Een orka kan bij de lever van een witte haai komen door de haai op zijn rug te draaien. De haai komt dan terecht in een toestand van ‘tonische immobiliteit’ (schijndood, afbeelding 3): de haai is nog wel bij bewustzijn, maar kan zich niet meer bewegen.

Over de evolutie van tonische immobiliteit worden de volgende uitspraken gedaan:
1 Vroeg in de evolutie leverde tonische immobiliteit selectievoordeel op.
2 Haaien zijn geëvolueerd uit reptielen die ook tonische immobiliteit vertoonden.
Welke uitspraak is juist?

Paddentrek
Floor zit in havo 5 en is vrijwilliger bij een paddenwerkgroep. Ze helpt padden over drukke verkeerswegen te zetten, zodat ze veilig het water kunnen bereiken waar ze zich  voortplanten. Gewone padden (Bufo bufo, afbeelding 1) trekken tussen half februari en april naar het water waarin ze zich voortplanten. Ze doen dit op avonden dat de lucht
voldoende vochtig is en de temperatuur boven de 6 °C

Floor maakt een evolutionaire stamboom van de verschillende kikker- en paddengeslachten in Nederland (afbeelding 3). Ze geeft daarbij de soorten aan die in Nederland vóórkomen en hoe de eitjes worden afgezet.

Naar aanleiding van de stamboom doet Floor de volgende uitspraken:
1 De bruine kikker en de heikikker behoren tot dezelfde soort.
2 Gedurende de evolutie van de kikkers en padden is het legseltype minstens twee keer veranderd.
3 De gewone pad is nauwer verwant aan de knoflookpad dan aan de boomkikker.
Schrijf de nummers 1, 2 en 3 onder elkaar en noteer erachter of de betreffende uitspraak juist of onjuist is.

GloFish®
Tijdens Adrianna’s uitwisselingsjaar in Minnesota (VS) doet zij op haar highschool genetica-experimenten met GloFish®. De GloFish® zijn zebravissen (Danio rerio,
afbeelding 1) die transgeen zijn gemaakt doordat aan een bevruchte eicel een of meer genen voor een fluorescerend eiwit zijn toegevoegd.

Deze genen zijn afkomstig uit kwallen of zeeanemonen die van nature fluorescerend eiwit maken. Zo’n gen van een ander organisme, een transgen, wordt dan op een willekeurige plaats in het genoom van de zebravis  ingebouwd. Er zijn inmiddels GloFish® in de fluorkleuren groen, rood, geel, blauw en oranje.

Zebravissen komen van nature voor in Zuidoost-Azië. Een klasgenoot vraagt zich af wat er zou gebeuren als een rood GloFish®-vrouwtje uitgezet zou worden op een plaats waar zebravissen van nature vóórkomen. Volgens Adrianna is, als gevolg van selectie, de kans heel klein dat uit de uitgezette GloFish® een populatie fluorescerende zebravissen zal
ontstaan in de natuurlijke omgeving.

Licht met een voorbeeld toe hoe natuurlijke selectie kan voorkómen dat een populatie fluorescerende zebravissen ontstaat.
Licht met een voorbeeld toe hoe seksuele selectie kan voorkómen dat een populatie fluorescerende zebravissen ontstaat.

Gieren in gevaar
In Afrika is de populatiegrootte van de meeste gierensoorten in vijftig jaar met meer dan tachtig procent afgenomen. Belangrijkste oorzaak is de mens, die de vogels bejaagt en vergiftigt. De afname heeft gevolgen voor de ecosystemen waarvan de vogels deel uitmaken. Gieren zoals de witruggier (afbeelding 1) zijn aaseters.

