Er is een enorme variatie aan planten en dieren op aarde: naar schatting komen er ongeveer 9 miljoen soorten voor, waarvan nog maar een klein deel is beschreven. Sommige soorten bestaan al vele miljoenen jaren in min of meer dezelfde vorm. Andere soorten zijn recenter, maar ook een jonge soort als de mens (Homo sapiens) bestaat al zo'n 200.000 tot 300.000 jaar. In de loop van de tijd zijn veel soorten en hele soortengroepen ontstaan, en veel soorten en groepen, zoals de dinosauriërs, zijn ook weer uitgestorven.
Nieuwe soorten ontstaan uit bestaande soorten. Hoe dat gebeurt, wordt beschreven in de evolutietheorie, in haar huidige vorm ook wel het neodarwinisme genoemd. Charles Darwin legde daarvoor in 1859 de basis met zijn boek On the Origin of Species, ruim twintig jaar na zijn reis aan boord van het schip de Beagle. Later is zijn theorie aangevuld met de erfelijkheidsleer en met nieuwe gegevens en inzichten, en daarom wordt ze neodarwinisme genoemd.
Op deze pagina wordt het neodarwinisme kort uitgelegd, samen met enkele kanttekeningen die vanuit de fenomenologische benadering worden gemaakt. Op de volgende pagina’s komen de evolutie van het paard als goed gedocumenteerd voorbeeld aan de orde, gevolgd door de evolutie van de dinosauriërs en de vergelijking van de mens en de chimpansee. Daarbij worden de theorieën van Louis Bolk en Jos Verhulst gebruikt.
Het neodarwinisme
Alle planten en dieren van een soort zijn een heel klein beetje verschillend. Bij mensen is dat duidelijk, en bij koeien, honden en paarden ook, maar wie goed genoeg kijkt, ziet het bij alle andere soorten eveneens. Dat heeft twee oorzaken.
De eerste is dat er kleine verschillen zijn in het erfelijk materiaal, het DNA. Die verschillen ontstaan doordat het DNA steeds muteert, een heel klein beetje verandert, en doordat bij de voortplanting het erfelijk materiaal van twee ouders opnieuw wordt gecombineerd. Omdat die kleine verschillen er zijn, reageert het ene organisme net iets anders op zijn omgeving dan het andere. Het ene organisme past net iets beter in zijn milieu en heeft daardoor een grotere overlevings- en voortplantingskans. Dit heet “survival of the fittest”: overleven van de best aangepaste. De minst aangepaste organismen worden weggeselecteerd. Daardoor kan een populatie langzamerhand veranderen.
De tweede oorzaak is dat ook de omgeving overal net iets anders is, en voor het ene organisme net iets gunstiger dan voor het andere. Daardoor heeft dat ene organisme net iets meer kans op nakomelingen. Omdat de veranderingen in de omgeving nu eens de ene kant op gaan en dan weer de andere, blijven organismen over langere termijn vaak toch min of meer hetzelfde. Op de hele lange termijn (miljoenen jaren) staat door de fossiele vondsten vast dat er nieuwe soorten ontstaan. Omdat dat meestal zeer langzaam gaat, is soortvorming maar in enkele gevallen rechtstreeks gevolgd, bijvoorbeeld bij planten die door een verdubbeling van hun chromosomen in één stap een nieuwe soort vormen.
Alle organismen hebben door hun iets andere eigenschappen een iets andere overlevings- en voortplantingskans. De omgeving bepaalt welk organisme succesvol is en welk niet. Organismen die zich voortplanten heten succesvol en beter aangepast. Toch speelt ook toeval mee. Bij de jacht van roofdieren vallen er slachtoffers, meestal jonge dieren. Die zijn zwakker dan volwassen dieren, maar worden daardoor steeds de zwakkere dieren gepakt, of is het ook een kwestie van op de verkeerde plek zijn en geen geluk hebben? De evolutiebiologie kent beide: selectie werkt gemiddeld over veel individuen, terwijl het lot van één dier vaak door toeval wordt bepaald.
