Geslaagd voor me vwo! Nou om eerlijk te zijn niet helemaal. Toen ik aan het volwassenonderwijs begon afgelopen september had ik alle vwo vakken. Gaandeweg heb ik eerst Duits en later me profielwerkstuk laten vallen. Daardoor heb ik zeven vakken gehaald op het vwo met toch wel mooie cijfers: Nederlands (6), Engels (8), biologie (7), scheikunde (7), wiskunde (7), natuurkunde (6) en aardrijkskunde (7). Zonder een herkansing te moeten doen overigens. Voor deze vakken krijg ik dus deelcertificaten en met deze deelcertificaten kan ik biologie gaan studeren. Niet helemaal geslaagd dus, maar ik heb wel me doel bereikt!
Dit blog is door school wat stil gevallen, vanaf nu gaat daar weer verandering in komen, want ik heb het wel gemist.
donderdag 30 juni 2011
zaterdag 8 januari 2011
Populatiegenetica simulator Red Lynx
Een manier om erachter te komen wat op genetisch gebied kan gebeuren met een populatie is door te simuleren met bepaalde parameters. Één zo'n programma heet Red Lynx, gemaakt door Reed Cartwright en is te vinden op het Panda'sThumb blog en deze site. Red Lynx is pas vernieuwd (ik ken de vorige versie niet) en het ziet er goed uit. Specifiek berekend Red Lynx de frequentie van 'allel A' in een populatie over generaties. Allel A is de versie van een gen waarbij de simulatie de frequentie wil berekenen. Na de sim is het resultaat een grafiek met op de X-as het aantal generaties en op de Y-as de populatiegrootte met allel A in procenten. Geen downloads, hij werkt lekker snel en gegevens invoeren gaat ook gemakkelijk.
Als er onderweg dingen onduidelijk worden, aarzel niet te vragen!
Waar je allemaal aan kunt rommelen:
- de populatiegrootte: van 10 tot 1.000.000 diploïde individuen.
- de frequentie van allel A in het begin: van 0 tot 100%.
- de kracht van natuurlijke selectie, het voordeel van genotype AA over aa: van -1 tot 1.
- de dominantie van allel A: van -1 (volledig recessief) tot 1 (volledig dominant).*
- de kans dat allel A muteert naar allel a: van 0 tot 0.01.
- de kans dat allel a muteert naar allel A: van 0 tot 0.01.
- aantal generaties dat de simulatie loopt: van 1 tot 10.000 generaties.
*Wanneer deze parameter op 1 staat is het hebben van het genotype Aa hetzelfde als het hebben van het genotype AA. Wanneer deze parameter op -1 staat, dan staat alleen het genotype AA onder invloed van natuurlijke selectie.
Als eerste wilde ik het effect testen van genetische drift (genetic drift). Het effect van genetische drift is sterker in een kleine populatie.
Dit stopte ik in de sim:
Populatiegrootte: 40
Frequentie van allel A: 50%
De selectie kracht: 0
Dominantie: 0 (semi dominant)
A->a mutatiesnelheid: 0
a->A mutatiesnelheid: 0
Aantal generaties: 200
Resultaat:
(40 individuen)
Het allel dat we volgen verspreid zich door toeval door de populatie. Met zo'n kleine populatie is de kans groot dat het allel of verdwijnt (0%) of dat het als enige allel over blijft (100%).
Daarna deed ik nog 2 sims met een populatiegrootte van respectievelijk 400 en 4.000 individuen (de rest bleef hetzelfde):
(400 individuen)
(4.000 individuen)
Daarna wilde ik het effect testen van natuurlijke selectie. Hoe snel een bepaald allel zich verspreid onder natuurlijke selectie wordt bepaald door hoeveel voordeel dat allel bied (in deze simulatie is dat de 3de parameter: de selectie kracht). Het grappige is dat natuurlijke selectie beter werkt in een grote populatie dan in een kleine populatie. Als de populatie grootte en/of het voordeel van het allel te klein zijn, dan gedraagt het allel zich alsof het een neutraal effect heeft. Dat betekend dat je niet kan zien of natuurlijke selectie aan het werk is, of genetische drift (hetzelfde geldt voor te licht negatieve mutaties).
