Samenvatting Wetenschappen PDF 2023-2024

PAV: WETENSCHAPPEN SAMENVATTING ___________________ Kaat Van Roosendael SECUNDAIR ONDERWIJS 2023-2024 Inhoudsopgave 1 WETENSCHAPPEN IN PAV..................................................................................................... 4 1.1 ONTSTAAN..............

PAV: WETENSCHAPPEN SAMENVATTING ___________________ Kaat Van Roosendael SECUNDAIR ONDERWIJS 2023-2024 Inhoudsopgave 1 WETENSCHAPPEN IN PAV..................................................................................................... 4 1.1 ONTSTAAN.............................................................................................................................. 4 2 WETENSCHAPPELIJKE GELETTERDHEID................................................................................. 4 2.1 BOUWSTENEN IN DE ET.............................................................................................................. 5 2.2 TVO à TAALGERICHT VAKONDERWIJS........................................................................................... 5 2.3 INTERDISCIPLINARITEIT............................................................................................................... 5 3 WETENSCHAPSDIDACTIEK.................................................................................................... 6 3.1 ONDERZOEKSMETHODE.............................................................................................................. 6 4 ONDERZOEKEND LEREN........................................................................................................ 6 4.1 ONDERZOEKEND LEREN IN PAV.................................................................................................... 6 4.1.1 Wetgevings- en beleidsaanpassingen............................................................................ 6 4.1.2 Wat houdt dit in voor de leerlingen?............................................................................... 7 4.1.3 Wat is de taak van de leerkracht?.................................................................................. 7 4.1.4 Voorwaarde voor een succesvolle leeromgeving............................................................ 7 4.2 VERSCHILLENDE FASEN VAN ONDERZOEKEND LEREN.......................................................................... 8 4.2.1 Voorbeelden van wetenschappelijk denken................................................................... 8 4.2.2 Oriënteren in onderzoekend leren................................................................................. 8 4.2.3 Voorbereiden in onderzoekend leren............................................................................. 9 4.2.4 Uitvoeren in onderzoekend leren................................................................................... 9 4.2.5 Reflecteren on onderzoeken leren................................................................................10 4.3 COMUNICEREN: EEN DOORLOPENDE VAARDIGHEID......................................................................... 10 4.4 ONDERSTEUNING BIJ PROBLEMEN IN ONDERZOEKEND LEREN............................................................. 11 4.4.1 Wetenschappelijke theorie & falsifieerbaarheid............................................................11 4.5 EVALUATIE IN PAV WETENSCHAPPEN........................................................................................... 12 5 ERFELIJKHEID...................................................................................................................... 12 5.1 MENDELIAANSE GENETICA......................................................................................................... 13 5.1.1 Gregor Mendel: De grondlegger van de genetica............................................................13 5.2 EXPERIMENTEREN MET KRUISINGEN: DE ONTDEKKING VAN MENDEL..................................................... 14 5.2.1 Monohybride kruisten & dominantie.............................................................................15 5.2.2 Codominantie & intermediaire overgeving.....................................................................16 5.2.3 Verklaring van de resultaten van de kruisingsexperimenten............................................17 5.3 WETTEN VAN MENDEL VOOR MONOHYBRIDE KRUISTEN..................................................................... 18 5.4 UNIFORMITEITSWET................................................................................................................. 18 5.5 SPLITSINGSREGEL................................................................................................................... 19 2  5.6 ERFELIJKE ZIEKTE: DNA & CHROMOSONEN.................................................................................... 19 5.6.1 Erfelijke ziektes door een abnormaal aantal chromosonen............................................20 5.6.2 Anderre syndromen door abnormaal aantal chromosomen...........................................20 5.7 AUTOSOMAAL RECESSIEVE ERFELIJKE ZIEKTES................................................................................. 21 5.7.1 Voorbeeld: taaislijmziekte (mucoviscidose)..................................................................21 5.7.2 Hoe werkt autosomaal recessieve overgeving?.............................................................21 5.8 AUTOSOMAAL DOMINANT ERFELIJKE ZIEKTES................................................................................... 22 5.8.1 De ziekte van Huntington.............................................................................................22 5.8.2 Achondroplasie (dwerggroei)........................................................................................22 5.9 DE MAAKBARE MENS................................................................................................................ 23 5.10 BEGRIPPENLIJST..................................................................................................................... 24 6 EVOLUTIETHEORIE............................................................................................................... 26 6.1 DE THEORIE........................................................................................................................... 26 6.1.1 Darwin & zijn theorie....................................................................................................27 6.1.2 Natuurlijke selectie: het geheim voor overleving............................................................27 6.1.3 Evolutietheorie vandaag...............................................................................................31 6.1.4 Selectiedruk voor de mens...........................................................................................32 6.1.5 Kunstmatige selectie...................................................................................................33 6.1.6 Darwin in de stad.........................................................................................................33 6.2 “A LIFE ON OUR PLANET” VAN DAVID ATTENBOROUGH.................................................................... 34 6.2.1 Hoe menselijke activiteiten de biodiversiteit en ecosystemen beïnvloeden, met reflectie op mogelijke oplossingen............................................................................................................34 6.2.2 Reflectie op de boodschap van David Attenborough + acties voor een duurzame toekomst 36 7 CONVERSE IN DE WETENSCHAP........................................................................................... 37 7.1 DE INVLOED VAN DE DIGITALE WERELD.......................................................................................... 37 7.2 KRITISCH DENKEN ONDERWIJZEN: DE FLICC- METHODE..................................................................... 37 7.2.1 FLICC: de 5 technieken van wetenschapontkenning......................................................37 7.2.2 Hoe pas je flicc toe in de klas?......................................................................................38 7.3 EVOLUTIETHEORIE................................................................................................................... 