De leefwereld van dieren, ook wel bekend als de Umwelt, is de persoonlijke belevingswereld waarin een dier leeft, waarneemt en handelt. Elk dier ervaart de fysieke werkelijkheid op een eigen manier.
Op de afbeelding en aan het begin van de video zie je een springspin van slechts 5 tot 10 millimeter groot. De Umwelt van dit piepkleine spinnetje wordt vooral bepaald door zijn haarscherpe zicht en het waarnemen van mechanische trillingen. Waar wij onze wereld zien als een statisch decor, beleeft de springspin zijn umwelt als een dynamisch 3D-veld vol bewegende doelen en voelbare signalen.
Over de springspin kom ik terug bij Spinnen
Ed Yong, een Brits-Amerikaanse wetenschapsjournalist:
- "Elk dier heeft een eigen kleine stukje van de totale werkelijkheid dat het kan waarnemen, ook wel bekend als de 'umwelt.'"
-
Hoewel we allemaal dezelfde planeet bewonen, ervaart elke soort die heel anders. Geen enkel dier kan alles waarnemen. Er is zoveel zintuiglijke informatie in de wereld dat het waarnemen van alles overweldigend zou zijn. Het is bovendien niet nodig voor overleving.
- Bron Video: bigthink
In 1909 introduceerde de bioloog Jakob von Uexküll het concept van de Umwelt. Hij zocht een woord, om een eenvoudige (maar vaak over het hoofd geziene) observatie uit te drukken: in hetzelfde ecosysteem nemen verschillende dieren elk hun eigen omgevingssignalen waar. Het kleine deel van de wereld die een dier kan waarnemen, is zijn umwelt. Het interessante is dat elk organisme vermoedelijk aanneemt dat zijn umwelt de hele objectieve realiteit "daarbuiten" is. Waarom zouden, ook wij mensen, ooit stilstaan bij het denken dat er meer is dan wat wij kunnen waarnemen?”
De Umwelt, oftewel de waarnemingswereld, van een microbe is weliswaar eenvoudig, maar volgens de Baltisch-Duitse bioloog en filosoof Jacob von Uexküll 1864 – 1944, net zo compleet en perfect aangepast als die van grotere dieren. Waar wij een wereld van beelden en geluiden zien, bestaat de wereld van een microbe, zoals een bacterie of gist, uit een continu veld van chemische en fysieke gradiënten.
Bron foto: Wikipedia Academia.edu
Ik wil nu beginnen met de belevingswereld van microben, die wij met het blote oog never nooit kunnen waarnemen.
Er wordt meer ingezoomd op de belevingswereld van The first living things.
Wetenschappers schatten dat er zo’n 100 miljoen verschillende soorten micro-organismen op Aarde leven. Dat zijn er veel meer dan alle planten- en diersoorten bij elkaar. Er is en gigantische variatie: van schimmels, gisten en (micro)algen tot bacteriën, archaea, virussen en microscopische dieren. Microben bestaan in alle mogelijke vormen en structuren, voor onze ogen onzichtbaar zonder microscoop.
Bron: ARTIS-Micropia
Microben zijn de ultieme overlevers, die al miljarden jaren de Aarde beheersen dankzij hun extreme fysieke veerkracht en verfijnde chemische zintuigen. Om te overleven in omgevingen van diepzeetroggen tot menselijke darmen, zetten ze een breed scala aan tactieken in.
Microben gebruiken slimme stofwisselingsroutes om te overleven in extreme omstandigheden, van de enorme druk in de Marianentrog tot de complexe leefwereld van de menselijke darm.
In de diepste delen van de oceaan, op meer dan 6.000 meter diepte, leven microben die extreme druk, kou en een gebrek aan voedingsstoffen kunnen weerstaan. Om energie te besparen, vertragen ze hun groei en activiteit tot het uiterste of gaan ze in een rusttoestand..
In de menselijke darm vormen microben (bacteriën, gisten en virussen) een complex ecosysteem dat darmmicrobioom genoemd wordt. Deze "interne chemische fabriek" gebruikt slimme strategieën om onze gezondheid te beïnvloeden. De darm is een dynamische omgeving met wisselende zuurgraden, competitie en interactie met het immuunsysteem. Microben leven vaak in een beschermende slijmlaag (biofilm) op de darmwand, wat hen beschermt tegen afvoer en schadelijke stoffen.
In plaats van ogen of oren gebruiken microben hun celmembraan om in contact te komen met hun omgeving.
- De belangrijkste componenten hierin zijn specifieke eiwitten in hun membraan, chemotaxis genoemd, die als sensoren werken. Ze nemen de concentratie van chemische prikkels waar, zoals voedingsstoffen (bijvoorbeeld suikers en aminozuren) of gifstoffen, en bewegen zich ernaartoe (positieve taxis) of er juist vandaan (negatieve taxis).
- Bij een microbe is de koppeling tussen waarneming en actie extreem direct. Een molecuul dat bindt aan een receptor op de celwand (waarneming) zorgt direct voor een verandering in de rotatie van de flagellen (actie)
- Microben reageren op temperatuur (thermotaxis), licht (fototaxis, bijv. bij cyanobacteriën) en zelfs de zuurgraad (pH) van hun omgeving.
- Voor een microbe voelt water niet als een vloeistof, maar als een dikke stroop (hoge viscositeit) vanwege hun geringe omvang. Hun waarneming van 'beweging' is hierdoor fundamenteel anders dan de onze.
- Microben zijn niet altijd 'solisten'. Ze scheiden signaalmoleculen uit om de dichtheid van hun eigen soort te meten. Pas als er genoeg 'soortgenoten' zijn, passen ze hun gedrag aan (bijvoorbeeld door het produceren van licht (bioluminescentie, het vermogen van een organisme om zelf licht te produceren) of het vormen van een biofilm.
Bron video amazingnaturevideography
Noctiluca scintillans is een eencellig organisme dat in oceanen over de hele wereld voorkomt. Het zendt licht uit wanneer het in contact komt met zuurstof, wat een spectaculair fenomeen oplevert.
Bron video: ALVIM Srl
Biofilmvorming: 'een stad bouwen'
Wanneer microben besluiten samen te werken, vormen ze vaak een biofilm.
- In deze slijmlaag communiceren ze via chemische taal om de structuur te beheren.
- De biofilm fungeert als een soort 'stad' waarin voedingsstoffen worden gedeeld en afvalstoffen worden afgevoerd.
In een kolonie "praten" microben niet met geluid, maar via een chemisch en soms elektrisch netwerk. Dit stelt hen in staat om als een collectief organisme te handelen in plaats van als losse individuen.
De belangrijkste manieren waarop zij communiceren zijn:
Quorum Sensing: de "Stemming peilen'
Dit is de bekendste vorm van communicatie. Microben geven voortdurend kleine signaalmoleculen af, die auto-inducers worden genoemd. Zo kunnen bacteriën hun populatiedichtheid inschatten en hun groepsgedrag op elkaar afstemmen.
- Hoe meer microben er zijn, hoe hoger de concentratie van deze moleculen in de omgeving.
- Zodra een bepaalde drempelwaarde, het ‘quorum’, is bereikt, beseffen de microben dat ze met genoeg zijn. Vervolgens passen ze gelijktijdig hun genexpressie aan om taken uit te voeren die één enkele bacterie niet alleen kan, zoals het produceren van licht (bioluminescentie) of het aanvallen van een gastheer.
How glowing bacteria talk to each other - The Bacteria Light Lab
Bron video: AS-pu5wv
Dr. Simon Park van de Universiteit van Surrey legt uit hoe en waarom bioluminescente bacteriën licht geven, en hoe dit heeft geleid tot een fundamenteel begrip van bacteriën met belangrijke gevolgen voor ziekteonderzoek.