Dit stopte ik in de sim:
Populatiegrootte: 40
Frequentie van allel A: 50%
De selectie kracht: 0.003
Dominantie: 0 (semi dominant)
A->a mutatiesnelheid: 0
a->A mutatiesnelheid: 0
Aantal generaties: 200
(40 individuen)
Van de selectie kracht merk je niks, je zou hem net zo goed op 0 kunnen zetten. Hier gedraagt het allel zich alsof het geen effect heeft.
Daarna deed ik nog 3 sims met een populatiegrootte van respectievelijk 400, 4.000 en 40.000. Bij deze 3 sims ging het aantal generaties ook naar 1.000.
(400 individuen)
(4.000 individuen)
(40.000 individuen)
Des te groter de populaties worden, des te meer de aparte sims op elkaar gaan lijken (minder toeval, meer echte selectie). Hetzelfde effect gebeurt als de selectie kracht sterker wordt (hoger dan 0.003 dus).
Zoals ik al zei geldt hetzelfde voor licht negatieve mutaties:
Populatiegrootte: 40
Frequentie van allel A: 50%
De selectie kracht: -0.003
Dominantie: 0 (semi dominant)
A->a mutatiesnelheid: 0
a->A mutatiesnelheid: 0
Aantal generaties: 200
(40 individuen)
Ook hier lijkt de selectie kracht hetzelfde als bij de sims voor genetische drift (0).
Daarna deed ik nog 3 sims met een populatiegrootte van respectievelijk 400, 4.000 en 40.000. Bij deze drie sims ging het aantal generaties ook naar 1.000.
(400 individuen)
(4.000 individuen)
(40.000 individuen)
Ook hier zien we dat natuurlijke selectie beter werkt op negatieve allelen als de populatie groter is. Hetzelfde gebeurt als de negatieve invloed van het allel groter wordt (lager dan -0.003 selectie kracht).
Het is leuk om zelf te rommelen met deze sim, kijken hoelang het duurt voordat allel A fixeert in een bepaalde populatie bij een bepaalde selectie sterkte. Of om verschillende populatiegroottes met dezelfde selectie sterkte vergelijken. Er zijn ook nog 3 extra parameters waarmee ik in dit voorbeeld niks gedaan heb.
De sim geeft ook dingen tot nadenken over de natuur om ons heen, welke populaties op Aarde zijn nu zo klein dat natuurlijke selectie bijna geen effect heeft? Welke waren dat in het verleden?
Nogmaals de link naar de sim:
En hier de link naar een post op het blog met commentaar en vragen van andere gebruikers:
Dit bericht verscheen maandag 2 augustus 2010 om 0:42 uur op mijn Tree of Life VK-blog (link), dat blog is per 1 maart 2011 niet meer bereikbaar.
"Maakt mij niet uit dat het fossiel 7 kootjes heeft, ik teken er 5!"
Zo zou Ichthyostega eruit hebben gezien (naar de reconstructie van Ahlberg et al. uit 2005), de kleuren zijn niet op waarheid berust, helaas kunnen we die (nog?) niet achterhalen. Bron: google images.
Ichthyostega is zo'n beetje de bekendste viervoeter uit het Devoonse tijdperk. Exemplaren van dit geslacht zijn gevonden in het oosten van Groenland in aardlagen van ongeveer 365 miljoen jaar oud. In die tijd lag Groenland dichter bij de evenaar en was het niet zo koud. Het beestje kon ruim één meter lang worden.
Dit geslacht is in 1932 beschreven door paleontoloog Säve-Söderberg die enkele soorten tegelijk beschreef aan de hand van ruim een dozijn individuen. Säve-Söderberg stierf echter op jonge leeftijd (in 1948 op 38 jarige leeftijd) en Jarvik (zijn collega) kreeg de fossielen van Ichthyostega in handen om er een uitgebreid verslag van te maken.
Jarvik had zelf uitstekend werk verricht met het onderzoeken van de bekendste Devoonse vis Eusthenopteron (de vis met 'pootjes') en had zelf Acanthostega benoemd. Hij was na Säve-Söderberg wellicht de meest geschikte voor de taak, maar deed er echter bijna 50 jaar over en heeft matig werk verricht (zeker in vergelijking met zijn werk over Eusthenopteron). Hij begon goed, in 1952 publiceerde hij een artikel over het skelet (exclusief de kop) en later ging hij nog een keer op expeditie in het oosten van Groenland. In 1955 publiceerde hij zijn reconstructie van het complete skelet van Ichthyostega en deze was bijgeschaafd in 1980. Zijn uiteindelijke versie publiceerde hij in 1996 in een monografie over Ichthyostega.