Concurrentie
Het uitgangspunt van het neodarwinisme is dat alle organismen van een soort met elkaar in competitie zijn. Ieder organisme heeft meer nakomelingen dan er kunnen blijven leven en zich kunnen voortplanten. Veel of zelfs de meeste nakomelingen bereiken de leeftijd niet waarop ze kunnen paren. En veel dieren die die leeftijd wel bereiken, planten zich niet voort. Er is een strijd om het bestaan ("struggle for life"), die wordt gevoerd om de hulpbronnen. Omdat er te veel nakomelingen zijn, zijn die hulpbronnen schaars en concurreren organismen erom. Planten concurreren om voedingsstoffen en licht, dieren om voedsel, partners, een veilige plek en nestgelegenheid.
Het ontstaan van nieuwe soorten
Door een barrière
Nieuwe soorten ontstaan vaak doordat een deel van de populatie door een barrière lange tijd van de rest wordt afgescheiden en de omstandigheden daar anders zijn of veranderen. Zo’n barrière kan ontstaan door klimaatveranderingen, waardoor gletsjers een onoverbrugbare barrière gaan vormen of een woestijn ontstaat, door het ontstaan of verleggen van een rivier, het ontstaan van een meer of zee, of het ontstaan van bergen. Voor kleine organismen kan de aanleg van een snelweg al genoeg zijn.
Doordat de omstandigheden in het ene deel anders zijn of kunnen veranderen, wordt het er droger of natter, verandert de vegetatie en verschijnen er andere plantensoorten. Andere individuen hebben er een grotere kans op voortplanting dan in het andere deel van het oorspronkelijke verspreidingsgebied. De selectiedruk is er anders. Daardoor krijgen organismen in het ene deel langzamerhand andere eigenschappen dan in het andere deel. Langzaam krijgt de hele deelpopulatie de voordelige nieuwe eigenschappen. Duurt dat maar lang genoeg, dan gaan de twee populaties behoorlijk van elkaar afwijken. Verdwijnt de barrière later, dan herkennen de veranderde organismen elkaar niet meer, hebben ze een andere voedsel- of omgevingsvoorkeur, of passen de chromosomen niet meer bij elkaar, en paren ze niet meer met elkaar. Dan is de nieuwe soort een feit.
De Darwinvinken
Bekend zijn de zogenaamde Darwinvinken van de Galapagoseilanden, een afgelegen eilandengroep in de Stille Oceaan. Waarschijnlijk is daar ooit een groepje vinken met een storm naartoe gewaaid, dat zich in de loop van de tijd over de verschillende eilanden heeft verspreid, daar verschillende omgevingen en verschillend voedsel aantrof en zich daaraan aanpaste. In dit geval lijken de omgeving (leven in bomen of op de grond), het soort voedsel (zaden of insecten) en de grootte van de zaden bepalend te zijn geweest voor de soortvorming.
Een voorbeeld. Omdat de snavelgrootte een klein beetje varieert, zijn vinken met een grotere snavel in het voordeel wanneer de zaden op een ander eiland groter zijn: ze kunnen meer eten en hebben meer energie om hun nakomelingen succesvol groot te brengen. Langzaam ontstaan er vinken met een grotere snavel. Gaan de vinken na lange tijd terug naar het oude eiland, dan zijn er twee soorten, die elkaar niet in de weg zitten, want ze eten grote of kleine zaden. Beide populaties gaan dan hun eigen weg, en langzamerhand kunnen ook andere eigenschappen gaan verschillen, zoals de kleur van het verenkleed.
In de klassieke indeling zijn er 14 soorten Darwinvinken, die uit een groepje voorouders zijn ontstaan; nieuwere indelingen komen op enkele soorten meer. Ze verschillen in grootte, gedrag en snavelvorm. De snavelvorm houdt verband met het soort voedsel en de grootte van de zaden die ze eten. Er zijn grondvinken en boomvinken, planteneters en insecteneters, en gemengde eters met een voorkeur voor een van beide.
Zonder barrière
Om concurrentie te vermijden kunnen sommige individuen ook een andere omgeving gaan gebruiken. Zo kunnen sommige vinken meer op de grond gaan foerageren en zodoende geen last meer hebben van de vinken die in de bomen blijven foerageren. Ook zo ontstaan nieuwe soorten. Door beide soorten veranderingen is uit één soort de hele groep Darwinvinken ontstaan.
Bij die tweede vorm van soortvorming is er geen barrière, maar gaan organismen over op een andere omgeving. Een bekend voorbeeld is de appelvlieg in Noord-Amerika. Die at oorspronkelijk van de bessen van de meidoorn. Sommige vliegen zijn overgestapt op de appel, die daar pas met de Europese kolonisten was ingevoerd, en leven daar nu van. De appelvlieg en de meidoornvlieg zijn nog wel kruisbaar, maar door de andere omgeving komen ze elkaar steeds minder tegen. Daardoor kan de appelvlieg een nieuwe soort worden; dat is althans de verwachting.