In een 'Bacteria Light Lab' worden bacteriën en licht op verschillende manieren gecombineerd, variërend van fundamenteel onderzoek naar bioluminescentie tot praktische toepassingen in de medische diagnostiek en milieumonitoring.
Elektrische Signalen: "Snelwegen" van Informatie
Recent onderzoek toont aan dat sommige bacteriën in kolonies elektrische signalen doorsturen via lange eiwitdraden (nanowires). Dit werkt vergelijkbaar met de neuronen in ons brein, waardoor informatie over voedseltekorten razendsnel door de hele kolonie verspreid wordt.
Kabelbacteriën krijgen energie door elektrisch teamwork
Samenvatting
Kabelbacteriën zijn heel anders dan de meeste andere bacteriën. Ze zijn meercellig, en elke kabelbacterie bestaat uit tienduizenden cellen die samen een keten vormen, een zogenaamd filament, dat enkele centimeters lang kan worden. Wat ze echt bijzonder maakt, is de manier waarop ze aan hun energie komen: de cellen in een filament werken samen om energie op te wekken, en daarvoor is elektriciteit nodig!
Bacterieel Esperanto: Meertaligheid
Bacteriën hebben vaak twee soorten chemische talen:
- Voor communicatie met directe 'familieleden' van dezelfde soort.
- Een universeel molecuul (AI-2) waarmee verschillende soorten microben met elkaar kunnen communiceren, ook wel het "bacterieel Esperanto" genoemd. Het
AutoInducer-2 (AI-2) is een signaalmolecuul dat detectie en respons mogelijk maakt op veranderingen in de populatiedichtheid van bacteriële cellen.
chemische formule C5H10BO7
Bron AI: Dat je geen "C" ziet in de structuurtekening, komt doordat organische moleculen meestal worden weergegeven als skeletstructuren. Elk knikje in een lijn en elk vrij uiteinde van een lijn stelt een koolstofatoom voor, plus de koolstof in de methylgroep CH3 wat afgeleid is van methaan CH4
Er is overigens een fascinerende parallel tussen quorum sensing en de genetische code.
Terwijl de genetische code (DNA) de interne instructies van een cel zijn, fungeert AI-2 als een externe programmeertaal.
Zoals bijna alle levensvormen dezelfde genetische code (A, T, C, G) gebruiken, is de AI-2 structuur met borium een universele signaalmolecuul waarmee verschillende bacteriën "over de soortgrenzen heen" met elkaar praten.
Het boriumatoom speelt een cruciale rol in de manier waarop bacteriën met elkaar communiceren. Zonder borium zouden veel bacteriën, vooral die in de oceaan, de AI-2-signalen simpelweg niet kunnen begrijpen. AutoInducer-2 is namelijk de sleutel waarmee bacteriën hun genetische codes op elkaar afstemmen om samen als één groot superorganisme te functioneren.
Bacteriële overleving
Studies tonen aan dat bacteriën die worden aangevallen door antibiotica, "alarm-eiwitten" kunnen verspreiden om naburige bacteriën te waarschuwen, zodat deze hun verdediging kunnen activeren voordat ze zelf in contact komen met het gif. Dit verwijst naar het vermogen van bacteriën om antibiotica-aanval te doorstaan via verschillende mechanismen, waaronder resistentie en tolerantie. De overleving wordt beïnvloed door het replicatievermogen van de bacterie in aanwezigheid van antimicrobiële middelen en de evolutionaire stabiliteit van deze eigenschappen.
De algemeen aanvaarde evolutionaire volgorde van meercelligen is Metazoa → Eumetazoa → Bilateria.
Choanoflagellaten zijn eencellige (soms kolonievormende) micro-organismen die leven ineen mariene omgeving. Ze kenmerken zich door een eivormige cel met één zweepstaartje (flagel).
De opkomst van de Eumetazoa
Dieren met organen die een belangrijke rol spelen in het dierenrijk en een nauwe gemeenschappelijke voorouder hebben met sponzen.
Eumetazoa: The First Animals with Neuron
Bron: PrehistoricLife.co
Ribkwallen hebben een zenuwnetwerk dat weliswaar op deze foto niet direct zichtbaar is. Het netwerk van een ribkwal is namelijk extreem dun, transparant en bevindt zich net onder de buitenste laag cellen (het epitheel).
Wat je op de afbeelding wel heel duidelijk ziet, zijn de structuren die nauw verbonden zijn met dit netwerk:
- De oplichtende kleuren die je ziet, zijn de rijen met trilharen. Het zenuwnetwerk loopt direct onder deze ribben door om de beweging van de trilharen te coördineren.
De opkomst van de Eumetazoa ("echte meercellige dieren") is een cruciale fase in de evolutie van het leven op Aarde, die plaatsvond in het Precambrium, tussen 800 en 600 miljoen jaar geleden. De Eumetazoa onderscheiden zich door de aanwezigheid van echte weefsels, neuronen (zenuwcellen), spieren en een embryonale ontwikkeling waarin cellen migreren en weefsels zich differentiëren tot echte organen. De Eumetazoa omvatten alle dieren behalve de sponzen, het is een onderrijk binnen de Metazoa.
Om meercellig te zijn is het gewenst dat het organisme voldoet aan een aantal eisen: de cellen moeten aan elkaar vast blijven zitten en samenklonteren, ze moeten onderling kunnen communiceren, ze moeten aparte taken hebben en niet allemaal hetzelfde doen, en ze moeten afhankelijk zijn van elkaar.
De subjectieve belevingswereld van de eerste meercellige organismen werd fundamenteel bepaald door hun overgang van individuele overleving naar collectieve coördinatie. Waar eencelligen enkel reageren op directe fysieke en chemische prikkels in hun directe nabijheid, verschoof de focus bij de eerste meercelligen naar de interne communicatie en ruimtelijke organisatie.
Elkaars fouten corrigeren – waarom cellen samenklonterden in vroege evolutie...
Cellen vormen groepen onder andere om elkaars mutaties te herstellen en om hun overlevingskansen te vergroten. Dit proces verklaart waarom afzonderlijke cellen ervoor “kozen” deel uit te maken van een groter, samenwerkend geheel, wat uiteindelijk leidde tot complexere levensvormen.
Hierin is een video te zien, hoe cellen samen klonteren om een voortplantingsplek te vinden.
Geïnspireerd door David Attenboroughs film 'First Life' is een evolutiesimulator ontwikkeld om het leven te simuleren, van eencellige organismen die in de buurt van hydrothermale bronnen in de diepzee leven tot de eerste meercellige soorten. Het samenklonteren ontstaat spontaan door de interactie tussen de gesimuleerde cellen en de fysica zoals aanhechting en vloeistofdynamica.
Alle meercellige organismen, van schimmels tot mensen, zijn ooit begonnen als eencellige wezens. Deze cellen konden miljarden jaren eencellig overleven voordat ze zich samenvoegden tot meercellige organismen.
Kunstcellen simuleren, proberen echte meercelligheid te bereiken uit eencellig leven, gebruikmakend van Darwiniaanse evolutie en emergente gedragingen.
Bron: theRealEvoLife
Ik citeer de maker van deze video te vinden op Reddit: Simulating artificial cells, trying to achieve true multicellularity ...
- "Ik ben geïnteresseerd in de grens tussen eencellig en meercellig leven. Hoe is meercellig leven ontstaan? Hoe werken cellen samen als een organisme? Op hoeveel manieren kan meercelligheid evolueren? Er zijn alleen theorieën, want het antwoord ligt in het niet-gefossiliseerde verleden."
De eerste meercellige organismen
Waren dat sponzen of ribkwallen?
