandert ook het andere kenmerk. Dit is geen crossing over. Dit verschijnsel heet “linking”. De betrokken genen liggen zo dicht bij elkaar op hetzelfde chromosoom, dat deze gezamenlijk vererven. Met een beeldspraak: Bij linking gaat het om buren, die vlak naast elkaar wonen.Bij crossing over gaat het om de huisruil met een gelijkwaardige woning in een andere straat, maar in hetzelfde dorp.

Ook hier speelt de kweker weer een rol. Door samenstelling van broedparen probeert hij de koppeling tussen factoren en behoud van de gekoppelde factoren te bevorderen. Als blijkt dat de mutatiefactor, die de kleur beïnvloedt, ook andere lichaamskenmerken beïnvloedt in negatieve zin, moet de kweker oppassen om de gezondheid van de vogel niet in gevaar te brengen. Linking kan zo'n invloed hebben.

Conclusie: Zowel bij de puntmutatie als bij de "crossing" over speelt de mens een belangrijke rol. Mutatie en crossing over zijn onvoorspelbare processen. Door de paar samenstelling en het behoud van de kleur afwijkingen wordt de variabiliteit in de soort in sterke mate bevorderd.

index menu

Copyright 2004 Bob Fregeres

E-mail: fregeres@bourkes-parakeet.nl

19-01-2004