Ze scheuren het lichaam van een dood dier (kadaver) open, steken hun kop in het lichaam en vreten de ingewanden, spieren, pezen, huid en zelfs de botten op. Het eten van kadavers is riskant. Kadavers zijn broedplaatsen van bacteriën die infectieziekten kunnen veroorzaken. Gieren en bacteriën die van het kadaver leven, spelen een rol in de kringloop van stoffen. Een witruggier heeft een kale kop. Sommige biologen denken dat dit een aanpassing is aan hun manier van voeden.
Beredeneer hoe een kale kop daarbij de overlevingskans kan vergroten.

Hoelang nog voor de Yangtze-bruinvissen?

In de rivier de Yangtze (Chang Jiang) in China leeft een populatie Indische bruinvissen (afbeelding 1). Deze populatie wordt ernstig met uitsterven bedreigd. In 2018 waren er nog maar ongeveer 1000 Indische bruinvissen in de Yangtze. De bruinvissen in de Yangtze leven in kleine groepen. Deze zoogdieren jagen op vissen, weekdieren en kreeftachtigen. In de zeeën rond China komt ook een variant voor van de Indische bruinvis. In afbeelding 2 is de verspreiding van de Yangtze-variant en de zoutwatervariant weergeven.

Om te bepalen of de twee varianten aparte soorten zijn, hebben onderzoekers het genoom van deze Indische bruinvissen bestudeerd. Omdat de Yangtze-bruinvissen geografisch geïsoleerd zijn van de zoutwaterbruinvissen, treedt er geen voortplanting op tussen deze twee varianten.

Verklaar dat dit nog niet betekent dat de Yangtze-variant een aparte soort is.

Hoelang nog voor de Yangtze-bruinvissen?

In de rivier de Yangtze (Chang Jiang) in China leeft een populatie Indische bruinvissen (afbeelding 1). Deze populatie wordt ernstig met uitsterven bedreigd. In 2018 waren er nog maar ongeveer 1000 Indische bruinvissen in de Yangtze. De bruinvissen in de Yangtze leven in kleine groepen. Deze zoogdieren jagen op vissen, weekdieren en kreeftachtigen. In de zeeën rond China komt ook een variant voor van de Indische bruinvis. In afbeelding 2 is de verspreiding van de Yangtze-variant en de zoutwatervariant weergeven.

De onderzoekers vonden verschillen in het DNA van de zoutwatervariant en dat van de Yangtze-variant. Binnen populaties van de outwatervariant
is er een hogere frequentie van allelen die helpen overleven bij een lage zuurstofconcentratie in het lichaam. In zee zijn deze allelen gunstig omdat
bruinvissen aan het wateroppervlak lucht inademen en daarna in zee op grote diepte hun prooien vangen.

Was de zuurstofconcentratie van het water een selecterende factor bij het ontstaan van deze hogere frequentie van allelen? En was de diepte
waarop prooien voorkomen hierbij een selecterende factor?

Hoelang nog voor de Yangtze-bruinvissen?

In de rivier de Yangtze (Chang Jiang) in China leeft een populatie Indische bruinvissen (afbeelding 1). Deze populatie wordt ernstig met uitsterven bedreigd. In 2018 waren er nog maar ongeveer 1000 Indische bruinvissen in de Yangtze. De bruinvissen in de Yangtze leven in kleine groepen. Deze zoogdieren jagen op vissen, weekdieren en kreeftachtigen. In de zeeën rond China komt ook een variant voor van de Indische bruinvis. In afbeelding 2 is de verspreiding van de Yangtze-variant en de zoutwatervariant weergeven.

De onderzoekers vonden verschillen in het DNA van de zoutwatervariant en dat van de Yangtze-variant. Binnen populaties van de outwatervariant
is er een hogere frequentie van allelen die helpen overleven bij een lage zuurstofconcentratie in het lichaam. In zee zijn deze allelen gunstig omdat
bruinvissen aan het wateroppervlak lucht inademen en daarna in zee op grote diepte hun prooien vangen.