Hoewel er wat discussie bestaat over de exacte volgorde (sommige studies wezen vroeger op ribkwallen als oudste groep), is de consensus in de meeste onderzoeken dat sponzen de nauwst verwante groep vormen van alle andere dieren. Maar zoals gerapporteerd door New Scientist, worden ribkwallen gezien als de allereerste meercellige dieren op Aarde....
Sponzen zijn een losse samenstelling van cellen die bij elkaar worden gehouden door een speciaal eiwit genaamd collageen. Daarnaast hebben sponzen microscopische kristallijne spicules die als skelet fungeren.
Hierin wordt een indrukwekkende video getoond over de leefwereld, de Umwelt, van sponsdieren en hun omgeving. Ook krijg je een kijkje in de Innenwelt van de spons, met een ingenieus filtersysteem. Hieronder een uitsnede van dit filtersysteem.
Bron: Shape of Life
Ribkwallen zijn roofdieren die zich op een unieke manier voeden. In tegenstelling tot "echte" kwallen hebben ze geen netelcellen, maar gebruiken ze gespecialiseerde kleefcellen.
Deze cellen bevinden zich op de tentakels of lobben en werken als een soort 'lijm'. Zodra een prooi, voornamelijk plankton, de tentakels raakt, schieten deze cellen kleverige draden uit waaraan het diertje vast blijft zitten. Amerikaanse (rib)kwallen, afbeelding hiernaast, zijn hermafrodiet en kunnen zichzelf bevruchten.
In de video wordt het eiwit collageen genoemd, dat de cellen ondersteunt en bij elkaar houdt. Er is daarom een opvallende gelijkenis met stromatolieten: de structuren die cyanobacteriën al 3,5 miljard jaar ondersteunen voor hun bescherming en stevigheid.
Even iets over dit 3,5 miljard jaar oude organisch gevormde gesteente in ondiepe wateren.
De structuur van een stromatoliet is strikt genomen een "spoorfossiel" van de activiteit van miljarden bacteriën. Je kunt deze structuren vergelijken met een koraalrif of een termietenheuvel.
- Stromatolieten zijn gelaagde structuren van sediment (zand en kalk) die aan elkaar is geplakt door een biofilm.
- Terwijl cyanobacteriën aan fotosynthese doen, vangen ze kalkdeeltjes uit het water op. Zodra die laag versteent, groeien de bacteriën er weer bovenop om zodoende bij het zonlicht te komen. Zo vormt zich laag na laag de rotsachtige structuur.
Biofilm: Werkt als een externe "vanger". Het plakt zandkorrels en kalkdeeltjes aan elkaar die van buitenaf komen. Het is de lijm die een "stad" van gesteente bouwt waarin de bacteriën wonen.
(al eerder onder het kopje "Het waarnemingsveld van een microbe' is een videofragment te zien van een biofilm)
Collageen: Werkt als een intern "raamwerk". Het vormt een flexibel maar stevig netwerk binnen het lichaam van de spons, waardoor de cellen hun vorm behouden en water door de poriën kunnen pompen.
Collageen in Sponzen:
- Collageen is een belangrijk eiwit dat de cellen in sponzen ondersteunt en ervoor zorgt dat ze samen een stevige en functionele structuur vormen.
- Het helpt bij de binding van cellen, waardoor de spons als een geheel functioneert en zijn vorm behoudt.
Extracellular Polymeric Substances (EPS) in Stromatolieten:
- EPS, geproduceerd door cyanobacteriën, vormt een kleverige laag die de cellen bij elkaar houdt en de vorming van stromatolieten bevordert.
- Deze stoffen spelen een cruciale rol in het beschermen van de cyanobacteriën en het stabiliseren van de structuur van de stromatolieten.
Zeeanemonen en kwallen (Jellyfish)
Een zeeanemoon is één grote, zachte poliep met een voet, een zuilvormig lichaam en tentakels. Het zijn solitaire bloemdieren die zich vasthechten aan de bodem, maar kunnen zich langzaam verplaatsen als de omgeving niet bevalt. De leefwereld van een zeeanemoon draait vooral om aanraking. Het afvuren van netelcellen zet een fysieke prikkel direct om in een ruimtelijke reactie, waardoor de omgeving wordt beleefd als een geordend veld vol obstakels en mogelijkheden.
Zeeanemonen voeden zich voornamelijk als roofdieren door met hun tentakels, voorzien van netelcellen, kleine vissen, garnalen en plankton uit het water te vangen en te verlammen. Het voedsel wordt via de mondopening in een inwendige holte verteerd. Daarnaast halen veel soorten energie uit fotosynthese via inwendige algen en leven ze in symbiose met anemoonvissen die voedselresten brengen.
Evolutionair gezien ontstond de kwallenvorm (medusa) pas na de poliepvorm. Ze behoren tot dezelfde stam als koralen en zeeanemonen.
In een later stadium van de evolutie ontwikkelden bepaalde groepen poliepen het vermogen om te transformeren naar een vrij zwemmend stadium. Het lichaam van een kwal is opgebouwd rond een centrale as, waardoor het dier geen duidelijke linker- of rechterkant heeft. Met hun tentakels creëren ze een driedimensionale “actiesfeer” om zich heen. Elke tentakel, uitgerust met netelcellen, fungeert als een sensorisch verlengstuk dat een deel van de omgeving omzet in een mogelijke plek voor actie, zoals het vangen van prooi. Kwallen zijn vraatzuchtige roofdieren die continu eten om te kunnen overleven en zich voort te planten.
Kwallen voeden zich door met hun tentakels, ook voorzien van netelcellen, eveneens plankton, kleine visjes, viseieren en kreeftachtigen te vangen en te verlammen met gif. a de verlamming brengen de tentakels de prooi naar de mondopening. Het voedsel komt direct in de maag terecht. Omdat kwallen geen darmen hebben, worden onverteerbare resten via dezelfde opening weer uitgescheiden.
Kwallen waren waarschijnlijk de eerste dieren die primitieve spieren gebruikten om actief door de oceaan te zwemmen in plaats van alleen maar mee te drijven. De eerste kwalachtige organismen verschenen zo'n 600 miljoen jaar geleden en evolueerden uit eenvoudige meercellige organismen.
Een poliep is een klein zeediertje met tentakels dat in sommige soorten het voorstadium is van een kwal en dat zich aan de bodem vasthecht waardoor koraal zich vormt. In feite bestaat koraal uit duizenden kleine, zachtlichamige diertjes die koraalpoliepen worden genoemd.
Wanneer koraal echter onder stress komt door veranderingen in omstandigheden zoals temperatuur, licht of voedingsstoffen, stoten ze de symbiotische algen uit die in hun weefsels leven, waardoor ze volledig wit worden.
Koraal leeft in complexe, dynamische ecosystemen, vooral in warme, ondiepe tropische zeeën. Ze gaan een symbiose aan met een algensoort voor voeding en fotosynthese, en vangen daarnaast zoöplankton. Koraalriffen zijn onmisbaar voor de biodiversiteit en worden beschermd door grazers zoals zee-egels, die voorkomen dat schadelijke algensoorten de koralen overwoekeren.
- Wat de algen doen: Ze doen aan fotosynthese en voorzien het koraal van energie (suikers en zuurstof).
- Wat het koraal doet: Het koraal biedt de algen bescherming en voedingsstoffen (zoals stikstof en fosfor)
Volvox-kolonies zijn bolvormige, slijmerige, meercellige groene algen die in zoet water leven. Ze bestaan uit duizenden tot tienduizenden cellen, verdeeld in twee soorten: somatische cellen, voor structuur en beweging, en kiemcellen voor de voortplanting.
Hier zie je dus al een duidelijk voorbeeld van celdifferentiatie: celdifferentiatie vloeit direct voort uit meercelligheid en is een essentieel proces in de ontwikkeling van meercellige organismen.