38 7.3.1 Creationisme & intelligent design.................................................................................38 7.3.2 Taak als leerkracht: evolutietheorie onderwijzen, rekening houden met overtuigingen.....39 7.3.3 Het spanningsveld tussen geloof en wetenschap..........................................................39 7.3.4 Hoe bespreek je de evolutietheorie in de klas?..............................................................40 3 1 Wetenschappen in PAV 1.1 Ontstaan Wetenschappelijke ET voor PAV zijn geïntroduceerd in 2019 na de hervorming. à Doel = om lln te voorzien van de nodige basiskennis & vaardigheden in wetenschap. o = Gebaseerd op Europese aanbevelingen voor sleutelcompetenties voor levenslang leren. o Focus op breed inzetbare wetenschappelijke geletterdheid. Belangrijke pijlers van de ET blijven: o probleemoplossend vermogen o creativiteit o kritisch denken. Bovenstaande competenties worden geïntegreerd in secundaire leerplannen + zijn centraal in Europese & Vlaamse onderwijsdoelen. 2 Wetenschappelijke geletterdheid Wetenschappelijke geletterdheid = begrijpen, toepassen en kritisch evalueren van wetenschappelijke concepten. à 3 hoofdcomponenten: o Fenomenen wetenschappelijk verklaren. (kunnen uitleggen) o Evalueren & opzetten van wetenschappelijk onderzoek. (hypothese) o Data en bewijzen wetenschappelijk interpreteren. (kunnen analyseren) PISA-toetsen meten wetenschappelijke geletterdheid van jongeren. Daling van gemiddelde score à = toenemende prestatiekloof. o Samenhang tussen sociaaleconomische achtergrond & prestaties; Vernieuwde ET focussen op wetenschappelijke geletterdheid verbeteren. à Specifieke eindtermen in 1ste graad & verdere verfijning in 2e + 3e graad. 4 2.1 Bouwstenen in de ET Inzicht in de bouw, structuur & eigenschappen van materie in levende & niet- levende systemen: o basiskennis van atomen, moleculen en chemische reacties. Inzicht in verschijningsvormen van energie & interacties met materie: o begrip van kinetische & potentiële energie + gevolgen van deze interacties. Inzicht in basiseigenschappen van levende systemen: o celstructuren & biologische processen zoals fotosynthese + voortplanting. Bouwstenen vormen basis voor wetenschappelijke ET in het secundair onderwijs. o Eerste graad: nadruk op basisconcepten van materie, energieoverdracht & levende organismen. o Tweede graad: verdieping van kennis over chemische reacties, energieprocessen, ecologie & celstructuren. o Derde graad: focus op complexe wetenschappelijke concepten zoals moleculaire structuren, duurzaamheid en genetica; voorbereiding op toepassing van kennis op actuele vraagstukken. 2.2 TVO à Taalgericht vakonderwijs Taalgericht vakonderwijs = cruciaal, vooral in wetenschappen met abstracte taal. Stop o Focus op het ondersteunen van leerlingen bij wetenschappelijke taal in lijn met de ET. o à LK krijgen hulpmiddelen om via context, interactie en taalsteun concepten om termen te verduidelijken. 2.3 Interdisciplinariteit Wetenschappen = vaker met andere vakken (vb. technologie of wiskunde) o Weerspiegeld in de ET + moedigs geïntigreerde projecten aan om het leren relevante & praktischer te maken. ET 2019 nu minder relevant 5 3 Wetenschapsdidactiek In de ET wordt de nadruk geleg op een onderzoekende houding à Stimuleert het wetenschappelijke denken + het begrijpen van de wereld 3.1 Onderzoeksmethode OVUR- methode à goed om wetenschappelijke processen te vereenvoudigen + een gestructureerdere aanpak Vernieuwde ET benadrukken een diepere kritische houding + inzichten = crutiaal om lln voor te bereiden op complexe uitdaginen in het dagelijks leven 4 Onderzoekend leren Wetenschappelijke geletterdheid & probleemoplossend vermogen staan centraal à Lln vergroten hun kennis door zelf wetenschappelijke vraagstukken te ontdekken & onderzoeken. Studies & boeken: o "Onderzoekend leren stimuleren: effecten, maatregelen & principes" door Jetje De Groof, Vincent Donche & Peter Van Petegem: Bespreekt theorie & praktische maatregelen voor onderzoekend leren in de klas. o "Leren is onderzoeken" door Kristof Van de Keere & Stephanie Vervaet: Richt zich op concrete voorbeelden & de toepassing van wetenschap in het onderwijs. 4.1 Onderzoekend leren in PAV Onderzoekend leren = gericht op het zelfontdekkend denken bij lln ipv reproducren van feiten. Een leeromgeving creëren volgense de meest recente wetgeving + ET waarin: o Actieve kennisconstructie wordt bevorderd o Samenwerkend leren wordt ondersteund o Diverse contexten worden gebruikt (=toegepast in realistische senario’s 4.1.1 Wetgevings- en beleidsaanpassingen Departement Onderwijs & Vorming heeft belsoten dat onderzoekend leren verder gaat dan enkel theoretische kennis. Dit betekend: 6  o Meer aandacht voor experimenten & zelfstandig leren à focus op een onderzoekende houding ontwikkelen o Onderzoeksvragen uit de leefwereld van de lln te voorzien 4.1.2 Wat houdt dit in voor de leerlingen? Sociaal- constructivisme = leren van het actief construeren, ipv het passief ontvangen van info. o Leren met authentieke situaties + verder bouwen op voorkennis o à niet alleen zelfstandig experimenteren, maar ook reflecteren op het resultaat & proces. o Betekenisvolle opdrachte stimuleert probleemoplossende vaardigheden + creatief denken. à = belangrijk voor de ET 4.1.3 Wat is de taak van de leerkracht? Leeromgeving creëren waarin de lln zelfstandig kunnen werken, maar worden begeleid waar nodig. 4 niveaus van ondersteuning afhankelijk van de vaardigheden + zelfstandigheden van de lln: o Niveau 0: klasieke onderwijsaanpak o Niveau 1: gestrucutreerd onderdzoekend leren o Niveau 2: begeleid onderzoekend leren o Niveau 3: zelfstandig onderzoekens leren 4.1.4 Voorwaarde voor een succesvolle leeromgeving Succesvol onderzoeken leren realiseren?: o Doelmatigheidbeleving à de opdracht moet uitdagens, maar haalbaar zijn (= lln voelen zich competent) o Veilig lesklimaat à fouten mogen gemaakt worden + vragen mag je stellen = vergroot vertrouwen van de lln + moedigt hen aan om risico’s te nemen in het leerproces. o Nuttigheid à Leerinhoud moet relevant zijn + beleving in het leerproces moet centraal staan. Zo kan je lln effectief begeleiden in hun leerproces Doel ≠ kennis bij brengen, maar ook hoe ze denken & handelen 7 4.2 Verschillende fasen van onderzoekend leren Onderzoekend leren komt overeen met OVUR binnen PAV & de empirische cyclus van wetenschappers. o à Start met een onderzoeksvraag + het opstellen van een hypothese. o Voer het onderzoek uit + interpreteer de resultaten. Het proces = cyclisch & eindigt niet à nieuwe vragen kunnen ontstaan na de interpretatie van resultaten. 9 categorieën onderzoeksvaardigheden worden doorheen de cyclus ingeoefend: o ///// 4.2.1 Voorbeelden van wetenschappelijk denken Verschillende stappen o Oriënteren à Een lln vraagt zich iets af o Voorbereiden à lln stelt de hypothese o Uitvoeren à Experiment wordt opgezet o Reflecteren à resultaten worden geanalyseerd à Helpt diepere inzichten te verwerven in een wereld waarin kritisch denken centraal staat. Integreren van het OVUR- model & de empirische cyclus stimuleert betrokkenheid in hun eigen leerproces. 4.2.2 Oriënteren in onderzoekend leren Lln worden uitgedaagd om een wetenschappelijke vraagstelling te formuleren à blijft vaak een uitdaging om een afgebakende + duidelijke onderzoeksvraag te formuleren. In deze fase komen 3 essentiële vaardigheden naar voren: o Wetenschappelijke problemen herkennen & vragen stellen o Voorspellen à Doel = dat lln nadenken over het mogelijke resultaat van hun onderzoek voor ze hieraan beginnen. o Hypothes opstellen à dwingt lln hun veronderstellingen expliciet te maken met variabelen die onderzocht worden 8  4.2.3 Voorbereiden in onderzoekend leren Lln moeten een plan opstellen om hun onderzoeksvraag te beantwoorden o Lln denken na over het juiste onderzoeksdesign om de hypothese te testen. à Onderzoeksdesign hangt af van de beschikbaren middelen o Niet alleen kennis vergaren, maar ook mee omgaan in de praktijk 5 manieren om bewijs te verzamelen, afhankelijk van de onderzoeksvraag: Experiment 1variablele wordt gemanipuleerd, andere blijven constant Observatie bestuderen van verschijnselen in hun natuurlijke omgeving zonder tussenkomst Gevalsstudie diepgaande analyse Interview verzamelen van info ( vragen aan experts) Literatuuronderzoek analyseren bestaand onderzoek om tot nieuwe inzichten te komen Veel voorkomende valkuil = o lln die onbewust hun experiment manipuleren o meenemen van te veel niet-relevante variabele (= verwarring + onnauwkeurig werk. 4.2.4 Uitvoeren in onderzoekend leren Lln gaan aan de slag om een antwoord te vinden op de gestelde vraag o = gegevens verzamelen, organiseren & analyseren Manieren om bewijsmateriaal te verzamelen: o Observaties te doen o Notities te nemen o Data te registreren met meetinstrumenten Belangrijk = lln begeleiden in het correct registreren & organiseren van hun belevingen. 