Specialisatie
Overleven van de best aangepaste heeft tot gevolg dat organismen steeds meer aangepast raken aan hun omgeving en meebewegen met de veranderingen van de omgeving. In de loop van de evolutie specialiseren veel soorten zich door die aanpassingen steeds meer, en maken ze zich tegelijk afhankelijk van de omstandigheden die bij die aanpassingen horen. Een jachtluipaard moet op de vlakte een antilope tegenkomen; in het bos kan hij niet uit de voeten. De rups van de sint-jacobsvlinder heeft jacobskruiskruid als waardplant nodig en kan zonder die plant niet overleven. Zo hebben ook grazers en gras een gemeenschappelijke evolutie doorgemaakt, waarbij de grassen steeds beter zijn aangepast aan het gegeten worden en de planteneters aan het eten en verteren van gras. Zou het gras uit een gebied verdwijnen, dan verdwijnen ook de grazers.
Hoe zulke lijnen van specialisatie zich in verschillende diergroepen herhalen, wordt uitgewerkt op de pagina over ontwikkelingslijnen.
De giraf
Er wordt vaak gezegd dat giraffen een lange nek hebben om hoog in de acacia's bladeren te eten. Het is een feit dat ze dat doen. Hun lange poten, lange nek, smalle en lange kaken en lange tong maken deze dieren uitermate geschikt om de blaadjes van de acacia tussen de doorns uit te plukken. In de loop van de tijd is die lange nek ontstaan; voorouders van de huidige giraf hadden kortere nekken.
Toch is deze verklaring niet zonder problemen. Veldonderzoek laat zien dat giraffen in het droge seizoen, als het voedsel schaars is en de concurrentie het hevigst, vooral van lage struiken eten, en juist als er veel voedsel is en weinig concurrentie, van de hoge acacia's. In de fenomenologische benadering wordt daarom gesteld dat de formulering 'hebben … om' niet juist is, omdat een oorzakelijk verband niet vaststaat. De zin zou dan moeten luiden: giraffen hebben een lange nek en eten hoog in de acacia's bladeren.
Er wordt ook gedacht dat giraffen een lange nek hebben om met elkaar te vechten, iets wat de mannetjes doen. Het mannetje met de langste en zwaarste nek kan paren en zijn genen doorgeven. Een bezwaar dat tegen deze verklaring wordt ingebracht, is dat giraffen met een korte nek dit gedrag al gehad moeten hebben, anders kan de nek daardoor niet langer zijn geworden. En het verklaart de lange poten en de lange tong niet.
Een derde verklaring is dat de lange nek samen met de grote ogen de giraf in staat stelt vijanden van grote afstand te zien. Volwassen giraffen hebben weinig vijanden; ze kunnen zich met een trap van hun hoeven goed verdedigen, al worden vooral jonge dieren wel door leeuwen gedood. Evenals de voedsel- en de vechtverklaring is dit een verklaring door één oorzaak voor één verschijnsel, terwijl de giraf ten opzichte van zijn voorouders veel eigenschappen tegelijk heeft veranderd. Tegelijk met het langer worden van de nek zijn er ook veranderingen geweest aan het bloedvatenstelsel en het hart.
Stephen Jay Gould schreef in een essay over dit onderwerp dat de nek van een giraf geen bewijs is voor welke aanpassing dan ook. Een verklaring zou alle eigenschappen moeten omvatten: de lange (maar toch te korte) nek, de lange poten, de grote hoeven, de lange kaak, de lange tong, de grote ogen, de korte, rechtopstaande hoorns en zo meer. Om te drinken of te grazen moet een giraf zijn voorpoten wijd uiteenzetten, anders komt hij met zijn nek niet bij de grond.
Toeval of niet?