Een opmerkelijke vergelijking:
- In Volvox-kolonies worden de afzonderlijke cellen bijeengehouden door een transparante, geleiachtige bol. Deze gelei werkt niet alleen als lijm om de structuur bij elkaar te houden, maar maakt ook communicatie tussen cellen mogelijk en beschermt tegen roofdieren.
Zoals eerder besproken
- Bij sponzen liggen de cellen ingebed in een skelet van collageen, het meest voorkomende dierlijke eiwit. Zonder dit “biologische cement” zou de spons uiteenvallen in losse cellen.
- Stromatolieten ontstaan doordat cyanobacteriën een plakkerige suikerlaag afscheiden, die sedimentdeeltjes zoals zand en kalk uit het water opvangt. Daaroverheen groeien de bacteriën opnieuw, waardoor de karakteristieke lagen gevormd worden.
Eerder werd het samenklonteren van verschillende cellen genoemd als een stap in de overgang van eencelligen naar meercelligen, bijvoorbeeld om hun overlevingskansen te vergroten. Maar er is ook een mechanisme dat de overgang van een eencellig naar een meercellig organisme pas echt verklaart. Ik heb een schema gevonden en besproken met een AI-assistent om de betekenis te verduidelijken.
Dit schema toont het fundamentele verschil tussen twee manieren waarop cellen groepen vormen: Snowflake growth (Sneeuwvlokgroei) en Aggregative growth (Aggregatieve groei). Het schema legt uit waarom de "sneeuwvlok"-vorm een belangrijke stap is in de evolutie naar meercellig leven.
Snowflake growth form (Links)
Bij deze vorm blijven cellen na de deling fysiek aan elkaar verbonden. Reproductie vindt plaats wanneer een verbinding tussen twee cellen verbreekt. Dit creëert een genetische bottleneck: elk nieuw cluster (propagule) begint in feite bij één enkele cel die afbreekt.
Aggregative growth form (Rechts)
Bij deze vorm komen onafhankelijke cellen bij elkaar om een groep te vormen. Cellen delen zich en laten los, maar klonteren later weer samen door plakkerigheid. Wanneer een deel van de groep afbreekt, bevat dit nieuwe groepje vaak een mix van verschillende cellen.
In de celbiologie en evolutionaire biologie zijn er verschillende manieren waarop cellen samenwerken om meercellige structuren te vormen: sneeuwvlok-groei en aggregatieve groei.
Bij "sneeuwvlok-groei" ('staying together' genoemd) delen cellen zich, maar ze laten elkaar niet los. Cellen blijven bij elkaar na deling hierdoor ontstaat een cluster van genetisch identieke cellen. Dit leidt meestal tot complexe meercelligheid met verregaande specialisatie (differentiatie).
- Mechanisme: Cellen communiceren via chemische signalen en klonteren samen tot een "superorganisme".
Bij "aggregatieve groei" ('coming together' genoemd) leven individuele cellen eerst los van elkaar. Losse cellen zoeken elkaar op en komen bij een specifiek signaal (meestal door ‘hongersnood’) samen om een meercellig lichaam te vormen.
- Mechanisme: Cellen communiceren via chemische signalen en klonteren samen tot een "superorganisme".
Belangrijkste verschillen
- Snowflake growth is gebaseerd op het gegeven dat cellen blijven vastzitten.
- Aggregative growth is gebaseerd op het actief samenklonteren van losse cellen.
Waarom deze mechanismen de overgang verklaart
Deze mechanismen verklaren de "grote sprong" omdat ze laten zien hoe natuurlijke selectie verschuift van het individuele cel-niveau naar het groepsniveau. Zodra cellen samenklonteren (via welke route dan ook), wordt de groep een eenheid die bijvoorbeeld sneller kan zwemmen, beter bestand is tegen predatie of efficiënter voedsel kan verwerken.
De "sneeuwvlok-route" wordt gezien als de meest succesvolle weg naar complexe organismen zoals wijzelf, omdat genetische eenheid het mogelijk maakt dat cellen zich opofferen (zoals een huidcel die afsterft) voor het welzijn van het hele lichaam.
Het UP-mechanisme.
(Unicellular Propagule-mechanisme)
Een cel hanteert nóg een strategie om zich voort te planten en te overleven, namelijk het zogenoemde UP-mechanisme. UP staat voor Unicellular Propagule: een eencellige voortplantingscel/geslachtscel. Zodra de UP-strategie is bepaald, wordt mitose = celdeling ingezet als uitvoerend mechanisme.
De UP-strategie van een cel is simpelweg overleving en reproductie. Zonder de precisie van mitose (die zorgt dat elke cel precies hetzelfde pakketje DNA krijgt) zou deze strategie mislukken, omdat de genetische eenheid verloren zou gaan. Propagules groeien door mitotische deling, en wanneer ze de grootte van hun ouders bereiken, beginnen ze hun eigen propagules te produceren.
Bij mensen en dieren zijn de Unicellular Propagules de geslachtscellen (zoals eicellen en zaadcellen), en bij planten de zaden en kiemen. Het mooie van de term propagule is dat het eigenlijk alles omvat wat "iets nieuws" kan laten groeien. Bij planten vallen daarom ook minder bekende vormen eronder, zoals:
- Uitlopers (bijvoorbeeld bij aardbeien).
- Bollen en knollen (zoals bij tulpen of aardappels).
- Stekken (als een afgebroken takje opnieuw wortelt).
Om de uitvoering van deze strategie goed te begrijpen, helpt het om de mitose te zien als een perfect gechoreografeerde dans in vier of vijf hoofdfasen: profase, metafase, anafase en telofase, gevolgd door cytokinese, de uiteindelijke splitsing.
Zie voor uitleg van de hoofdfasen: Celcyclus
De eukaryote celcyclus is verdeeld in 5 stadia:
- G1 (gap fase 1, eerste groeifase)
- S (synthese fase): dubbel zo veel DNA!
- G2 (gap fase 2, tweede groeifase)
- M (mitose)
- C (cytokinese), de laatste fase van de celcyclus waarbij de inhoud van de cel daadwerkelijk wordt gesplitst
- Bij dierlijke cellen gebeurt dit door een insnoering (als een strakke broekriem).
- Bij plantaardige cellen wordt er een nieuwe celwand (celplaat) tussen de cellen gebouwd.
Het doel van mitose is uiteindelijk het maken van twee identieke cellen.
- Planten en Dieren (Eukaryoten): Beiden ondergaan mitose, net als bij de mens. Het proces is bij planten en dieren grotendeels hetzelfde, maar er zijn twee grote verschillen door de bouw van de cel:
- De splitsing: Bij dierlijke cellen (en mensen) snoert de cel zich in het midden samen totdat hij in tweeën splitst. Bij plantencellen kan dit niet door de stevige celwand. Zij bouwen een nieuwe celplaat in het midden die uitgroeit tot een nieuwe wand.
- Centriolen: Dierlijke cellen gebruiken speciale structuren (centriolen) om de chromosomen uit elkaar te trekken; de meeste planten hebben deze niet en doen dit op een andere manier.
- Bacteriën (Prokaryoten): Deze ondergaan geen mitose. Omdat ze geen celkern hebben, gebruiken ze een eenvoudiger en sneller proces genaamd binaire deling (binary fission). Hierbij kopieert het DNA zich en splitst de cel zich direct in tweeën, zonder de complexe "dans" van chromosomen die je bij mensen ziet.
Binaire deling bij bacteriën is veel sneller dan mitose bij mensen omdat het proces extreem gestroomlijnd is
Waar een menselijke cel er vaak 24 uur over doet om te delen, kan een bacterie zoals E. coli dat onder ideale omstandigheden al in 20 minuten.