Door de grote genetische verschillen die ze vonden, zijn de onderzoekers nu van mening dat er sprake is van twee aparte soorten. Dit is een extra
reden om de Indische bruinvissen in de Yangtze te beschermen om ze te behoeden voor uitsterven. De kans is groot dat de populatie Yangtze-bruinvissen zal uitsterven als de populatiegrootte tot minder dan honderd dieren is gedaald.

(2p)Leg uit waardoor een kleine populatie makkelijk uitsterft.

Mens temde het paard al in de oertijd
Aya volgt de opleiding archeologie aan de hogeschool Saxion. Ze loopt stage in Kazachstan op een vindplaats van een prehistorische paardenboerderij. Daar wordt onderzocht wanneer de mens voor het eerst wilde paarden ging temmen. Aya selecteert voorwerpen om met behulp van de C14-methode te dateren. Bij deze methode wordt in het laboratorium de ouderdom bepaald aan de hand van de relatieve hoeveelheid radioactieve koolstofisotopen die aanwezig zijn in organische stoffen. Uit de datering blijkt dat de paardenboerderij er rond 3500 voor Christus moet hebben gestaan. Tegenwoordig komen wilde paarden nog steeds voor. Dit zijn przewalskipaarden (Equus ferus przewalskii), die te vinden zijn in een nationaal park in Mongolië, in enkele dierentuinen, en in een aantal natuurgebieden.
Drie uitspraken over de huidige przewalskipaarden en de huidige tamme paarden zijn:
1 Ze behoren tot dezelfde populatie.
2 Ze behoren tot dezelfde soort.
3 Ze behoren tot hetzelfde genus (geslacht).
(2p) Schrijf de nummers 1, 2 en 3 onder elkaar en noteer erachter of de betreffende uitspraak juist of onjuist is.

Mens temde het paard al in de oertijd
Aya volgt de opleiding archeologie aan de hogeschool Saxion. Ze loopt stage in Kazachstan op een vindplaats van een prehistorische paardenboerderij. Daar wordt onderzocht wanneer de mens voor het eerst wilde paarden ging temmen. Aya selecteert voorwerpen om met behulp van de C14-methode te dateren. Bij deze methode wordt in het laboratorium de ouderdom bepaald aan de hand van de relatieve hoeveelheid radioactieve koolstofisotopen die aanwezig zijn in organische stoffen. Uit de datering blijkt dat de paardenboerderij er rond 3500 voor Christus moet hebben gestaan. Tegenwoordig komen wilde paarden nog steeds voor. Dit zijn przewalskipaarden (Equus ferus przewalskii), die te vinden zijn in een nationaal park in Mongolië, in enkele dierentuinen, en in een aantal natuurgebieden.
Aya vindt op de geweldige site van Biologielessen.nl  een evolutionaire stamboom van verschillende paardenrassen en de ezel (afbeelding 1)

Aya doet de volgende uitspraken over deze stamboom:
1 De ezel is de voorouder van alle weergegeven paardenrassen.
2 Het przewalskipaard is van alle weergegeven paardenrassen het meest verwant aan de ezel.
3 De Franse draver is van alle weergegeven paardenrassen het meest verwant aan de Amerikaanse draver.
(2p) Schrijf de nummers 1, 2 en 3 onder elkaar en noteer erachter of de betreffende uitspraak juist of onjuist is.

Zoenen voor de wetenschap

Zoenen is heerlijk als je verliefd bent. Maar als je er goed over nadenkt, heeft het ook iets onsmakelijks: je wisselt tijdens het zoenen speeksel, etensresten, virussen en bacteriën uit. Microbioloog Remco Kort deed er onderzoek naar. In en op ons lichaam leven veel micro-organismen: bacteriën, gisten en andere eencelligen. Samen vormen ze ons microbioom. Remco Kort onderzocht bij verliefde stelletjes de overeenkomst in samenstelling van het speekselmicrobioom voor en na een tongzoen, en het aantal bacteriën dat bij een tongzoen wordt overgedragen. Hij nam bij de geliefden wat speeksel af op verschillende tijdstippen en onderzocht de monsters. Zowel voor als na een tongzoen van tien seconden bleek een stelletje een meer overeenkomstig speekselmicrobioom te hebben dan een willekeurig tweetal. De overeenkomst vóór de tongzoen kan veroorzaakt zijn door zoengedrag in de periode voorafgaand aan het onderzoek, maar er zijn ook andere verklaringen mogelijk, zoals het gebruik van dezelfde soort tandpasta.