2 belangrijke onderzoeksvaardigheden komen naar voren: o Onderzoeken & waarnemen o Vastleggen van onderzoeksresultaten ( met behulp van tabellen, grafieken, schema’s,… = vusualiseren + registreren)) 9 4.2.5 Reflecteren on onderzoeken leren Lln moeten een verklaring formileren op basis van hun onderzoektsvraag. o Lln moeten deze bevindingen kunnen comunicere & rapporteren o Een objectieve verklaring opstellen = moeilijk voor de lln o Lln zijn geneigd om hun onderzoeksvraag te manipuleren/ conclusie te trekken die niet wordt ondersteund door de verzamelde date. Balangrijk dat lln reflecteren over hun onderzoeksproces à 2 onderzoeksfase: o Analyseren & intrepeteren van data à hypothese bevestigen/ontkrachtigen o Evalueren & conclusie formulerenà reflectief proces (voldeet het aan de verwachtingen?) 4.3 Comuniceren: een doorlopende vaardigheid Communiceren à een vaardigheid die de hele cyclus aanwezig is. o Begin: stellen van vragen o Einde presenteren van resultaten Onderzoeksfase vaardigheden Leeractiviteiten Oriënteren Watenschappelij Vragen probleem herkennen & formuleren vragen stellen Voorspellen Eigen kennis activeren Hypothese formuleren Variabelen benoemen, als- dan relatie beschrijven Voorbereiden Plannen Onderzoek plannen + opzetten Uitvoeren Onderzoeken Observeren Vastleggen Data verzamelen, onderzoeksreslutaten strucutreren + notities maken 10  Reflecteren Data analyseren & Data synthetiseren conclusie formuleren & besluit trekken Uitkomsten rapporteren + kritisch reflecteren Communiceren à in alle fase 4.4 Ondersteuning bij problemen in onderzoekend leren Bepaalde leerlingen worstelen met onderdelen die gelinkt zijn aan 3 kernelementen: o Interpretatieve ondersteuning à toegang tot nieuwe kennis vergemakkelijken door voorkennis te activeren o Experimentele ondersteuning à Assisteer al LK + help de lln met het kritische denken zodat ze tot doed gefundeerde conclusies komen. o Relatieve ondersteuning à Help lln inzicht te krijgen over hun eige leerstrategiën = vergroot zelfregulatie + stimuleert het zelfstandig leren 4.4.1 Wetenschappelijke theorie & falsifieerbaarheid Theorie = enkel waardevol als ze falsifieerbaar is. o Flasifieerbaar = theorie kan verworpen worden door middel van methodologisch correct onderzoek. Voorbeeld: Het vallen van objecten o Stap 1: de onderzoeksvraag o Stap 2: hypothese formuleren o Stap 3: experimenten uitvoeren à Verschillende keren o Stap 4: Conclusie & reflectie à Door lln al doende fouten te laten ontdekken, vergroot je hun inzicht + bevorderd academische groei 4.4.1.1 6 principes om onderzoekend leren optimaal te ondersteunen 6 principes die helpen om van onderzoekend leren een succes te maken: o Sluit aan op de voorkennis & de leerfwereld van je lln o Bied ruimte voor actieve deelname & herhaling o Stem de onderwijsanpak af op de mate van zelfsturing van je lln 11  o Ondersteun op interpretatieve, experimentele & reflectieve wijs o Deel begeleiding & ondersteuning o Evalueer doelstreffend 4.5 Evaluatie in PAV wetenschappen Belangrijk om duidelijk te weten welk LD geëvalueerd wordt. Evaluatiemethoden à Niet voldoende om alleen proefjes uit te voeren of samenvattingen te gebruiken. o Nadruk ligt op het verwerven van inzicht, niet op het reproduceren van feiten. o Lln moeten de opgedane kennis kunnen toepassen in een andere context. à Lln moeten de leerstof begrijpen & inzicht krijgen in waarom een concept belangrijk is + hoe het in hun dagelijks leven voorkomt. 3 soorten vragen bij het evalueren van lln: o Contextvrije vragen à = reproductieve vragen o Vragen in analoge context à vergelijkbaar met lesvragen o Vragen in een nieuwe context à moeilijkste vragen = waar PAV naar streeft, omdat het diepere inzichten van lln toets. lln worden beter in het overbrengen van kennis naar contexten o = metacognitieve vaardigheden o ET geven meer aandacht aan feitenkennis à conceptuele kennis = centraal in PAV. evaluaties opstellen die conceptuele kennis toetsen + beoordelen of lln deze kennis kunnen overbrengen naar nieuwe situaties. = belangrijk Onderzoekend leren = dynamische & flexibele nodig o à Sluit aan bij de ET waar: het “wat, waarom & hoe” centraal staan. 4.6 Evaluatie binnen wetenschappen (PPT) 4.6.1 Waarom evalueren? Om llln in hun onderwijsleerproces optimaal te begeleiden. Om als team te reflecteren op pedagogisch didactisch handelen. Om lln te adviseren & oriënteren in schoolloopbaan. Om lln te attesteren & kwalificeren. 4.6.2 Pijlers van evaluatie Geïntegreerde evaluatie, transparantie, reproduceerbaarheid, representativiteit, eerlijkheid, betrokkenheid, authenticiteit, cognitieve complexiteit, verantwoording, impact 12 4.6.3 Hoe wetenschappen evalueren? Leerplan à Verwachtingen voor evaluatie. Taxonomie van Bloom à Houvast voor selecteren van werkvormen en evaluatie. 4.6.4 Wat is evalueren binnen PAV? Niet Geen pure reproductie feiten, geen gebruik formules Wel Goede opgestelde toetsvragen, observatie tijdens uitvoeren van proefjes, inzetten van kijkwijzers en rubrics om vaardigheden en attitudes te evalueren à Niet altijd proefjes evalueren: mss groepswerk, of organisaitebekwaamheid 4.6.5 Wat is een goede vraag? 7 voorwaarden om een ‘goede vraag’ te fomuleren Leerplandoelstelling Formulering: duidelijk, eenduidig, realistisch Opmaak: verzorgd Visualisering: figuur, foto Context: toepassing, betekenisvol Cognitief niveau Onderzoeksvaardigheid 5 Erfelijkheid 5.1 Mendeliaanse genetica Erfelijkheidsleer/ genetica = bestudeerd hoe kenmerken & ziektes van ouders op kinderen worden doorgegeven. 5.1.1 Gregor Mendel: De grondlegger van de genetica Monnik uit Brno à deed experimenten met erwteplanten o Ontdekte regels van erfelijkheid door te kijken hoe eigenschappen (vb.kleur) werden doorgeggeven. o Deze eigenschappen werden op een voorspelbare manier doorgegeven Wet van Mendel = zijn bevindingen o Bleef redelijk onbekend o Werd herontdekt in 1900 door andere wetenschappers 13 5.2 Experimenteren met kruisingen: de ontdekking van Mendel Mendel onderzoekte: ‘Hoe eigenschappen werden doorgegeven van de ene generatie op de andere.’ à Toen wist men nog niet dat chromosomen dagers van erfelijkheid waren. o Studiemateriaal: Tuinerwt (= Pisum sativum) o Voordelen: Makkelijk te kweken, korte generatieduur (+/- 2 maanden), mogelijkheid tot zelfbestuiving & kunstmatige kruisbestuiving + variëteiten. o Variëteiten: Ronde of hoekige zaden, gele of groene zaden, gladde of ingesnoerde peulen, gele of groene onrijpe peulen,… Zuivere rassen: Planten die bij zelfbestuiving steeds planten voortbrengen die op het ouderlijke type lijken (bv. planten met gele zaden geven alleen planten met gele zaden voort). Experimenten: o Start: Kruising van 2 zaadvaste variëteiten die in 1 eigenschap verschilden (kleur van de zaden). o Ouderlijke generatie (P-generatie): Gele zaden vs. groene zaden. o 1ste dochtergeneratie (F1-generatie): Alleen gele zaden in de nakomelingen. o Vervolg: Mendel liet de F1-generatie opgroeien en voerde kruisbestuiving uit tussen deze zusterplanten. Resultaat: Zowel gele als groene zaden in een verhouding van ca. 3:1. Zelfbestuiving F1-generatie: Opnieuw gele & groene zaden in dezelfde verhouding van 3:1. Conclusie: § à Gele kenmerk = dominant § à groene kenmerk = recessief o Betekenis: Eigenschappen worden volgens vaste patronen doorgegeven, basis voor de wetten van de genetica zoals de splitsingsregel. Schema à toont opeenvolgende generaties (P, F₁, en F₂) + hoe de kleuren van de zaden zich verdelen in de nakomelingen 14 Stap 1: P-generatie (= ouderlijke generatie) Wat? à Mendel kruiste 2 zaadvaste planten: o 1 plant met gele zaden (dominant) o 1 plant met groene zaden (recessief) Resultaat? à Alle nakomelingen = gele zaden Stap 2: F₁- generatie (= 1ste dochtergeneratie) Wat? à Mendel liet de F₁- generatie groeien + voerde zelfbestuiving uit (kruisbestuiving van zichzelf of hun zusterplanten) Resultaat? à F₂ – generatie = groen + gele zaden = 3 gele zaden + 1 groene Verklaring: o Dominant & recessief Gele allel = dominant Groene allel = recessie à plant met min. 1 geel allel = altijd gele zaden o Verhouding in de F₂- genteratie F₂-generatie verhouding gele & groene zaden = 3:1. Komt omdat de genen op een voorspelbare manier combineren Nakomelingen: § 25% = homozygoot geel (GG) (gele zaden). § 50% is heterozygoot geel (Gg) (gele zaden). § 25% is homozygoot groen (gg) (groene zaden). à Vormt de basis voor Mendel’s splitsregel: Erfelijke kenmerken worden doorgegeven via genen in een vaste verhouding. Dominante kenmerken overheersen à recessieve kenmerken kunnen opduiken in de volgende generaties. 