Dit zijn de redenen voor die enorme snelheid:
- Geen celkern: In tegenstelling tot onze cellen hebben bacteriën geen kernmembraan dat eerst afgebroken en later weer opgebouwd moet worden. Het DNA ligt "los" in de cel en is direct toegankelijk.
- Simpel DNA: Bacteriën hebben meestal maar één rond chromosoom. Mensen hebben 46 lineaire chromosomen die allemaal netjes gesorteerd en uitgelijnd moeten worden, wat veel tijd kost.
- Gelijktijdig kopiëren en delen: Bij bacteriën begint de cel vaak al met splitsen terwijl het DNA nog volop gekopieerd wordt. Bij ons moet het DNA eerst volledig gekopieerd zijn voordat de eigenlijke mitose mag beginnen.
- Geen complexe hulpstukken: Bacteriën hebben geen "spoelfiguur" (de draden die chromosomen uit elkaar trekken) nodig. Het kopiërende DNA beweegt simpelweg naar de uiterste kanten van de cel terwijl deze groeit.
Door deze eenvoud kan één bacterie in theorie in een paar uur uitgroeien tot een kolonie van duizenden cellen.
De opkomst van Bilateria
Een grote groep in het dierenrijk die wordt gekenmerkt door tweezijdige symmetrie.
De oorspronkelijke bilaterian als gemeenschappelijke voorouder van bijna alle complexe dieren (waaronder mensen!) wordt in de wetenschap vaak beschreven als een wormachtig zeewezen:
De Ikaria-wariootia, is een wormachtig wezen dat meer dan 555 miljoen jaar geleden leefde, is de vroegste bilateriaan. Het bewoog zich voort op een manier die we vandaag de dag nog steeds zien bij regenwormen: via peristaltiek.
De ontwikkeling van bilaterale symmetrie was een belangrijke mijlpaal in de evolutie van dieren, omdat het hen in staat stelde gericht te bewegen en een gedeelde manier van organiseren te hebben. De drijvende kracht achter bilateraliteit was namelijk de evolutie van actieve voortbeweging op zoek naar voedsel. Bilateraliteit maakte de ontwikkeling van gespecialiseerde lichaamsdelen en organen mogelijk van mond tot anus. Van wormen tot insecten, dinosauriërs en mensen: talloze dieren volgen hetzelfde basislichaamsplan van de bilateria. Door een tweezijdig symmetrisch bouwplan ontwikkelde deze dieren een duidelijke linker- en rechterzijde, evenals een kop (voorzijde), staart (achterzijde), rug en buik.
De evolutie van bilaterale dieren en hun leefomgeving/wereld, hun "Umwelt", is een proces dat als een natuurlijke, bijna vanzelfsprekende ontwikkeling kan worden gezien, gedreven door de noodzaak tot actieve beweging en jacht.
De Bilateria worden fylogenetisch onderverdeeld in drie grote hoofdlijnen:
- Deuterostomia (Nieuwmondigen). Bij deze dieren ontwikkelt de eerste opening van het embryo zich tot de anus, waarna de mond later ontstaat.
Radiale klieving/splijting is een embryonaal ontwikkelingspatroon waarbij cellen zich symmetrisch delen.
Mesoderm vormt bindweefsel, spieren, skeletstelsel, nieren, bloed en hart.
Het coelom wordt gevormd door de samensmelting van interne uitgroeisels van de primitieve darm.
De anus ontwikkelt zich uit de eerste holte gevormd door blastopore.
Digestive tube is het spijsverteringskanaal
- Chordadieren: alle gewervelde dieren zoals zoogdieren, vogels, reptielen, amfibieën en vissen.
- Stekelhuidigen: zeesterren en zee-egels
- Lophotrochozoa die vaak een tentakelkrans hebben om te voeden
- Weekdieren: slakken, mosselen en inktvissen.
- Ringwormen: regenwormen en bloedzuigers.
- Platwormen
- Ecdysozoa
- De geleedpotigen (Arthropoda) behoren tot deze stam en vormen de grootste en meest diverse stam van het dierenrijk, met naar schatting meer dan 10 miljoen soorten.
Daarnaast bestaat er een vijfde groep, de Trilobita (trilobieten), een groep uitgestorven mariene geleedpotigen die gedurende meer dan 250 miljoen jaar de oceanen domineerden. Ze verschenen ongeveer 521 miljoen jaar geleden tijdens het Cambrium en stierven definitief uit aan het einde van het Perm (ca. 252 miljoen jaar geleden).
Trilobieten leefden uitsluitend in mariene milieus en hun leefomgeving was extreem divers, variërend van ondiepe kustwateren en riffen tot diepe, donkere oceaanbodems.
In het nu volgende verslag zal ik niet uitgebreid ingaan op elk van de genoemde diersoorten. De focus van mijn onderzoek ligt bij de oorsprong van de verschillende organismen en hun leefomgeving. Daarom richt ik mij specifiek op de ontstaansgeschiedenis van de eerste chordadieren, weekdieren en geleedpotigen, evenals op hun belevingswereld.
Ik houd de hoofdlijnen van de gewervelde evolutie aan:
- Vissen (de eerste gewervelden)
- Amfibieën (de eerste landbewoners)
- Reptielen (beter aangepast aan land)
- Zoogdieren & Vogels (beide ontwikkeld uit aparte groepen "reptielachtige" voorouders)
- De mens (als onderdeel van de zoogdieren)
De oorsprong van vissen ligt ruim 530 miljoen jaar geleden tijdens de Cambrische explosie. Zij waren de eerste gewervelde dieren op Aarde en ontwikkelden cruciale kenmerken zoals een schedel en een wervelkolom.
De oudste visachtige fossielen, zoals de Pikaia, waren klein (± 5 cm) en hadden nog geen kaken of vinnen, maar beschikten wel over kieuwen en een chorda (een flexibele voorloper van de ruggengraat).
In Canada zijn fossielen gevonden van een prehistorisch, aalachtig dier: pikaia. Deze resten zijn ongeveer 505 miljoen jaar oud en behoren tot de oudste bekende gewervelden. In plaats van ontwikkelde ogen, wordt aangenomen dat de Pikaia zijn omgeving verkende met behulp van tentakels. Het filterde voedsel al zwemmend over de zeebodem.
De eerste vissen hadden dus geen kaken. In het Ordovicium ontstonden vissen met kaken, waardoor ze beter konden jagen en eten. De voorste kieuwbogen ontwikkelden zich zodat vissen hun mond verder konden openen en makkelijker konden ademhalen.
De vissen ontwikkelden zich vlug. Al snel ontstonden de placodermen: vissen met sterke kaken. De kop van deze vissen was bedekt met benige platen, als een pantser. Eén van de grootste was Dunkleosteus, de heerser van de zee. Hij kon wel zes meter lang worden. Zijn reusachtige kaken konden bijten met een kracht van bijna vijfduizend kilogram. Dat is vier keer zo krachtig als de beet van een T. rex! Omdat ze 360 miljoen jaar geleden aan de top van de voedselketen stonden, waren hun voornaamste vijanden soortgenoten.
Vergelijkbaar met een angstaanjagende Orka.
De leefomgeving en belevingswereld van de eerste kaakloze vissen werd bepaald door een leven op de zeebodem in ondiepe wateren.
Fysieke Leefomgeving
- Ze leefden voornamelijk in de ondiepe kustwateren van de continentale platten (zoals die van het toenmalige supercontinent Gondwana).
- De oceanen in het Ordovicium waren over het algemeen warm, met hoge zeespiegels die uitgestrekte, lichtrijke ondiepten creëerden.
- De vissen bewogen zich traag voort over modderige of zanderige bodems.
Belevingswereld en gedrag
- Zonder kaken konden ze niet bijten. Ze waren bodemvoeders die met hun zuigmonden waarschijnlijk micro-organismen, organisch afval of kleine ongewervelden uit het sediment filterden.