Dat er evolutie heeft plaatsgevonden en dat soorten ontstaan en vergaan, staat in de biologie niet ter discussie. De vraag die in de fenomenologische benadering wordt gesteld, is of het is gegaan zoals Darwin heeft beschreven, met soorten die zich aanpassen aan de omgeving en een evolutie die blind is, of dat de verandering ook van binnenuit komt en er een richting in te herkennen is. De bioloog Kim Meijer (Rijksuniversiteit Groningen) formuleerde het gangbare standpunt in een krantenartikel zonder omwegen. Evolutie is volgens Meijer ongericht: er zit geen doel achter. Dat de mens nadenkt, is in die opvatting geen doel maar eerder “een foutje”. Alle variatie ontstaat door mutaties, waardoor er door toeval een individu ontstaat dat beter is aangepast. “Evolutie is een resultaat, geen doel.”
Tegenover zo'n uitspraak stelt de fenomenologische benadering de ervaring van vorm en schoonheid: een dolfijn, een koninginnepage, een kolibri of een orchidee, of de balts van de Clarks fuut. Is het woord 'foutje' voor zulke verschijningen een passende beschrijving? Een vergelijkbare vraag wordt gesteld bij de driegeleding van de zoogdieren: kan zo'n samenhangend patroon het resultaat zijn van een blind proces, of roept het ontstaan van het ene dier het ontstaan van het andere op, om een evenwicht te bewaren? En als de eigenschappen van de giraf niet als losse aanpassingen verklaard kunnen worden, zouden ze dan van binnenuit kunnen komen?
De evolutiebiologie antwoordt daarop dat 'foutje' alleen de oorsprong van een mutatie beschrijft, niet het resultaat. Selectie is niet toevallig, en door selectie over vele generaties kunnen zeer samenhangende en doelmatige vormen ontstaan zonder dat er vooraf een doel was.
Twijfel?
Kim Meijer zei in hetzelfde artikel ook:
"De meeste wetenschappers zijn aanhangers van de evolutietheorie. Er is immers ook steeds meer bewijs voor dat deze theorie klopt. Toch zijn er nog steeds mensen die twijfelen." Dat vond Meijer zorgwekkend: “De evolutietheorie en het scheppingsverhaal, dat is moeilijk te scheiden. Toch zouden kinderen de evolutietheorie moeten leren, omdat er veel bewijs voor is. Voor de schepping is juist heel weinig bewijs. Eigenlijk weten mensen maar heel weinig van de evolutietheorie en het bewijs dat er is.”
In deze uitspraak staan evolutie en schepping tegenover elkaar. De fenomenologische benadering kiest niet voor het scheppingsverhaal, maar stelt wel vragen bij het neodarwinisme als volledige verklaring van de evolutie. Een voorbeeld dat vaak wordt genoemd: de mens is als recente soort een van de minst gespecialiseerde zoogdieren, terwijl bij veel andere diergroepen in de loop van de tijd juist een toenemende specialisatie te zien is. Louis Bolk en Jos Verhulst hebben dat verschijnsel tot uitgangspunt van hun theorieën gemaakt.
Vanuit de gangbare biologie wordt daartegen ingebracht dat de evolutietheorie geen toenemende specialisatie voorspelt. Wat een voordeel is, hangt af van de omgeving: in een wisselende omgeving kan juist een veelzijdig, weinig gespecialiseerd lichaam met een groot leervermogen in het voordeel zijn. De volgende pagina's gaan na welke patronen er in de evolutie van paarden, dinosauriërs en mensapen te zien zijn, en hoe die in beide benaderingen worden gelezen.
Het bewijs voor evolutie
Dat soorten in de loop van de tijd veranderen, steunt op verschillende, onafhankelijke bronnen. De eerste zijn de fossielen. In oudere aardlagen liggen andere en vaak eenvoudiger gebouwde organismen dan in jongere lagen, en overgangsvormen zoals Archaeopteryx tussen reptielen en vogels, of de vroege walvissen met poten, liggen in de volgorde die de theorie verwacht.
De tweede bron is de vergelijkende anatomie. De arm van een mens, de vleugel van een vleermuis, de vin van een dolfijn en de voorpoot van een paard zijn opgebouwd uit dezelfde botten, in steeds andere verhoudingen. Zulke homologe organen wijzen op een gemeenschappelijke voorouder. Ook het embryo laat overeenkomsten zien: in een vroeg stadium hebben alle gewervelde dieren keelbogen (kieuwbogen), ook als ze later met longen ademen.
De derde bron is het DNA. Hoe nauwer twee soorten volgens hun bouw verwant zijn, hoe meer hun erfelijk materiaal overeenkomt. De mens en de chimpansee delen het overgrote deel van hun DNA, de mens en de muis minder, de mens en een vis nog minder.