5.2.1 Monohybride kruisten & dominantie F₁- generatie planten = hybriden of bastaarden à zij niet meer zaadvast o Nakomelingen ≠ identiek aan de ouderplanten Experiment à 1 kenmerk onderzocht (kleur) = monohybride kruising 15  Waarom hebben alle planten in de F1-generatie hetzelfde kenmerk (gele zaadkleur), terwijl de ouderplanten verschillen (gele en groene zaden)? Hypothesen: o De dochtergeneratie erft zowel de gele als de groene zaadkleur van de ouders, maar slechts 1 van beide komt tot uiting. o De zaadkleur wordt alleen bepaald door de eicel & niet door de spermakern. Testen van Hypothese 2 à Kruising omdraaien (eicellen van een groene plant bevrucht met stuifmeel van een gele plant). o Resultaat = F1-generatie heeft uitsluitend gele zaden. o Conclusie: Hypothese 2 = niet correct Reciprociteitsregel = Het kenmerk in de F1-generatie blijft hetzelfde, ongeacht of het van de vader of moeder komt. o Conclusie: Hypothese 1 blijft over als juiste hypothese. Genetische termen à Gele kenmerk = dominant, groene kenmerk = recessief. 5.2.2 Codominantie & intermediaire overgeving Er is niet altijd een duidelijke dominantie Codominatie of intermediaire overgeving = Eigenschappen van beide ouders komen tot uiting à tussenvorm Voorbeeld à Wonderbloem (=erft op eeencodominante manier) o Rode bloemen + witte bloemen = Roze bloemen o F1- generatie = 100% roze bloemen o F2-generatie = 50% roze bloemen, 25% witte bloemen & 25% rode bloemen Kort samengevat: Monohybride = 1 kenmerk overheerst (àdominant) Codominanite = beide eigenschappen komen tot uiting (àtussenvorm) 16 5.2.3 Verklaring van de resultaten van de kruisingsexperimenten Kennis in Mendel's tijd: Weinig bekend over cellen en erfelijkheidsmechanismen. Huidige kennis: o Erfelijke eigenschappen worden bepaald door genen. o Genen liggen in een lineaire volgorde op chromosomen. o Chromosomen komen in paren voor in lichaams- en kiemcellen. o Elk paar bestaat uit homologe chromosomen met dezelfde genen op dezelfde positie. o Uitzondering: Geslachtschromosomen bij mannen (1 X- en 1 Y- chromosoom). Allelen = genen die een kenmerk bepalen, kunnen in verschillende vormen voorkomen (allelen). o Vb: Zaadkleur bij erwten wordt bepaald door 1 gen met 2 allelen. § 1 allel bepaalt de gele kleur. § 1 allel bepaalt de groene kleur. 5.2.3.1 Genotype & fenotype Genotype = genetische samenstelling van een organisme à voorbeelden: o Een zaadvaste plant met gele zaden à genotype GG (homozygoot voor geel). o Een zaadvaste plant met groene zaden à genotype gg (homozygoot voor groen). o Een plant die een geel & een groen allel erft à genotype Gg (heterozygoot). Het gele allel (G) = dominant over het recessieve groene allel (g). o à Planten met het genotype Gg hebben ook gele zaden. Fenotype = beschrijft de uiterlijke verschijningsvorm van een organisme. à Voorbeeld: o Genotype GG of Gg = Plant ziet er geel uit. o Genotype gg = Plant ziet er groen uit. Genotype & fenotype onderscheiden volgens Mendel Genotype ¯ Fenotype ¯ GG Gele zaden Gg Gele zaden gg Groene zaden 17  5.2.3.2 Codominante overerving Codominantie overerving= als geen van de allelen volledig overheerst ontstaat er een tussenvorm. à Gebotype wordt aangeduidt met een hoofdletter + index. à Vb: bij de wonderbloem (= R1 voor rood & R2 voor wit) Wanneer deze roze planten zichzelf bestuiven, ontstaat een 1:2:1-verhouding in de F2-generatie: o 25% rood (R₁R₁) o 50% roze (R₁R₂) o 25% wit (R₂R₂) Kort samengevat: Erfelijkheid: o Bepaald door genen, die in verschillende vormen (allelen) kunnen voorkomen. o Samenstelling van allelen (genotype) bepaalt de verschijningsvorm (fenotype). Mendel’s experimenten: o Gele allel is dominant, groene allel is recessief. o à Voorspelbare verdeling van kleuren in de F2-generatie. Codominantie: o Soms zien we een tussenvorm, zoals roze wonderbloemen. 5.3 Wetten van Mendel voor monohybride kruisten Wetten van Mendel beschrijven hoe kenmerken van ouder op nakomeling worden doorgegeven o = Monohybride kruising: een kruising waarbij 1 kenmerk wordt onderzocht 2 belangrijke regels worden afgeleid: o Uniformiteitswet o Splitsingregel 5.4 Uniformiteitswet Bij kruising van 2 homozygote individuen (zaadvaste of raszuivere planten) die in 1 kenmerk van elkaar verschillen = alle nakomelingen in de F1-generatie identiek. o Bij dominantie: Alle nakomelingen hebben het kenmerk van de ouder met het dominante kenmerk o Bij codominantie: De nakomelingen vertonen een tussenvorm 18  Reciprociteitsregels = het maakt niets uit welke ouder welk kenmerk draagt, omdat het erfelijke patroon hetzelfde blijft. 5.5 Splitsingsregel Bij dominantie de F2 -generatie, hier worden de kenmerken wan de grootouders weer zichtbaar (verhouding = 3:1) o 3 delene dominant kenmerk o 1 deel vertoont hrt fecissieven kenemrk Bij coddominantie in de F2- generatie verschijnen 3 fenotypen(verhouding = 1:2:1) o 1 deel met het kenmerk van de ene ouder o 2 delen met de tussenvorm o 1 deel met het kenmerk van de andere ouder. Kort samengevat: Uniformiteitswet: Bij een kruising van 2 raszuivere planten die verschillen in 1 kenmerk (bv: zaadkleur), zijn alle nakomelingen in de F1-generatie identiek. Splitsingsregel: In de F2-generatie verschijnen de kenmerken van de grootouders terug in een voorspelbare verhouding: o 3:1 bij dominantie. o 1:2:1 bij codominantie. Erfelijke kenmerken: o Bepaald door genen die zich op chromosomen bevinden. o Elk gen komt in 2 kopieën (allelen) voor: 1 van de vader & 1 van de moeder. o Homozygoot: 2 identieke allelen (bijvoorbeeld AA of aa). o Heterozygoot: 2 verschillende allelen (bijvoorbeeld Aa). 5.6 Erfelijke ziekte: DNA & chromosonen In DNA & chromosonen zit erfelijk materiaal à Onderzoekers proberen erfelijke ziektes op te sporen door het DNA & de chromosomen te bestuderen. Erfelijke ziektes kunnen ontstaan door: o Een abnormaal aantal chromosomen. o Genen die recessief of dominant worden doorgegeven. o Geslachtsgebonden genen. 19 5.6.1 Erfelijke ziektes door een abnormaal aantal chromosonen Normaal aantal chromosonen: 46 chromosonen à opverdeeld in 23 paren o Meer of minder? à Kan leiden tot erfelijke ziektes of afwijkingen 5.6.1.1 Syndroom van Down Oorzaak = 47 chomosonen ipv 46 à nummer 21 = 3x aanwezig Trisomie 21 = zo noemt het feit dat chromosoon 21 3x aanwezig is. Uiterlijke gevolgen: o Huidplooi over de binnenkant van hun ogen o Platte neus, dikke tong à moeilijk spreken o Lager IQ kan gemiddeld Kansen à kindje met Down o Mama -30 à 1 op 3000 o Mama +45 à 1 op 40 5.6.2 Anderre syndromen door abnormaal aantal chromosomen 5.6.2.1 Turner syndroom Oorzaak: 1 X-chromosoom ontbreekt à Enkel bij vrouwen!! Kansen: 1 op 2000 vrouwen wordt hiermee geboren Uiterlijke gevolgen: o Kleine lichaamslengte o Onvruchtbaarheid o Problemen met ontwikkeling secundaire geslachtskenmerken? 5.6.2.2 Klinefelter syndroom Oorzaak: 3 geslachtschromosomen (1y & 2x) à Enkel bij mannen!! Kansen: 1 op 500 mannen Uiterlijke kenmerken: o Onvruchtbaarheid o Minder spierontwikkeling & borstvorming o Soms later testosterongehalte o XXY syndroom Kort samengevat: Normaal aantal chromosonen: 46 chromosonen à opverdeeld in 23 paren o Meer of minder? à Kan leiden tot erfelijke ziektes of afwijkingen 20 5.7 Autosomaal recessieve erfelijke ziektes Word doorgegeven à een defect gen op 1 van de 1ste 22 chromosomenparen. Recessief = ontstaat alleen als een kind het defecte gen van beide ouders erft. Als een kind slechts 1 defect gen erft = drager: o Dragers hebben de ziekte niet. o Het gezonde gen compenseert het defecte gen. o Dragers kunnen de ziekte wel doorgeven aan hun kinderen. 