- Hun zware benige pantser maakte hen traag en weinig gestroomlijnd. Ze hadden vaak geen gepaarde vinnen (zoals borstvinnen), waardoor hun zwemvermogen beperkt was tot kronkelende bewegingen.
- Ze beschikten over ogen aan de zijkant van de kop om hun omgeving waar te nemen, en vroege vormen zoals de prik hadden zelfs al een lichtgevoelig "derde oog" (pijnappelklieroog).
Terwijl de Pikaia nog geen duidelijke ogen had, ontwikkelden andere vroege gewervelden in diezelfde periode al complexe visuele systemen.
Veel vroege vissen en vroege amfibieën hadden een opening bovenop hun schedel voor een pariëtale oog, een derde oog.
Bron afbeelding: Reddit
- Dit was een enkelvoudig, lichtgevoelig orgaan bovenop de kop.
- Het diende niet om beelden te vormen zoals de twee hoofdogen, maar om dag- en nachtritmes te bepalen aan de hand van zonlicht.
- Je kunt dit nog steeds zien bij de Brughagedis (Tuatara) uit Nieuw-Zeeland. Als jong dier heeft hij een duidelijk zichtbaar derde oog bovenop zijn kop, compleet met een lensje en netvlies.
Tuatara's zijn brughagedissen. Ze lijken misschien veel op hagedissen en slangen, maar die behoren tot een heel andere groep. De tuatara is een beetje anders dan de moderne hagedissen die wij nu kennen.
Bron: Naturalis
Ik maak nu met betrekking tot het pariëtale oog, even een evolutionaire sprong richting zoogdier en mens.
De evolutie van het uitwendige pariëtale oog naar de epifyse (pijnappelklier) is een proces waarbij een lichtgevoelig orgaan aan de buitenkant zich in de loop van miljoenen jaren heeft ontwikkeld tot een inwendige hormoonklier bij zoogdieren en later ook bij mensen. Hoewel de verre voorouders van de zoogdieren dit orgaan wel bezaten, ging het verloren tijdens de overgang van vroege synapsiden naar de directe voorlopers van de zoogdieren. De vroege synapsiden (zoals Dimetrodon), waaruit de zoogdieren uiteindelijk zijn geëvolueerd, hadden nog een duidelijke opening in de schedel voor een derde oog, vergelijkbaar met de schedel-afbeelding van de tuatara.
Dimetrodon was de verre voorouder van de zoogdieren. Zie voor verdere evolutie zoogdieren tot aan de Purgatorius, de oudste bekende primaat.
Bij de mens vervult de pijnappelklier, Pineal Gland, nog steeds dezelfde fundamentele rol in het dag- en nachtritme door de productie van melatonine.
Melatonine is een natuurlijk hormoon dat in de epifyse wordt aangemaakt om het slaap-waakritme te regelen. Zodra het donker wordt, begint het lichaam dit stofje te produceren, waardoor je slaperig wordt.
Het grootste verschil tussen ons en die vroege gewervelden is de manier waarop de pijnappelklier "licht" waarneemt:
- Van direct tot indirect: Bij vissen, amfibieën en sommige hagedissen is deze klier (of het bijbehorende pariëtale oog) direct lichtgevoelig. Licht valt door een relatief dunne schedel of opening direct op de fotoreceptoren van de klier.
- De menselijke route: Onze epifyse ligt 'te diep' in de hersenen om direct licht op te vangen. In plaats daarvan valt het licht op je netvlies, waarna een signaal via de hypothalamus naar de epifyse wordt gestuurd.
- Hormonale fabriek: Zodra het donker wordt, krijgt de epifyse het sein om serotonine (vaak het 'gelukshormoon' genoemd), om te zetten in melatonine. Zoals aangegeven vertelt dit hormoon je lichaam dat het nacht is of wordt, wat essentieel is voor je interne biologische klok.
Zoals we zagen, was het pariëtale oog voor de vroege gewervelden het schedel-oog, een belangrijk zintuig dat hun dagritme, overlevingskansen en daarmee hun hele belevingswereld, dus hun umwelt, bepaalde.
Navigatie op de zonnestand
Vroege gewervelden gebruikten hun derde oog als een soort kompas. Omdat het bovenop de kop zat en lichtgevoelig was, konden ze de stand van de zon en de intensiteit van het licht waarnemen. Dit hielp hen bij het bepalen van hun positie en richting tijdens migraties of het zoeken naar voedsel.
De biologische klok (Circadiaan ritme)
Het derde oog stond direct in verbinding met de pijnappelklier en registreerde precies wanneer de dag begon en eindigde, waardoor de aanmaak van melatonine werd gestuurd. Zo “wisten” deze dieren instinctief wanneer ze actief moesten zijn, rusten of zich voortplanten.
- Melatonine is één van de oudste biologisch actieve moleculen, ongeveer 700 miljoen jaar oud, en had bij de eerste gewervelden en hun voorouders een andere, een vooral functionelere rol dan de slaapregulerende functie die het nu bij zoogdieren vervult. Het diende toen voor lichtwaarneming en paracriene signalering, waarbij een cel signaalstoffen zoals groeifactoren afgeeft.
Thermoregulatie en zonnebaden
Voor koudbloedige vroege gewervelden, die afhankelijk waren van de omgevingstemperatuur, was temperatuurbeheersing van levensbelang. Het derde oog hielp hen te bepalen hoe lang ze in de zon moesten blijven liggen (basken) om hun lichaam op de juiste temperatuur te krijgen zonder oververhit te raken.
Detectie van gevaar van bovenaf
Hoewel het pariëtale oog meestal geen scherpe beelden vormde zoals onze ogen dat nu doen, kon het wel schaduwen en bewegingen boven het dier opmerken. Het diende als een belangrijk waarschuwingssysteem voor naderende roofdieren, zoals vliegende reptielen of grote vissen die van boven aanvielen.
- De term ‘pariëtale oog’ is overigens ontleent aan de locatie van het oog. Het bevindt zich op de schedel bij het pariëtale bot van gewervelden. Het pariëtale bot (wandbeen) speelt bij vroege gewervelden een cruciale rol als onderdeel van het schedeldak. Bij veel vroege gewervelden, zoals vroege vissen en amfibieën, bevindt zich een opening tussen de twee pariëtale botten: het pariëtale foramen.
Bij de mens zou deze opening zich bevonden hebben op het wandbeen van de pariëtale, of wandbeenkwab.
Vervolg belevingswereld en het gedrag van vissen.
Vissenogen zijn specifiek aangepast aan het leven onder water, waarbij ze vaak zeer scherp zien. Vissen hebben een bolvormige lens die ze verplaatsen om scherp te stellen. Doordat ze constant in het water leven, hebben ze geen traanvocht of oogleden nodig om hun ogen vochtig te houden. Hierdoor slapen de meeste vissen met hun ogen open. Ze kunnen wél kleuren waarnemen, maar de effectiviteit hiervan hangt af van hun leefomgeving. Kleuren verdwijnen naarmate het water dieper wordt. Rood is als eerste niet meer zichtbaar (na ongeveer 10 meter), terwijl blauw en groen het diepst doordringen en dus het langst zichtbaar blijven voor vissen.
Veel (diepzee)vissen hebben een reflecterende laag achter het netvlies, vergelijkbaar met katten, waardoor ze restlicht beter kunnen benutten in donker water. Dit wordt het Tapetum Lucidum genoemd.
De omgevingswereld van de vis
De wereld van een vis is fundamenteel anders dan wij ons kunnen voorstellen, dankzij hun unieke zintuiglijke kanalen.
- Het Zijlijnorgaan (Het "zesde zintuig"): Dit is cruciaal voor de Umwelt van bijna elke vis. Hiermee nemen ze drukverschillen en trillingen in het water waar. Een vis "voelt" op afstand waar objecten, prooien of vijanden zijn, zelfs in totale duisternis.