(1p)Verklaar hoe het gebruik van dezelfde soort tandpasta kan leiden tot een overeenkomstig speekselmicrobioom.

Insecten resistent tegen GM-gewassen?

Insecten resistent tegen GM-gewassen? GM-gewassen zijn landbouwgewassen die genetisch gemodificeerd zijn. Veel GM-gewassen produceren gifstoffen die hen beter beschermen tegen vraat door insecten. Insecten ontwikkelen echter resistentie tegen deze gifstoffen. Met behulp van DNA-technieken brachten onderzoekers het Cry-gen van de bodembacterie Bacillus thuringiensis in bij maisplanten en katoenplanten. Het Cry-gen codeert voor een eiwit dat giftig is voor insecten. Rupsen gaan enkele dagen na het eten van de planten dood, waardoor er veel minder bestrijdingsmiddelen gebruikt hoeven worden bij de teelt van deze gewassen. Het eiwit dat wordt gemaakt bij de expressie van het Cry-gen vormt eiwitkristallen. Deze kristallen lossen op bij een pH van 11 of hoger. Bij veel insecten is de pH van de darm hoger dan 11. De opgeloste Cryeiwitten binden aan receptoren in het membraan van darmwandcellen, waarna er gaten in de darmwand ontstaan (perforatie). Als gevolg hiervan sterven de insecten.

De genetische modificatie met het Cry-gen werd bij katoenplanten toegepast als bestrijdingsmethode tegen het katoendaguiltje (Helicoverpa armigera), dat zijn eitjes legt op katoenplanten. De rupsen van deze vlinder (afbeelding 1) eten van de katoenbladeren. Een paar jaar na de introductie van de genetisch gemodificeerde katoenplanten werden er katoendaguiltjes gevonden die resistent waren tegen het Cry-eiwit. Het percentage resistente katoendaguiltjes op de GM-katoenplantages wordt elk jaar groter. Hiervoor worden de volgende verklaringen gegeven:

1 Dat is het gevolg van een verandering in een abiotische factor.

2 Niet-resistente rupsen gaan hun voedsel zoeken in plantages zonder genetisch gemodificeerde katoenplanten.

3 Resistente rupsen hebben een hogere fitness dan niet-resistente rupsen.

(2p) Schrijf de nummers 1, 2 en 3 onder elkaar en noteer erachter of de betreffende verklaring juist of onjuist is.

Op zoek naar de grootste bloedzuiger van Nederland
De grootste bloedzuiger van Nederland stelt hoge eisen aan zijn leefgebied. In Nederland zijn nog maar een paar van deze gebieden. De
ecologen Ron Felix en Bram Koese onderzoeken verschillende methodes om de populatiedichtheid van deze soort te bepalen.
De bloedzuiger Hirudo medicinalis, (afbeelding 1) komt voor in vennetjes, beekjes en moerassen.

Zijn habitat moet aan een aantal
kenmerken voldoen. De eieren moeten in een zelfgemaakt kuiltje op een zandige oever naast ondiep water gelegd kunnen worden, waar ze door de warmte van de zon tot ontwikkeling kunnen komen. Ook moet er voldoende voedsel afbeelding 1 aanwezig zijn. De larven eten de eerste dagen waterslakjes. Waterslakken komen alleen voor in water met een pH hoger dan 5,5. Na een aantal dagen stapt de bloedzuiger over op bloed van amfibieën en van zoogdieren, zoals reeën en grote grazers, die het water inlopen om te drinken.