5.7.1 Voorbeeld: taaislijmziekte (mucoviscidose) Meest voorkomende dodelijke erfelijke ziekte à Levensverwachting = 30 jaar Oorzaak: defect op chromosoom 7 àtransport van chloride in het lichaam is verstoord. Gevolgen: o Infecties/longontstelingen veroorzaakt o Problemen met spijsvertering o Verlies van zout via zweet kan leiden tot een zonnensteek (= gevaarlijk) Kans: o 1 op 2000 geboren met mucovicidose o 1 op 25 Europeanen = drager 5.7.2 Hoe werkt autosomaal recessieve overgeving? Autosomaal = ziekte ≠ geslachtsgebonden + defect ligt op 1 van de chromosomen 1 tot & met 22. Recessief: o ontstaat alleen als een kind 2 defecte genen erft (van elke ouder 1) o Een kind met 1 defect gen = drager. § Hebben de ziekte niet à kunnen het defecte gen doorgeven. Kansen bij dragers veroorzaakt: o 25% kans op een kind met taaislijmziekte. o 25% kans op een volledig gezond kind dat geen drager is. o 50% kans op een gezond kind dat wel drager is. Voorbeeld: (gezonde gen = genotype A/ defecte gen = genotype a) o aa met taaislijmziekte. o AA volledig gezond kind dat geen drager is. o Aa gezond kind dat wel drager is. Kort samengevat: Worden doorgegeven wanneer een kind 2 defecte genen erft, 1 van elke ouder. Dragers hebben de ziekte niet à kunnen het defecte gen wel doorgeven. Kans op een kind met de ziekte = 1 op 4 als beide ouders drager zijn. Taaislijmziekte = toont aan hoe een defect gen grote gevolgen kan hebben, zelfs als veel dragers zich er niet van bewust zijn. 21 5.8 Autosomaal dominant erfelijke ziektes Word doorgegeven à een defect gen op 1 van de 1ste 22 chromosomenparen. Overgeving = dominant à ziekte ontstaat als 1 ouder het defecte gen doorgeeft. 5.8.1 De ziekte van Huntington Neurologische aandoening die geleidelijk hersencellen vernietigt. Oorzaak: afwijkend gen op chromosoom 4 à herhaling in DNA Gevolgen: problemen met beweging, denken & gedrag o à 1ste symptomen veschrijnen tussen de leeftijd van 35 & 45 jaar o Vanaf 1ste symptomen = 10 – 20 jaar tot deze persoon overlijdt Kans: 50% als 1 van je ouders de ziekte heeft Voorbeeld: Je papa heeft deze ziekte à (gezonde gen = genotype h/ defecte gen = genotype H) o H = 50% kans om de ziekte te erven + te ontwikkelen o H = 50% kans om het gezonde gen te erven + gezond te blijven 5.8.2 Achondroplasie (dwerggroei) Gevolg: te korte armen & benen, normaal bovenlichaam + hoofd Kans: 1 op 10.000 Alle mensen met achondroplasie zijn heterozygoot (genotype Aa), omdat: o Homozygote mensen met het defecte gen (AA) ernstige gezondheidsproblemen hebben & meestal al voor de geboorte sterven. o Mensen zonder achondroplasie homozygoot recessief (aa) zijn & het normale groeigen hebben. Voorbeeld: Als 1 ouder achondroplasie heeft (genotype Aa) & de andere ouder normaal is (genotype aa) = de kans: o 50% dat het kind achondroplasie heeft (Aa). o 50% dat het kind normaal is (aa). 22  Als beide ouders achondroplasie hebben, kan het kind: o 25% kans hebben om normaal te zijn (aa). o 50% kans hebben om achondroplasie te hebben (Aa). o 25% kans hebben om homozygoot voor het defecte gen te zijn (AA) = dodelijk. Kort samengevat: Autosomaal dominante ziektes: o Ontstaan als iemand 1 defect gen erft. o Kunnen worden doorgegeven door 1 ouder. o Voorbeeld à Ziekte van Huntington: Kans op overerving = 50% als een ouder het defecte gen heeft. Achondroplasie: o Alle mensen met de ziekte zijn heterozygoot. o Homozygote genotype = meestal fataal. 5.9 De maakbare mens 1990 project à menselijk lichaam volledig in kaart brengen. Tegenwoordig kan je je DNA binnen enkele uren laten analyseren Voordelen Ethische vragen Voorspellen van ziektes Is het ethisch verantwoord om DNA te manipuleren? Dragerschapstests Moeten we mensen kunnen klonen? Gepersonaliseerde Creëren we een ongelijke samenleving waarin alleen rijke geneesmiddelen mensen toegang hebben tot deze technieken? Genmanipulatie Willen we een wereld waarin iedereen "supergezond" is, of leidt dit tot een verlies aan diversiteit? 23  5.10 Begrippenlijst Begrip Definitie P- generatie = de ouderlijke generatie F1- generatie = de eerste dochtergeneratie F2- generatie = de afstammelingen uit kruisingen tussen individuen van de F₁- generatie. Cross- pollination = wanneer stuifmeel van de ene plant naar de bloem van een andere plant gaat. Dit helpt planten door verschillende eigenschappen te combineren & sterker te worden. (kan door wind, water, insecten of andere dieren) Self- pollination = wanneer stuifmeel van een bloem naar de stamper naar een andere bloem op dezelfde plant gaat. De plant kan zichzelf bevruchten zonder hulp van buitenaf, zoals wind of insecten. Cel = het kleinste onderdeel van een organisme dat alle genetische informatie van dat organisme bevat. DNA = het biologische macromolecuul dat in alle levende cellen de basis vormt van erfelijkheid. Het bevat de genetische instructies voor de ontwikkeling, werking, groei en voortplanting van organismen. DNA bestaat uit twee strengen die een dubbele helix vormen. Genen = het onderdeel van een chromosoom waarin de DNA-info of aanleg tot een bepaald erfelijk kenmerk aanwezig is. Chromosomen = structuren in de celkern die DNA bevatten. Ze dragen genetische informatie die nodig is voor de groei, ontwikkeling & werking van een organisme. Mensen hebben 46 chromosomen, gerangschikt in 23 paren. Geslachtschromosomen = chromosomen die het geslacht van een organisme bepalen. Bij mensen zijn er 2 soorten geslachtschromosomen: X & Y. Voortplanting van de mens Gregor Mendel = een monnik & wetenschapper die bekend staat als de grondlegger van de genetica. Hij ontdekte de regels van erfelijkheid door experimenten uit te voeren op erwteplanten. Erfelijkheid = erfelijke eigenschappen worden bepaald door genen, die in een lineaire volgorde op de chromosomen liggen. 24 Dominant allel = een allel waarvan het kenmerk tot uiting komt in het fenotype zowel bij een homozygoot als bij een heterozygoot genotype. à = een overheersend allel. Recessief allel = een allel dat enkel in een homozygoot genotype tot uiting komt in het fenotype. Homozygoot = dat een organisme 2 identieke kopieën van een gen heeft, 1 van elke ouder. Heterozygoot = dat een organisme 2 verschillende kopieën van een gen heeft, 1 van elke ouder. Fenotype = beschrijft hoe een organisme er daadwerkelijk uitziet, oftewel de uiterlijke verschijningsvorm. Genotype = genetische samenstelling van een organisme. Uniformiteitswet = bij een kruising van 2 homozygote individuen (zaadvaste of raszuivere planten) die slechts in 1 kenmerk van elkaar verschillen, zijn alle nakomelingen in de eerste generatie (F1) identiek. à komt doordat de nakomelingen allemaal hetzelfde kenmerk vertonen. Splitsingswet = voorspelt hoe eigenschappen zich in nakomelingen verdelen. Codominatie = sommige kenmerken kunnen de eigenschappen van beide ouders samen tot uiting komen in een tussenvorm = codominantie of intermediaire overerving. Intermediaire overerving = sommige kenmerken kunnen de eigenschappen van beide ouders samen tot uiting komen in een tussenvorm. Autosomaal recessieve = worden doorgegeven wanneer een kind twee defecte genen erft, erfelijke ziektes één van elke ouder. Dragers hebben de ziekte niet, maar kunnen het defecte gen doorgeven. (defect gen in de 1ste 22 chromosomenparen) Autosomaal dominante = worden doorgegeven als iemand 1 defect gen erft. Dit betekent dat erfelijke ziektes de ziekte kan worden doorgegeven door 1 ouder. Taaislijmziekte Of mucoviscidose = de meest voorkomende dodelijke erfelijke ziekte. De ziekte wordt veroorzaakt door een defect op chromosoom 7, waardoor het transport van chloride in het lichaam verstoord is. Dit leidt tot dikke & taaie slijmen in de longen. Ziekte van Huntington = neurologische aandoening die geleidelijk hersencellen vernietigt. De ziekte veroorzaakt problemen met beweging, denken & gedrag. Achondroplasie = een vorm van dwerggroei. Mensen met achondroplasie hebben korte armen & benen, maar een normaal bovenlichaam & hoofd. 