De vierde bron is selectie die in de natuur rechtstreeks is gemeten. Bij de Darwinvinken is gezien dat na een periode van droogte, toen vooral grote, harde zaden overbleven, de gemiddelde snavel in de volgende generatie dikker was. Bij de berkenspanner, een nachtvlinder, werden donkere exemplaren algemeen in de tijd dat boomstammen door roet zwart kleurden, en weer zeldzaam toen de lucht schoner werd. En bacteriën die resistent worden tegen antibiotica laten hetzelfde mechanisme zien in een tijdsbestek van jaren.
Veelgestelde vragen
Wat is het neodarwinisme?
Het neodarwinisme, ook wel de moderne synthese genoemd, is de evolutietheorie van Charles Darwin aangevuld met de erfelijkheidsleer en later met kennis over DNA. Erfelijke variatie ontstaat door mutaties en recombinatie; natuurlijke selectie bepaalt welke varianten zich het meest voortplanten. Zo kan een populatie in de loop van generaties veranderen.
Wat betekent survival of the fittest?
Het betekent het overleven van de best aangepaste, niet van de sterkste. Organismen die net iets beter in hun omgeving passen, hebben gemiddeld meer kans om te overleven en nakomelingen te krijgen. Hun eigenschappen worden daardoor vaker doorgegeven.
Hoe ontstaat een nieuwe soort?
Vaak doordat een deel van een populatie lange tijd door een barrière wordt gescheiden, zoals een gebergte, een rivier of een zee. Door andere omstandigheden gaan de groepen verschillen, tot ze zich niet meer met elkaar voortplanten. Soortvorming kan ook zonder barrière plaatsvinden, wanneer dieren overstappen op een ander voedsel of een andere omgeving.
Wat zijn Darwinvinken?
Darwinvinken zijn een groep zangvogels op de Galapagoseilanden die vermoedelijk afstammen van één groepje voorouders. Ze verschillen vooral in snavelvorm, die samenhangt met het voedsel: grote of kleine zaden, insecten of gemengd. Ze gelden als schoolvoorbeeld van soortvorming.
Is soortvorming ooit waargenomen?
Soortvorming duurt meestal zeer lang, maar is in enkele gevallen wel rechtstreeks gevolgd. Bij planten kan een nieuwe soort in één stap ontstaan door verdubbeling van het aantal chromosomen. Ook het begin van soortvorming, zoals bij de appelvlieg, is in de natuur waargenomen.
Waarom heeft de giraf een lange nek?
Dat is in de biologie nog niet definitief beantwoord. De bekendste verklaringen zijn het eten hoog in de bomen en de gevechten tussen mannetjes, waarbij ze met hun nek slaan. Tegen de eerste verklaring pleit dat giraffen in het droge seizoen vooral van lage struiken eten. Meer over de bouw van de giraf staat op de pagina over hoorn- en geweidragers.
Wat is specialisatie in de evolutie?
Specialisatie betekent dat een soort sterk is aangepast aan een bepaalde omgeving of een bepaald voedsel. De rups van de sint-jacobsvlinder leeft bijvoorbeeld van jacobskruiskruid en een jachtluipaard jaagt op de open vlakte. Gespecialiseerde soorten worden daardoor ook afhankelijk van die omstandigheden.
Wie was Louis Bolk?
Louis Bolk was een Nederlandse anatoom die in de jaren twintig van de vorige eeuw de theorie van de foetalisatie formuleerde: de mens zou kenmerken behouden die bij mensapen alleen in het foetale of jeugdige stadium voorkomen. Die ideeën worden besproken op de pagina over de mens en de chimpansee.
Is evolutie volgens de biologie gericht?
Volgens de gangbare evolutiebiologie heeft evolutie geen vooraf bepaald doel. Mutaties ontstaan zonder richting, maar selectie is niet toevallig: die bevoordeelt varianten die in een bepaalde omgeving beter functioneren. In de fenomenologische benadering wordt de vraag gesteld of er daarnaast een innerlijke richting in de evolutie te herkennen is.
Welk bewijs is er voor evolutie?
Het bewijs komt uit verschillende richtingen: fossielen in de juiste volgorde in de aardlagen, overeenkomsten in bouw en in DNA tussen verwante soorten, en selectie die in de natuur direct is gemeten. Een goed gedocumenteerd voorbeeld is de fossiele reeks van het paard, besproken op de pagina over de evolutie van het paard.