Als een zoogdier het water inloopt, veroorzaakt dit trillingen die door de bloedzuigers waargenomen worden. Ze zwemmen vervolgens razendsnel
op hun doel af, zuigen zich vast met hun zuignap en maken met hun scherpe tandjes een wondje. In het speeksel van de bloedzuiger zit een
stof die de plaats van de bijtwond verdooft, en een stof die de bloedstolling remt (hirudine). De bloedzuiger kan daardoor in dertig
minuten zoveel bloed opzuigen, dat zijn gewicht vertienvoudigt. Daarna laat hij los. Het produceren van de verdovende stof is gedurende de evolutie ontstaan.
(2p)Leg uit dat de productie van de verdovende stof selectievoordeel opleverde voor de bloedzuigers die deze eigenschap hadden.

Verdachte chrysanten
De van oorsprong gele chrysant wordt in Nederland volop gekweekt. Er zijn witte (afbeelding 1), roze, rode en paarse variëteiten. Sommige hebben grote bloemen, andere juist kleine.

De verschillende chrysanten-rassen zijn ontwikkeld door klassieke veredeling: dit is veredeling door middel van kruisingen waarbij wordt geselecteerd op gewenste kleuren en vormen. Bij klassieke veredeling spelen, net als bij evolutie selectie en isolatie een rol.
(1p)Verklaar dat klassieke veredeling niet mogelijk is zonder isolatie.

Zeeslak maakt pijnstiller
Voor de speurtocht naar nieuwe geneesmiddelen zijn zeeslakken zeer interessant. De gifstoffen die sommige zeeslakken maken, worden al gebruikt als medicijn bij de behandeling van chronische pijn. De slakken van het geslacht Conus (afbeelding 1) produceren kleine giftige eiwitten die ze met een harpoenachtig orgaan bij hun prooi injecteren.

De variatie in  gifstoffen binnen de 600 soorten van dit geslacht is zeer groot. Al deze gifstoffen werken als zenuwgif, waardoor ze mogelijk geschikt zijn als medicijn bij zenuwaandoeningen. Voor het maken van een evolutionaire stamboom van de Conus-slakken werden de aminozuurvolgordes van hun gifstoffen met elkaar vergeleken. Het gif van de slak Conus consors is vergeleken met dat van drie andere slakken (tabel 1).

De stamboom die is opgesteld met deze gegevens is weergegeven in afbeelding 2.

In de stamboom is Conus consors al aangegeven. De andere drie slakken zijn met nummers aangegeven.

(1p)Schrijf de nummers 1, 2 en 3 onder elkaar en noteer achter elk nummer de soort die hiermee is aangegeven.

Spruitjes
Spruitjes zijn de okselknoppen van de spruitkoolplant (zie de afbeelding).

Spruitjes maken deel uit van gezonde voeding, omdat ze veel vitamine C en voedingsvezels bevatten. Spruitjes stonden bekend om hun bittere smaak. Door kruising en selectie zijn er nu rassen die zoeter en minder bitter zijn. Dit proces heet veredeling en wordt uitgevoerd op plantenveredelingsbedrijven.
(1p)Kun je het veredelen en daardoor het ontstaan van spruitkoolrassen met een zoetere smaak een voorbeeld van evolutie noemen? Leg je antwoord uit.

Op jacht met SnailSnap
Met de app SnailSnap op hun telefoon maken Dylan en Senna foto’s van slakken rond hun huis. Zo doen ze mee aan een onderzoek naar de
verspreiding en evolutie van kleurvormen van de gewone tuinslak. De kleur van het huisje van de tuinslak (Cepaea nemoralis) kan geel,
bruin of roze zijn. Het huisje kan gestreept of niet gestreept zijn (afbeelding 1).

