Vestigial Structures Definition
Vestigial structures are various cells, tissues, and organs in a body which no longer serve a function. Een rudimentaire structuur kan ontstaan als gevolg van een mutatie in het genoom. Deze mutatie veroorzaakt een verandering in de eiwitten die nodig zijn voor de vorming van de structuur.
Vestigial Structures Explained
Hoewel de structuur niet langer functioneert, kan de prevalentie van de vestigiale structuur toenemen in de populatie als deze voordelig is voor overleving of voortplanting. Bij in grotten levende vissen, bijvoorbeeld, zijn de ontwikkeling en het onderhoud van ogen een onnodige energetische kostenpost als er geen licht is. Daarom kunnen rudimentaire ogen worden geselecteerd boven functionerende ogen.
Sinds de vroegste dagen van de studie van de anatomie van verschillende dieren, zijn rudimentaire structuren aangetroffen en geobserveerd in bijna elke soort. Het evolutieproces is onvolmaakt. Hoewel de evolutie er voortdurend naar streeft organismen perfect aan te passen aan de aanwezige omstandigheden, kan zij alleen werken met wat haar gegeven is. Telkens wanneer een populatie van omgeving verandert of het milieu verandert, moeten er dus aanpassingen worden gedaan. In veel organismen zijn rudimentaire structuren het resultaat van een grote evolutionaire verandering die ertoe leidde dat een voorheen functionele structuur belastend en nutteloos werd.
Rudimentair betekent op zichzelf gebrek aan functie of gebruik en kan van toepassing zijn op gedragingen, chemische paden, en andere aspecten van het bestaan van een organisme die niet direct fysiek zijn. Echter, deze nutteloze aspecten worden ook gecontroleerd door het genoom en zijn vestigiaal geworden door een mutatie of een verandering in het milieu. De mutatie is weliswaar gunstig voor de populatie, maar heeft een eigenschap of gedrag niet geheel weggenomen. Daarom zijn rudimentaire structuren, gedragingen en paden nog steeds aanwezig.
Vestigiële Structuur Voorbeelden
Vestigiële Structuren bij Fruitvliegen
Het gewone laboratoriumorganisme Drosophila melanogaster (de fruitvlieg) was een van de eerste waarvan het kleine genoom in kaart werd gebracht. Tijdens het in kaart brengen van het genoom vonden wetenschappers vele genen die, indien geïnactiveerd, rudimentaire mutaties in de fruitvlieg zouden veroorzaken. Honderden mutaties werden gevonden die rudimentaire structuren kunnen voortbrengen. De vleugels, ogen, voeten en vele organen kunnen vestigiaal worden door de deactivering van verschillende genen. Door deze vliegen als model te gebruiken, konden wetenschappers nauwkeurig en duidelijk aantonen hoe rudimentaire structuren kunnen ontstaan door eenvoudige seksuele voortplanting, en hoe deze rudimentaire structuren frequent kunnen worden in een populatie.
Populaties van fruitvliegen zijn ontwikkeld om verschillende rudimentaire structuren te hebben voor verschillende doeleinden. Vliegen met rudimentaire vleugels worden gekweekt en gebruikt als voederinsecten voor huiskikkers. Omdat de mens zorgt voor een omgeving met veel voedsel en geen roofdieren, kunnen de vliegen nog steeds groeien en zich voortplanten. Wanneer het tijd is om de kikkers te voeden, kunnen de vliegen gemakkelijk uit hun kweekbuis worden getapt. Zonder vleugels, kunnen de vliegen niet wegvliegen of anderszins ontsnappen aan de behuizing van de kikker. In andere gevallen kunnen wetenschappers willen de zintuigen van vliegen te testen. Door vliegen te produceren met rudimentaire ogen, bijvoorbeeld, kunnen de andere zintuigen worden getest zonder dat de variabele van het gezichtsvermogen wordt toegevoegd.
Vestigial Limbs
Vóór de dagen van fossiele archieven, röntgenstralen, en DNA-analyse, werd lang aangenomen dat slangen hagedissen voortbrachten, en niet andersom. Toen wetenschappers de anatomie van slangen echt begonnen te observeren, begonnen zij zich te realiseren dat veel slangen nog rudimentaire structuren hebben waar de ledematen van een hagedis zouden hebben gezeten. Andere rudimentaire structuren bij slangen, zoals een rudimentaire long, waren ook het bewijs dat slangen zijn geëvolueerd van een voorouder die twee longen gebruikte en met vier ledematen liep. Dit, gekoppeld aan een fossielenbestand dat een afname van de grootte van de ledematen liet zien, leidend tot slangen en toenemend DNA bewijs, onthulde dat het tegenovergestelde waar was: slangen kwamen van hagedissen en niet andersom.
Verlies van ledematen wordt ook gezien bij walvissen. De voorouders van walvissen waren organismen die enigszins leken op nijlpaarden, die zich langzaam in het water voortbewogen. In het water zorgen de ledematen voor weerstand, waardoor het zwemmen minder efficiënt wordt. Langzaam werden de voorste ledematen veranderd in vinnen, en de achterste ledematen gingen geheel verloren. Op het skelet van een walvis is echter een stel niet aan het hoofdskelet vastzittende beenderen te zien, op de plaats waar vroeger de achterste ledematen zaten. De beenderen komen niet uit het lichaam en lijken slechts een geringe steun te zijn voor de spieren. Deze rudimentaire structuren zijn een aanwijzing dat walvissen, net als slangen, afstammen van een viervoetige voorouder.
Rudimentaire structuren bij de mens
Mensen hebben een breed scala van eigenschappen die als rudimentaire structuren worden beschouwd. Een van de meest voor de hand liggende is het staartbeen, of coccyx. Het stuitbeen is een kleine reeks vergroeide wervels die aan de basis van het bekken liggen. Bij onze voorouders vormde het waarschijnlijk een grote grijpstaart, waarmee takken konden worden vastgegrepen. Toen wij evolueerden tot tweevoeters, werd er minder tijd doorgebracht in de bomen en meer tijd besteed aan lopen en zitten op de grond. Zoals te zien is in de overgang van apen naar mensapen, staat het verlies van een staart voor een minder boomachtige levensstijl.
Als je ooit je verstandskiezen hebt laten verwijderen, weet je dat overgebleven structuren meer dan nutteloos kunnen zijn. In het geval van verstandskiezen, de menselijke schedel is krimpen als we evolueren. Een deel van de reden daarvoor is dat ons voedsel veel zachter en gemakkelijker te kauwen is geworden doordat we ons voedsel koken of anderszins verwerken. Hoewel onze kaak kleiner is geworden, is de laatste tand in de kaak niet verloren gegaan. Bij de meeste mensen veroorzaakt deze tand pijn als hij doorkomt en kan hij de andere tanden in de kaak vervormen.
Heb je ooit kippenvel gekregen als je het koud krijgt? Dan trekken kleine overgebleven spiertjes aan de basis van je haarzakjes het haar omhoog. Bij onze voorouders zorgde dit voor een veel pluizigere en dikkere vacht, die meer lucht kon vasthouden. De vacht van een dier functioneert door lucht vast te houden en op te warmen. De mens is de vacht kwijt, maar heeft de spieren behouden die de haren doen rechtstaan. De banen die het haar doen rechtstaan, kunnen ook als rudimentair worden beschouwd. Hoewel ze ons helpen te weten dat we het koud hebben, helpen ze ons zeker niet om ons op te warmen.