- Elektroreceptie: Sommige vissen, zoals haaien, hebben een "zevende zintuig" (de Ampullen van Lorenzini) waarmee ze elektrische velden van andere levende wezens detecteren. In hun Umwelt "lichten" prooien op als elektrische bronnen.
- Visuele waarneming: Veel vissen zien ultraviolet licht dat voor mensen onzichtbaar is. Hun Umwelt bevat patronen op koralen of andere vissen die wij simpelweg niet kunnen waarnemen.
- Chemische signalen: Voor migrerende vissen zoals de paling bestaat de Umwelt uit "geursporen" en magnetische velden die hen over duizenden kilometers navigeren
De omgevingswereld van de grotere vissen
Haaien en walvissen bewonen uiteenlopende mariene milieus, variërend van tropische kustgebieden tot de diepzee. Haaien zijn kraakbeenvissen die de voorkeur geven aan warmere wateren en jagen vaak solitair, terwijl walvissen zoogdieren zijn, die wereldwijd voorkomen, ook in koude poolstreken, en vaak in groepen leven. Beiden migreren over grote afstanden en worden bedreigd door vervuiling en de huidige klimaatverandering.
De vroege voorouders van alle walvisachtigen waren zo'n 50 miljoen jaar geleden landdieren die langzaam naar het water trokken.
Bron afbeelding: Reddit
Ondanks hun status als toprovers hebben zowel haaien als walvissen natuurlijke vijanden. De meest gevreesde "aanvaller" in de oceaan is de orka, die op beide groepen jaagt.
De eerder getoonde Dunkleosteus was een prehistorische pantservis uit het Devoon (ca. 358-382 miljoen jaar geleden) die qua toproofdier-status en formaat (tot 9 meter). Deze angstaanjagende was vergelijkbaar is met de hiernaast getoonde orka. In plaats van tanden had de Dunkleosteus enorme, botkrakende kaakplaten. Hij was echter trager en gepantserd, terwijl de moderne orka intelligenter en sneller is.
De familie Delphinidae, oftewel de oceanische dolfijnen waartoe de orka behoort, verscheen zo’n 11 miljoen jaar geleden voor het eerst op het oceanische toneel.
Ver voordat er vissen bestonden, verschenen in de zeeën en oceanen van het vroege Cambrium de eerste weekdieren. Wetenschappers hebben fossielen ontdekt van vroege weekdieren die rechtstreeks verbonden zijn met de huidige slakkenfamilie uit die tijd.
Kimberella bewoog zich over de zeebodem, getuige de "waaiervormige" krassporen die vaak in de buurt van de fossielen worden gevonden. Er wordt aangenomen dat het dier zich met een 'slurf' of rasptong voedde.
Het Kimberella fossiel, dat ongeveer 558–555 miljoen jaar oud is, wordt vaak gezien als een voorloper van moderne complexe dieren. Dit organisme speelde een belangrijke rol in het veranderen van ons inzicht in het ontstaan van vroege spijsverteringssystemen.
Slakken, tweekleppigen (zoals oesters en mosselen), en koppotigen (zoals inktvissen en octopussen), evolueerden uit eenvoudige, wormachtige organismen tot complexe dieren met harde schelpen..
Bron: Deposits Fossils, geology and minerals.
De schelp is het uitwendige skelet van weekdieren, gevormd door een kalkafscheidende mantel die zich heeft ontwikkeld uit een verharde slijmlaag. Schelpen groeien aan door mineralen, zoals calciumcarbonaat, af te zetten langs de rand van de mantel, vaak in de vorm van ringen. Ze dienden oorspronkelijk als bescherming tegen roofdieren, met name vroege ongewervelden en wormachtige jagers.
Een paar roofdieren met vreemde, klauwachtige slurven en scherpe tanden om hun prooi te grijpen.
Bron: A-Z Animals
De eerste vroege slakken verschenen, wat wijst op een vroege ontwikkeling van schelpen.
Bron afbeelding van deze Helcionellid: Wikipedia.org
De schelp is het harde omhulsel van weekdieren, gevormd door een kalk afscheidende mantel die ooit uit een verharde slijmlaag ontstond. Al meer dan 540 miljoen jaar geleden ontwikkelde deze zich als bescherming tegen uitdroging, fysieke schade en roofdieren. De schelp groeide door minerale afzetting (calciumcarbonaat) aan de mantelrand, vaak in ringen.
Helcionelliden zijn de voorouders van slakken, inktvissen en tweekleppigen, zoals mosselen.
De Helcionelliden bewogen zich voort op een manier die we vandaag de dag nog steeds zien bij slakken: met een gespierde kruipvoet:
- Golfbewegingen: Aan de onderkant van hun lichaam hadden ze een grote, platte voet. Door deze spier in ritmische golven te laten samentrekken, konden ze langzaam over de zeebodem "glijden".
- Net als moderne slakken scheidden ze waarschijnlijk een laagje slijm af. Dit diende als smeermiddel om makkelijker over ruwe oppervlakken (zoals zand of rotsen) te bewegen en voorkwam dat hun zachte weefsel beschadigde.
- De hoge, kegelvormige schelp werd stabiel gehouden door de brede voet, wat essentieel was in de ondiepe kustwateren waar vaak stroming stond.
De Tiktaalik wordt beschouwd als een cruciaal "missing link" in de evolutie van vissen naar de eerste viervoetige landdieren de amfibieën. Het dier leefde ongeveer 375 miljoen jaar geleden en leefde in ondiepe, tropische moerasachtige beekjes. Deze waren vaak warm en zuurstofarm, wat ademen via kieuwen bemoeilijkte. De omgeving werd gekenmerkt door seizoensgebonden droogtes, waarbij waterwegen konden opdrogen. Dit dwong vissen om aanpassingen te ontwikkelen om te overleven in modder of korte tijd op het land.
- Ontwikkeling van 'ledematen': Om zich te verplaatsen in ondiep, met vegetatie gevuld water en om zich mogelijk op de oever te hijsen, ontwikkelde Tiktaalik vinnen met botstructuren die leken op polsen en ledematen.
- Ademhaling boven water: Naast kieuwen had Tiktaalik longen en een beweeglijke nek, waardoor het dier zijn kop boven water kon steken om lucht te happen.
- Voedselbronnen: De veranderende omgeving bood nieuwe voedselbronnen op de oever, zoals ongewervelde dieren, die voorheen niet toegankelijk waren voor vissen.
De evolutie van amfibieën tot reptielen
Ongeveer 315 tot 300 miljoen jaar geleden, tijdens het Carboon, pasten vroege amfibieën zich aan aan een volledig leven op het land. De doorslaggevende ontwikkeling was het amniotische ei, waarmee voortplanting buiten het water mogelijk werd. Dit ei had een harde of leerachtige schaal die uitdroging op het land voorkwam, in tegenstelling tot de eieren van amfibieën die altijd in het water gelegd moeten worden.
Reptielen zijn onder andere slangen, schildpadden, krokodillen en hagedissen. Het zijn koudbloedige gewervelden met een huid bedekt met schubben. Ze leven meestal op het land en ademen via hun longen. Omdat ze geen eigen lichaamswarmte produceren, zijn ze afhankelijk van de omgevingstemperatuur en zonnewarmte om hun lichaam op temperatuur te houden. Hun leefgebied wordt daardoor sterk beïnvloed door externe warmtebronnen. Het is belangrijk dat deze omgeving altijd de juiste balans biedt tussen temperatuur, vochtigheid en beschutting. Omdat ze een verborgen levenswijze hebben, zijn schuilplaatsen zoals struikgewas, spleten of dichte begroeiing cruciaal voor hun veiligheid.