Links Eusthenopteron, de vis met 'pootjes', leefde zo'n 20 miljoen jaar voor Ichthyostega.
Rechts Acanthostega, een vroege viervoeter die in ongeveer dezelfde tijd (en gebied) leefde als Ichthyostega, zijn poten zijn te zwak om (lang) op het land te kunnen lopen. Bron: google images.
Ichthyostega zag er in zijn reconstructie eruit als een echt landdier met een paar overblijfselen van een visachtige voorouder (zie hieronder). Er waren een paar vreemde kenmerken die Ichthyostega bezat. Ichthyostega had vinnen aan zijn staart en hele vreemde ribben. De ribben zijn aan het begin en uiteinde smal en in het midden heel breed en overlappen daarmee naaste ribben. De 'handen' waren onbekend en zijn dat ook tot op de dag van vandaag. Ichthyostega had een vrij grote kop en sterke achterpoten. Jarvik gebruikte vaak vage en ongebruikte terminologie bij het benoemen van botjes. Hij had de stijgbeugel en het middenoor verkeerd en de wervelkolom was deels fantasie (om het even bot te zeggen). Jarvik hield ook nog vol dat Ichthyostega maar 5 kootjes had aan de achterpoten terwijl hij er duidelijk 7 kon zien. Me titel is beslist geen directe quote van Jarvik, maar het komt waarschijnlijk dicht in de buurt van zijn gedachten.
Ichthyostega na de reconstructie van Jarvik (uit 1996). Van de Palaeos website.
Jarvik was in 1996 ook al 89 jaar en er zullen maar weinig zijn die op die leeftijd nog even een monografie willen schrijven van ruim 200 bladzijden. Hij stierf twee jaar later. Andere paleontologen hebben uiteindelijk zijn fouten moeten corrigeren zoals Ahlberg, Clack en Blom.
In 2005 werd er in Nature een artikel gepubliceerd over Ichthyostega. Een nieuwe reconstructie aan de hand van Ahlberg, Clack en Blom dankzij het bestuderen van bekende en nieuw gevonden individuen. De vernieuwde Ichthyostega is in deze reconstructie meer een waterdier dat soms even op het land kroop. De belangrijkste verandering is in de wervelkolom. Alle wervels in Jarviks reconstructie zagen er hetzelfde uit. De wervelkolom in de nieuwe reconstructie heeft 4 gedeelten en elk gedeelte heeft een bepaalde vorm wervels. Na ruim 75 jaar ziet Ichthyostega (afgezien de handen, maar die hebben we niet) er uit zoals hij waarschijnlijk moet zijn en dat lijkt mij wel het minste wat men kon doen voor zo'n beroemd fossiel:
A: Ichthyostega na de reconstructie van Ahlberg et al. uit 2005. B: De reconstuctie van Jarvik uit 1996. C: Reconstructie van Acanthostega. De zwarte balkjes zijn 100mm (10cm) lang. De verschillen tussen de reconstructies zijn goed te zien. Van Ahlberg et al. 2005.
A: onderdeel MGUH VP 6115, de ribbenkas, voorpoot en een deel van de schedel is te zien. B: dezelfde onderdeel vanuit een andere positie. C: onderdeel MGUH VP 6140, de wervels van de onderrug. D: tekening van C. E: de reconstructie van Ichthyostega, je kunt zien waar welk onderdeel past (zoals MGUH VP 6115 enMGUH VP 6140) en hoe ze zo dus de reconstructie hebben kunnen maken. Van Ahlberg et al. 2005.
Referenties:
Ahlberg, P.E., Clack, J.A., Blom, H. (2005). The axial skeleton of the Devonian tetrapod Ichthyostega. Nature 437, 137-140.
Palaeos over Jarvik en Ichthyostega. (link)
Dit bericht verscheen zaterdag 31 juli 2010 om 23:51 uur op mijn Tree of Life VK-blog (link), dat blog is per 1 maart 2011 niet meer bereikbaar.
Abonneren op:
Posts (Atom)