25 Syndroom van Down = Mensen met dit syndroom hebben 47 chromosomen i.p.v 46, omdat chromosoom nummer 21 3x aanwezig is. Dit wordt trisomie 21 genoemd. Turner Syndroom = een syndroom dat alleen bij vrouwen voorkomt & wordt veroorzaakt door het ontbreken van 1 geslachtschromosoom. à hebben maar 1 X- chromosoom i.p.v 2. Klinefelter Syndroom = een syndroom dat alleen bij mannen voorkomt. Oorzaak= 3 geslachtschromosomen: 1 Y-chromosoom & 2 X-chromosomen. XXY Syndroom = een extra Y-chromosoom dat soms bij aanwezig is, wat we XYY noemen. Veel mannen weten niet dat ze dit hebben, omdat er vaak geen duidelijke uiterlijke kenmerken of gezondheidsproblemen zijn. Drager = Dragers hebben de ziekte niet, omdat hun gezonde gen het defecte gen compenseert, maar zij kunnen de ziekte wel doorgeven aan hun kinderen. Reciprociteitsregel = de wetmatigheid dat het kenmerk in de F1 hetzelfde blijft, ongeacht of het van de vader of moeder komt. Dominatie Overheersend Maakbare mens = In 1990 werd het project gestart om het menselijke genoom volledig in kaart te brengen. Dit project duurde minder lang dan verwacht & bracht een revolutie teweeg in de wetenschap. Tegenwoordig kan je jouw DNA binnen enkele uren laten analyseren voor een relatief lage prijs. Genetische manipulatie = het uitschakelen van genen om ziektes te voorkomen Ethische dilemma’s = een situatie waarbij iemand verschillende keuzen tot handelen heeft die betrekking hebben op moraliteit. 6 Evolutietheorie 6.1 De theorie Evolutie = een wetenschappelijk bewezen feit, ondersteund door veel studies Charles Darwin's theorie van natuurlijke selectie, beschreven in "The Origin of Species" (1858), vormt de basis van ons begrip van evolutie. Organismen passen zich door de generaties heen aan hun omgeving aan, wat leidt tot veranderingen & nieuwe soorten. o Mensen geloofden dit niet, maar na verder onderzoek bleken Darwin’s bevindingen te koppen. 26  o Wetenschappers blijven onderzoeken hoe evolutie precies werkt & welke mechanismen een rol spelen. 6.1.1 Darwin & zijn theorie Ca. 200 jaar geleden was Charles Darwin (1809) een slimme man uit een rijke familie die meeging op een 5-jarige reis met het schip HMS Beagle. o Tijdens deze reis bezocht hij de Galapagos-eilanden & ondekte hij: § 13 soorten vinken met verschillende snavels à aangepast aan hun voedselbron. § reuzenschildpadden met verschillende schilden, afhankelijk van het beschikbare voedsel. à Deze observaties brachten Darwin op het idee dat dieren zich aanpassen aan hun omgeving. Na zijn reis schreef Darwin een dagboek à hij publiceerde zijn theorie over evolutie pas 20 jaar later, toen hij hoorde dat Alfred Wallace dezelfde theorie had bedacht. § In 1858 verscheen "The Origin of Species" à veroortaakte veel discussie & legde de basis voor ons begrip van ‘hoe soorten ontstaan + veranderen’. 6.1.1.1 Hoe werkt evolutie? Darwin’s evolutietheorie = gebaseerd op 4 belangrijke ideeën: o Overmaat aan nakomelingen: Organismen produceren meer nakomelingen dan nodig om te overleven. o Variatie: Er is variatie binnen elke groep nakomelingen. o Competitie: Niet alle nakomelingen overleven door beperkte middelen, wat leidt tot competitie. o Natuurlijke selectie: De best aangepaste organismen overleven en planten zich voort, waardoor succesvolle eigenschappen worden doorgegeven. Darwin stelde vast dat soorten zich aanpassen aan hun omgeving door natuurlijke selectie, wat leidt tot nieuwe soorten over miljoenen jaren. à Zijn theorie wordt ondersteund door bewijs uit DNA-onderzoek & fossielen. o Vb: de evolutie van de ijsbeer à aangepast aan het Noordpoolgebied door natuurlijke selectie. 6.1.2 Natuurlijke selectie: het geheim voor overleving Natuurlijke selectie = een proces waarbij organismen met voordelige eigenschappen meer kans hebben om te overleven & zich voort te planten. 27  o Darwin beschrijft het als "het behoud van gunstige variaties en het verwerpen van schadelijke variaties". à Hierdoor passen soorten zich steeds beter aan hun omgeving aan. Darwin: variaties zijn niet alleen voor mensen handig , maar ook voor organismen. à Deze voordelige eigenschappen verspreiden zich door generaties heen, wat we natuurlijke selectie noemen. o Vb: een sneller jachtluipaard kan beter prooien vangen & heeft meer kans om te overleven en zich voort te planten. Natuurlijke selectie verklaart waarom organismen goed zijn aangepast aan hun omgeving. à Dit proces = een belangrijk onderdeel van evolutie & vindt al miljoenen jaren plaats. 3 vormen van de natuurllijke selectie Predatie = Interactie tussen roofdier en prooi. à Vb: camoeflage (insecten die op bladeren lijken) Fysiologie = Aanpassingen in de bouw of functie van het lichaam. à Vb: Slangen hebben beweegbare botten om grote prooien in te slikken Coevolutie = Soorten beïnvloeden elkaar in hun evolutie. à Vb: bloemen met heldere kleuren op bijen aan te trekken 6.1.2.1 Erfelijkheid & mutatie Mutatie = Eigenschappen van organismen die worden doorgegeven via genen die ze van hun ouders erven. à Soms ontstaan er veranderingen in deze genen. 28  Mutaties kunnen voordelig of nadelig zijn: o Voordelige mutaties = doorgegeven aan volgende generaties o Nadelige mutaties = vaak geëlimineerd door natuurlijke selectie. Vb: De muis:“Chaetodipus intermedius” in Arizona. o In lichtgekleurde gebieden = muizen met een lichte vacht. o In donkere lava-rotsen = muizen met een donkere vacht. à Deze kleurverschillen helpen de muizen om minder op te vallen voor roofdieren. Evolutie door natuurlijke selectie = een stapsgewijs proces waarbij organismen langzaam veranderen, generatie na generatie. Kort samengevat: Erfelijkheid & mutaties spelen een cruciale rol in evolutie. Mutaties zorgen voor variatie, en natuurlijke selectie bepaalt welke mutaties blijven bestaan. à Voordelige mutaties helpen organismen beter te overleven & zich voort te planten, wat leidt tot aanpassing aan de omgeving. 6.1.2.2 Survival of the fittest "Survival of the fittest" = de best aangepaste organismen de grootste kans hebben om te overleven & nakomelingen te krijgen. Darwin begreep niet hoe eigenschappen werden doorgegeven à werd wat later verklaard door Gregor Mendels genetica. o Mendel ontdekte hoe erfelijke eigenschappen werken, wat hielp om te begrijpen hoe variaties worden doorgegeven & behouden blijven. Pas in de jaren 20 & 30van de 20ste eeuw werden de ideeën van Mendel & Darwin samengebracht. o Wetenschappers gebruikten wiskundige modellen om aan te tonen dat kleine variaties in eigenschappen grote effecten kunnen hebben over meerdere generaties. o à Na vele generaties worden de meeste dieren in de populatie groter, omdat deze eigenschap een voordeel biedt. Vb: ‘de pepermot’ in Engeland tijdens de Industriële Revolutie. o Lichte motten werden gemakkelijker gezien & opgegeten door vogels. o Donkere motten overleefden. à Hierdoor werden bijna alle pepermotten donker. Kort samengevat: ‘Survival of the fittest’ = het resultaat van natuurlijke selectie. à Organismen met gunstige eigenschappen overleven beter + geven hun genen door aan de volgende generatie. Dankzij Mendels genetica begrijpen we nu ‘hoe variaties worden doorgegeven & blijven bestaan’, wat helpt om te verklaren hoe soorten evolueren en zich aanpassen aan hun omgeving. 29  6.1.2.3 Gedeelde voorouder De universele stamboom van het leven toont hoe alle levende wezens verbonden zijn via 1 gemeenschappelijke universele voorouder. Stamboom heeft 3 grote vertakkingen à eukaryoten, bacteriën & Archaea Eukaryoten Vb: Mensen, katten, honden, bomen, bloemen. Bacteriën Vb: Bacteriën die voedsel bederven (zoals in melk), of yoghurt maken (Lactobacillus). Archaea Vb: Microben die leven in hete geisers of zoutmeren (ze zijn niet direct zichtbaar, maar leven op bijzondere plekken). Volgens de wetenschap heb je niet veel kennis nodig om te zien dat dieren & mensen op elkaar lijken à toch hebben mensen duidelijk ook een aantal unieke kenmerken: Gelijkenissen: Verschillen: vergelijkbare organen + ledematen. Lopen rechtop ( met 2 benen) Zelfde manier van jongen baren & Hersenen zijn groter à leidt tot unieke grootbrengen gedragskenmerken zoals taal, kunst & Menselijk skelet = vergelijkbaar met dat van technologie. een chimpansee Enige gegewervelde die volledig rechtop lopen Primaten = een groep mensapen die onze naaste famillie zij waaronder: apen, mensapen & mensen. à Chimpansees = onze nauwste verwanten. o à DNA-onderzoek bevestigt dat de verschillen in eigenschappen &gedrag tussen mensen & chimpansees worden vooral door kleine verschillen in de genen veroorzaakt. o De laatste gemeenschappelijke voorouder die 6 tot 7 miljoen jaar geleden leefde. o Gorilla’s splitsten zich 8 tot 10 miljoen jaar geleden af & orang-oetans +10miljoen jaar geleden. o Deze kennis komt uit: § vergelijkingen tussen levende primaten § fossielen § DNA-en eiwitanalyses Evolutiebiologen ontdekten dat onze voorouders meer dan 4 miljoen jaar geleden al rechtop liepen à hun hersenen waren toen nog klein. o De Homo sapiens hebben hersenen die 3x zo groot zijn als die van chimpansees. 