In Nederland leven zeven inheemse reptielensoorten, die vaak te vinden zijn op heidevelden en op dijken
Hagedissen (4 soorten)
- Zandhagedis: leeft vooral in de duinen en op de heide.
- Levendbarende hagedis: een kleine hagedis die eieren in het lichaam uitbroedt, vaak te vinden in vochtige heidegebieden.
- Muurhagedis: In Nederland van nature alleen te vinden in Maastricht (op oude stadsmuren).
- Hazelworm: Ziet eruit als een slang omdat hij geen poten heeft, maar het is een hagedis.
Slangen (3 soorten)
- Adder: De enige giftige slang in Nederland, herkenbaar aan de kenmerkende zigzagstreep op de rug.
- Ringslang: Een ongevaarlijke waterslang met een opvallende gele of witte 'ringen'.
- Gladde slang: Een onopvallende, slanke slang die vaak in drogere heide- en hoogveengebieden leeft.
De voorlopers of nauwe verwanten van de Dinosauriërs
De Archosauria waren de dominante reptielen die tijdens grote delen van het Trias, Jura en Krijt leefden. Uit deze groep reptielen ontstonden de Dinosauriërs in het Trias, zo’n 230 tot 250 miljoen jaar geleden.
Eoraptor was een kleine relatief snelle dinosauriër, zoals blijkt uit zijn slanke bouw en lange poten.
Dit is een klein gedeelte uit m'n verdieping: "Hoe Dinosauriërs uitstierven".
Vogels zijn in feite levende, gevederde dinosauriërs die de massa-uitsterving 66 miljoen jaar geleden hebben overleefd.
De eerste vogelachtige dinosauriër was de Archaeopteryx, die ongeveer 150 miljoen jaar geleden verscheen, lang na de eerste dinosauriërs die zo’n 230-240 miljoen jaar geleden verschenen.
.
Hoe communiceren vogels eigenlijk?
Vogels communiceren via complexe zang, roepjes, lichaamstaal en visuele signalen zoals verenkleuren. Ze gebruiken deze methoden primair voor het afbakenen van territorium, aantrekken van een partner, waarschuwen voor gevaar (alarmroep) en het onderhouden van groepscontact. De hierboven getoonde Archeopterix heeft zo'n zelfbewuste uitstraling.....
Bron: Hoe vogels kunnen zingen
De syrinx zit op het punt waar de luchtpijp zich splitst in de twee bronchiën. Het bestaat uit een membraan en spieren. Door te ademen kan de vogel het membraan laten trillen, waarbij de luchtpijp fungeert als klankkast.
Wetenschappers vermoeden dat trekvogels het magnetische veld van de Aarde mogelijk kunnen “zien” via kwantumverstrengeling in hun ogen. Het oogeiwit is onderdeel van signaaleiwitten, de zogenoemde cryptochromen.
De belevingswereld roofvogels
De "Umwelt" (leefomgeving/belevingswereld) van roofvogels wereldwijd is extreem divers, aangezien deze vogels vrijwel elk ecosysteem op Aarde bewonen, van arctische toendra’s tot tropische regenwouden. Roofvogels komen op alle continenten voor, behalve Antarctica. De Torenvalk is met een verspreidingsgebied van circa 116 miljoen km² over Europa, Azië en Afrika een van de meest wijdverspreide soorten. Indonesië spant de kroon met zo'n 119 verschillende soorten roofvogels.
De Harpij is de krachtigste roofvogel van de tropische regenwouden in Midden- en Zuid-Amerika. Hun leefgebied concentreert zich vooral in het Amazoneregenwoud.
De Andescondor is de grootste roofvogel van het uitgestrekte Andesgebergte. Ze geven de voorkeur aan open, bergachtige gebieden op hoogtes tussen 3.000 en 5.000 meter, waar ze gebruikmaken van thermiekbellen om te zweven.
Bedreigde roofvogels en uilen in de wereld
Roofvogels worden wereldwijd bedreigd. Hoewel veel soorten zich sinds de jaren '70 hebben hersteld na een verbod op bepaalde landbouwgifstoffen, blijven ze kwetsbaar door menselijk handelen en klimaatveranderingen.
De belevingswereld van uilen
In Nederland komen zes soorten uilen in het wild voor, die elk hun eigen specifieke leefomgeving en niche hebben: de kerkuil, steenuil, ransuil, bosuil, velduil en oehoe.
Hier is een overzicht van de omgeving en ecologie van uilen:
Leefomgeving en Habitat
- Bosuil: Leeft in oude bossen, stadsparken en op boerenerven. Ze nestelen in holtes van dikke, oude bomen.
- Kerkuil: Zoekt de nabijheid van de mens, vaak in boerderijschuren, kerktorens of speciale nestkasten.
- Steenuil: Voelt zich thuis in kleinschalig cultuurlandschap, zoals boomgaarden, boerenerven en heggen.
- Ransuil: Rust overdag in groepen, vaak in groenblijvende bomen zoals sparren, taxussen of in met klimop bedekte loofbomen.
- Velduil: Leeft in open gebieden zoals duinen, kwelders en moerassen.
- Oehoe: De grootste soort, die nestelt op rotswanden of soms op de grond in rustige, uitgestrekte gebieden.
Kenmerken van de Uil-Omgeving
- Voedsel: Uilen zijn belangrijke jagers die muizenpopulaties in evenwicht houden.
- Nachtactief: De meeste uilen zijn nachtdieren en jagen in het donker, vaak met een stille vlucht.
- Bescherming: Alle uilensoorten in Nederland zijn strikt beschermd onder de Wet natuurbescherming.
- Rustplaatsen: Overdag verblijven ze op beschutte plaatsen om ongestoord te slapen, zoals in boomholtes of dichte coniferen.
Hoe is het mogelijk dat uilen zo stil kunnen zijn?
De breed geaccepteerde verklaring is gebaseerd op de eigenschappen van de vleugels van uilen.
Bron: the Quantum Universe
De verschillende vleugeleigenschappen van uilen.
(a) Vliegende kerkuil. Afbeelding gemaakt door Pat Gaines.
(b) De veren aan de achterkant van de vleugel hebben een pluizige structuur die het uiteinde van de vleugel poreus en flexibel maakt. Dit wordt de trailing-edge fringe genoemd. Afbeelding gemaakt door J. Jaworski.
(c) De veren aan de voorkant van de vleugel van de uil hebben een open structuur die op een kam lijkt. Dit wordt de leading-edge comb genoemd. Afbeelding gemaakt door Kersti Nebelsiek.
Hoe zoogdieren hun wereld zien en beleven beschreef ik op m'n andere site: Hoe zien zoogdieren?
Die had ik al eerder beschreven en is aangevuld met de gezichtsvelden en leefomgeving van insecten, bijen, vlinders, spinnen, mieren en termieten.
In het laatste fragment van 'Hoe zien zoogdieren' worden termieten besproken: op het land levende, kolonievormende insecten die in staat zijn om complexe woontorens te bouwen met een doolhof van gangen en kamers.
Het volgende fragment laat de opbouw zien van een termietenheuvel
Het deed me denken aan kolonievormende cyanobacteriën in een stromatoliet. De bacteriën scheiden een kleverig slijm uit. Hieraan blijven zandkorrels en andere zwevende deeltjes uit het water plakken. Terwijl het sediment de bacteriën bedekt, groeien ze erdoorheen naar boven, richting het licht. Tegelijkertijd zorgt de chemische reactie van hun fotosynthese ervoor dat calciumcarbonaat (kalk) neerslaat, waardoor de laag verhardt.
Dit was een laatste blik in de Umwelt, de belevingswereld van dieren, hun eigen bubble.
De HTML-code hieronder laten staan: is een verborgen tellings-code.