30 Onze meest kenmerkende atomische Onze meest kenmerkende gedragskenmeren eigenschappen volgens de wetenschap volgens de wetenschap Rechte houding & tweebenige gang: Uniek Vermogen om emoties verfijnd te uiten. onder gewervelde dieren. Intelligentie voor abstract denken, redeneren Grote hersenen: Zorgen voor complexe & plannen. gedachten en gedrag. Creatieve taal & symbolisch denken. Opponeerbare duim: Maakt verfijnde handelingen mogelijk, zoals schrijven en Zelfbewustzijn & een besef van de dood. gereedschappen maken. Veranderde gelaatstrekken: Omvatten Technologie, wetenschap, kunst &literatuur. kleinere kaken en een vlakker gezicht. Samenwerking in complexe sociale structuren. Verminderde lichaamsbeharing: Helpt bij het reguleren van lichaamstemperatuur. Verborgen ovulatie: Maakt menselijke voortplanting anders dan bij veel andere dieren. Aanpassingen in het spraakkanaal: Maken de ontwikkeling van taal mogelijk. Kort samengevat: Alle levende organismen zijn verbonden door een gedeelde voorouder. Mensen delen veel kenmerken met andere primaten, zoals apen & mensapen. Wat ons uniek maakt, zijn onze rechte houding, grote hersenen & complexe gedragingen. Dankzij DNA-onderzoek & fossiele vondsten begrijpen we steeds beter hoe de mens is geëvolueerd & hoe we ons onderscheiden van andere soorten. à Onze unieke anatomie & gedrag = resultaat van miljoenen jaren evolutie. 6.1.3 Evolutietheorie vandaag 6.1.3.1 Resistentie Evolutie ≠ alleen iets uit het verleden à gebeurt ook nu. Een duidelijk vb: =resistentie. Resistentie = wanneer organismen zich aanpassen om te overleven in een door mensen veranderde omgeving, zoals door pesticiden of antibiotica. 31  Voorbeeld met insecten & DDT: o DDT werd gebruikt om insecten te bestrijden. o De meeste insecten stierven à sommige hadden een mutatie waardoor ze DDT konden overleven. o à De overlevenden & plantten zich voort, = steeds meer insecten resistent werden tegen DDT. Voorbeeld met bacteriën & antibiotica: o Bij een bacteriële infectie zoals tuberculose (tbc) doodt een antibioticum de meeste bacteriën. o Soms heeft 1 bacterie een mutatie waardoor hij ongevoelig is voor het antibioticum. à Deze overleeft & vermenigvuldigt zich = de infectie wordt moeilijker te behandelen. Problemen door resistentie: o Resistentie maakt medicijnen & bestrijdingsmiddelen minder effectief. o Insectenplagen & bacteriële infecties worden moeilijker te bestrijden. à Vb: malaria-aparasieten, MRSA, onkruid & pesticiden 6.1.4 Selectiedruk voor de mens De invloed van de mens op de natuur = groot. Door activiteiten zoals jagen, vissen & industriële vervuiling oefent de mens selectiedruk uit op dieren & planten. o Selectiedruk = bepaalde eigenschappen bij organismen voordeliger worden om te overleven & zich voort te planten, terwijl andere eigenschappen verdwijnen. 3 voorbeelden van selectidruk Kleine kabeljauwen Vissers hebben netten die kleine mazen bevatten. Enkel de kleinste kabeljauwen kunnen door de mazen van het net ontsnappen. Grotere kabeljauwen worden gevangen Kleinere kabeljauwen hebben meer kans om te overleven & nakomelingen te krijgen. à Over de jaren heen worden kabeljauwen kleiner. 32 De peper& zoutvlinder Berkenbomen hadden vroeger een lichte schors door korstmossen die erop groeiden. à Berkenspanner Lichtgekleurde vlinders vielen niet op. à Door de industriële revolutie (fabrieken stoten veel roet uit) werd de schors van de bomen donkerder. Lichtgekleurde vlinders werden sneller opgegeten Donkergekleurde vlinders hadden meer kans om te overleven en zich voort te planten. à Toen de vervuiling na 1950 afnam en de bomen weer een lichte schors kregen, kwam de lichtere variant van de vlinder weer vaker voor. Minder ivoor bij Olifanten met lange slagtanden worden het vaakst gedood tijdens de jacht, olifanten terwijl olifanten met korte slagtanden vaker overleven & zich voort planten. Hierdoor worden de genen voor korte slagtanden steeds vaker doorgegeven aan nakomelingen. à De jacht heeft dus de genenpool van olifanten veranderd en de soort aangepast. 6.1.5 Kunstmatige selectie Kunstmatige selectie = Wanneer mensen dieren fokken of planten telen, kiezen ze bewust soorten uit die ze interessant vinden. à zo kunnen ze eigenschappen veranderen/bevorderen = evolutie van soorten Doel natuurlijke selectie = vaak esthetisch of economisch à Vb: o Varkens: Door domesticatie hebben slachtvarkens een kleinere snuit + een dikker achterste dan wilde varkens, wat meer vlees oplevert. o Belgisch witblauw runderras: ontwikkeld door runderen te selecteren met betere spierontwikkeling, waardoor ze meer vlees produceren. à Hierdoor beïnvloedt de mens bewust de evolutie van deze soorten. 6.1.6 Darwin in de stad Hoe beïvloed de stedelijke omgeving de evolutie van dieren & planten? 33  Bioloog Menno Schilthuizen zegt à sommige dieren & planten hebben een evolutionaire oplossing gevonden voor het probleem van de vieze vervuiling die wij mensen in het milieu dumpen (niet verwacht) Er zijn veel redenen te bedenken voor de verrassend rijke biodiversiteit in steden: o exotische soorten werden de stad in getransporteerd, ze zijn naar hier gebracht & vervolgens ontsnapt. o kwaliteit van natuurlijke biotopen buiten de stadsmuren achteruitgaat. Voorbeelden: o Stadsduiven: Deze duiven evolueren naar een donkerdere variant omdat het zwarte melaninepigment in hun veren helpt om zware metalen uit de stad te verwerken. = natuurlijk detoxsysteem o Stadsmerels: broeden eerder omdat ze in de stad overwinteren à = warmer + zijn veel voederhuisjes. o Londense metromug: Deze muggen, die sinds WO II ondergronds leven, hebben zich aangepast door het bloed van mensen te zuigen i.p.v. vogels. à Ze leggen hun eitjes voor hun bloedmaaltijd, paren niet in zwermen & zijn het hele jaar door actief. 6.2 “A Life on Our Planet” van David Attenborough 6.2.1 Hoe menselijke activiteiten de biodiversiteit en ecosystemen beïnvloeden, met reflectie op mogelijke oplossingen 6.2.1.1 Impact van menselijke activiteiten op biodiversiteit en ecosystemen Milieurampen Voorbeeld: Tsjernobyl (1986) = onbewoonbaar door menselijke error. à gevolg: herstel van de natuur = toename in biodiversiteit in het gebied. Ontbossing 1/2 van het regenwoud in de Amazone = gekapt. à gevolg: regenwouden drogen uit, wat leidt tot verlies van biodiversiteit & uitsterven van diersoorten. (vb: oerang-oetangs) Monocultuur: Plantages voor palmolie creëren dode habitats zonder biodiversiteit/ habitats. Overbevissing 90% van de grote vissen zijn verdwenen. à gevolg: het volledige ecosysteem wordt onstabiel. 34  Bleekproces: Koraal sterft door de warmere oceaan, ze verliezen hun kleur & worden wit. (= skeletten van de koralen) Klimaat- Noordpoolijs daalde in 40 jaar met 40%. veranderingen à oorzaak: methaanuitstoot (=sterk broeikasgas) versnelt opwarming. à Vooruitzicht: zonder actie wordt de aarde grotendeels onbewoonbaar, met gevolgen zoals voedseltekorten & een 6e massa-extinctie. à Vooruitzicht: insecten verdwijnen = amper voedselproductie De Holoceen-periode = één van de meest stabiele periodes in de geschiedenis, dit zorgde voor duidelijke seizoenen + een rijke biodiversiteit. Landbouw 1/2 van het land = landbouwgrond. Wilde dieren zijn gehalveerd & worden vervangen door tamme dieren. à 60% van de runderen worden opgegeten à Gevolg: De natuurlijke balans is verstoord door de introductie van tamme dieren & monoculturen. Geïsolleerde Deze stam respecteert de natuurlijke cycli. à Ze gebruikte enkel dingen die stam meteen teruggroeide in de natuur. (eten amper vlees) à gevolg: ze leven in de natuur zonder het ecosysteem uit te putten. Apollo- missie De 1ste keer dat de mensen de planeet 'aarde' zagen. Dit veranderde de' mindset' van de mensen à gevolg: mensen zagen hoe ‘kwetsbaar de aarde is.’ 6.2.1.2 Hoe ziet onze toekomst eruit zonder verandering? (=doemsenatio) Klimaatgerelateerde rampen: o Een ijsvrije Noordpool tijdens de zomer (door methaan) à Methaan komt vrij uit smeltend permafrost (versnelt de opwarming) o Het uitsterven van koraalriffen o Onvoorspelbaar weer Verlies van onze 'hof van Eden': 35  o Zonder actie verliest de aarde haar natuurlijke pracht + wordt onbewoonbaar voor mensen. 6.2.1.3 5 mogelijke oplossingen: 1. Herstellen van biodiversiteit o Stoppen met ontbossing, monoculturen vervangen door duurzame landbouw, & bescherming van regenwouden. à Vb: Soja & olieplanten planten op al eerder ontboste vlaktes in plaats van nieuwe bossen te kappen. 2. Duurzame energie o Bomen kunnen dagelijks 3 biljoen kilowatt aan zonne-energie opvangen. Binnen 20 jaar kan zonne-energie een primaire energiebron worden. 3. Bescherming van oceanen o Door 1/3 van de oceaan te beschermen als "geen viszone" kunnen vispopulaties herstellen en blijven we duurzaam vissen. 4. Aanpassing van ons dieet o Minder vlees eten vermindert de vraag naar landbouwgrond, wat meer ruimte schept voor herstel van wilde natuur. § à Vb: Nederland produceert veel voedsel op kleine oppervlakken zonder de natuur uit te putten. 5. Stoppen met bevolkingsgroei o De wereldbevolking groeit omdat mensen langer leven. Door te kiezen voor kleinere gezinnen kan de groei worden gestopt. 6.2.2 Reflectie op de boodschap van David Attenborough + acties voor een duurzame toekomst 6.2.2.1 De boodschap van David Attenborough: 1. We hebben een keuze o Attenborough benadrukt dat de mensheid verantwoordelijk is voor de huidige biodiversiteitscrisis, maar dat er nog hoop is als we nu actie ondernemen. à geen actie = kans op een 6e massa-extinctie. 2. Herstel van onze connectie met de natuur o Hij pleit ervoor dat de mensheid weer een onderdeel van de natuur wordt i.p.v. erbuiten te staan. 3. Urgentie van verandering o Attenborough noemt dit zijn “witness statement” à een waarschuwing dat we het punt van geen terugkeer naderen 36  7 Converse in de wetenschap In de wetenschap zijn er onderwerpen die aanleiding geven tot discussie: o politieke, maatschappelijke of ethische vraagstukken(vb: DNA manipulere) o onvoldoende kennis. (vb: covid-19) Open kwesties = wanneer er geen consensus bestaat over een onderwerp, binnen de wetenschappelijke gemeenschap. à Bij open kwesties speel je als leerkracht een neutrale rol. Je begeleidt je leerlingen bij: o Het verzamelen van informatie: laat hen onderzoeken wat de verschillende standpunten zijn. o Het uitwisselen van meningen: geef ruimte aan discussie en debat in de klas. Wetenschappelijke kennis ≠ absoluut & blijft zich ontwikkelen, (vb: theorieën over de vorm van de aarde) o = een samenhangend geheel van denkbeelden, hypothesen & verklaringen. Wordt voortdurend getoetst & aangepast. 7.1 De invloed van de digitale wereld De opkomst van de digitale wereld heeft grote gevolgen voor wetenschappelijke discussies: o positief: gemakkelijk toegang tot info + je eigen mening vormen. o negatief: veel nepnieuws à zelfs theorieën zonder wetenschappelijke basis (vb:“de maanlanding = nep”). 7.2 Kritisch denken onderwijzen: de flicc- methode 7.2.1 FLICC: de 5 technieken van wetenschapontkenning FLICC- methode à Leer lln kritisch denken Fake experts (of nep experts) Mensen presenteren zichezelf als expert, maar hebben niet de juiste expertise in het vakgebied. Logical fallacies Leer lln argumentatiefouten te herkennen. (drogredenen) à Drogredenen = Foutieve redeneringen die logisch lijken, maar eigenlijk misleidend zijn. Impossible expectationes Er worden onredelijke eisen gesteld aan de wetenschap 37 Cherry picking Gebruiken alleen gegevens die hun standpunt ondersteunen, terwijl tegenstrijdige gegevens worden genegeerd. Conspiracy theories help lln inzien hoe complottheorieën vaak geen feitelijke basis hebben. 7.2.2 Hoe pas je flicc toe in de klas? Als leerkracht kun je de FLICC-methodologie gebruiken om lln kritisch te leren nadenken: o à Bespreek de technieken, laat hen voorbeelden analyseren & herkenbaar maken + organiseer oefeningen waarin ze argumenten leren doorprikken. Om lln goed te informeren + hen kritisch na te lere denken, kan je betrouwbare bronnen & educatieve video’s raadplegen. o à Zo kan een lln zichzelf weerbaar maken tegen misinformatie. Je leert hen kritisch naar bronnen & argumenten kijken. 7.3 Evolutietheorie Klassen met gelovige leerlingen, kan voor spanningen zorgen + leiden tot discussies. o Kan botsingen veroorzaken tussen wetenschappelijke inzichten en religieuze overtuigingen. o Evolutietheorie = opgenomen in ET, dus alle lln moeten LD behalen. 7.3.1 Creationisme & intelligent design Creationisme = De overtuiging dat het universum & alles wat daarin bestaat enkele duizenden jaren geleden door God zijn geschapen. o = ontstaan als een directe reactie op de evolutietheorie van Charles Darwin. o = gebaseerd op een letterlijke interpretatie van religieuze geschriften. Intelligent design = een idee dat stelt dat het ontwerp van organismen te complex is om door natuurlijke processen te worden verklaard. o i.p.v dat zouden ze zijn ontworpen door een “intelligente ontwerper”, vaak impliciet of expliciet opgevat als God. 38  o Volgens het Vaticaan kan de evolutieleer gecombineerd worden met het christelijke geloof. à God heeft het universum in gang gezet & de natuur de rest laten doen. 7.3.2 Taak als leerkracht: evolutietheorie onderwijzen, rekening houden met overtuigingen Dit betekent: o Feiten presenteren: Baseer je lessen op wetenschappelijke kennis & blijf objectief. o Respect tonen: Erken de overtuigingen van je lln, maar benadruk dat de evolutieleer een belangrijk onderdeel is van het curriculum. o Open dialoog aanmoedigen: geef ruimte voor vragen & discussie, zodat lln hun twijfels kunnen uiten & leren omgaan met verschillende perspectieven. 7.3.3 Het spanningsveld tussen geloof en wetenschap Lieven Boeve vergelijkt wetenschap en geloof met kaarten: o Wetenschap biedt een hoogte- of bodemkaart, waarmee we de fysieke wereld begrijpen. o Religie geeft ons een landkaart, die ons helpt navigeren + betekenis te vinden in het leven. Een andere metafoor benadrukt de verschillen: o Een wetenschapper analyseert vb. de chemische processen achter verliefdheid. o Een gelovige/ dichter beschrijft verliefdheid als een diep emotioneel & spiritueel fenomeen. Boeve pleit voor een constitutief verschil, waarbij geloof & wetenschap los van elkaar worden gezien, maar wel over dezelfde werkelijkheid spreken. o Ze moeten juist de unieke waarde van elkaars perspectief erkennen. 39  Conclusie: Geloof & wetenschap = geen vijanden, maar partners in de zoektocht naar een beter begrip van mens & wereld. Open dialoog: Gelovigen & wetenschappers kunnen eigen perspectieven verdiepen en verrijken. o Dit besef kan het idee wegnemen dat men moet kiezen tussen geloof of wetenschap. 7.3.4 Hoe bespreek je de evolutietheorie in de klas? Een LK behandelde 3x de evolutietheorie, maar gebruikte elke keer een andere aanpak om de les in te leiden. à leverde opvallend verschillende reacties op van de lln: Groep 1: Negatieve & Moslim lln verwierpen zowel de toon als de inhoud. Tijdens de les uitten ze clichés & vijandige reacties misverstanden over evolutie. o Deze lln voelden zich buitengesloten & niet gerespecteerd. o Maakte het moeilijk om een constructieve discussie te voeren. Groep 2: Gedeeltelijke Hoewel de inhoud van de les nog steeds weerstand opriep, waren de lln meer openheid open. o Ze waardeerden de manier waarop de LK het onderwerp bracht. o De opstelling van de LK leek hen meer bereid te maken om te luisteren. Groep 3: Positieve De LK gaf de lln de ruimte om hun mening te delen & luisterde oprecht naar hun vooruitgang standpunten. à Door deze aanpak stonden de lln meer open voor de uitleg over de evolutietheorie. à Zelfs als de inhoud inging tegen hun geloofsovertuigingen & identiteit, voelden de leerlingen zich gehoord en niet direct afgewezen. à Voorkwam dat ze zich meteen terugtrokken in een defensieve houding. à Doel ≠ om overtuigingen te veranderen, maar om lln te leren nadenken & luisteren naar andere perspectieven. 40