De kleur en streping van het slakkenhuis zijn erfelijk bepaald. afbeelding 2 SnailSnap stuurt de foto samen met de gps-coördinaten naar waarneming.nl. Vervolgens wordt de foto beoordeeld door een deskundige. Als het inderdaad een foto van een tuinslak is,
noteert de deskundige de kleur en de streping van het huisje. Deze gegevens worden samen met de gps-coördinaten opgestuurd naar Naturalis Biodiversity Center in Leiden. Onderzoekers van Naturalis willen de hypothese toetsen dat slakken met een geel huisje (gele slakken) vaker vóórkomen in een stedelijke omgeving dan in een landelijke omgeving. Zoals Kerstes verwachtte, worden in een stedelijke omgeving relatief
meer gele slakken waargenomen dan in een landelijke omgeving. Het temperatuurverschil tussen een stedelijke en een landelijke omgeving
kan oplopen tot 7 °C. De gele huisjes hebben de lichtste kleur en zullen daardoor meer licht weerkaatsen, en dus minder opwarmen.
Kerstes verwacht dat door de temperatuurstijging als gevolg van klimaatverandering het aandeel gele slakken in de populatie zal
toenemen. Over de toename van het aandeel gele slakken wordt de volgende uitspraak gedaan:
De temperatuurstijging veroorzaakt …(1)… waardoor de …(2)… van gele slakken toeneemt ten opzichte van roze en bruine slakken.
(2p)Wat moet worden ingevuld bij 1 en bij 2?

Last van de eikenprocessierups
Geert komt thuis van een schoolkamp met op zijn borst en armen rode bultjes die erg jeuken. De bultjes zijn veroorzaakt door brandharen van
eikenprocessierupsen. De eikenprocessierups (afbeelding 1) is de larve van de nachtvlinder Thaumetopoea processionea.

De rupsen leven in eiken, waar ze van de bladeren eten. Het lichaam van de eikenprocessierups is bedekt met lange witte haren, met daartussen korte, zwarte brandharen. Eén rups kan 700.000 brandharen hebben. Als de rupsen of de nesten waarin ze zich bevinden worden verstoord, laten de brandharen los. Een brandhaar (afbeelding 2) kan bij de mens een hevig jeukend bultje veroorzaken. Sinds 1990 is het aantal eikenprocessierupsen sterk toegenomen. Dit komt mogelijk door klimaatverandering, door een afname in de biodiversiteit of door een combinatie hiervan. Er zijn meerdere vlinders waarvan de rupsen brandharen hebben die huidirritatie kunnen veroorzaken. In de tabel staan de wetenschappelijke naam van een aantal van deze vlinders en de habitat van hun rupsen.

(2p)Hoeveel verschillende soorten vlinders worden vermeld in de tabel?En hoeveel verschillende genera (geslachten) van vlinders?
Noteer je antwoord als volgt:
aantal soorten: …
aantal genera: …

Gifkikkers
Na het zien van een documentaire over het Amazonewoud, raakt Mare geïnteresseerd in gifkikkers. Ze zoekt naar informatie over deze dieren en over de mogelijkheid om zelf gifkikkers te houden. Mare denkt erover om een terrarium in te richten voor driekleurige gifkikkers (Epipedobates tricolor, afbeelding 1). Op een website leest ze: De ideale temperatuur overdag voor de driekleurige gifkikker is 23 °C, in ieder geval tussen de 20 en 25 °C. ’s Nachts mag de temperatuur niet lager worden dan 15 °C. De luchtvochtigheid is
minimaal 80 procent. Het terrarium richt je in met klimplanten en bromelia’s, en op de bodem maak je voldoende schuilplaatsen. Je voert de gifkikkers met fruitvliegjes en
keverlarven.

In hun natuurlijke leefomgeving in Peru eten driekleurige gifkikkers geleedpotige dieren zoals mieren, termieten, kevers en mijten. De huid van de driekleurige gifkikker bevat epibatidine, een gifstof die dodelijk is voor bijna alle predatoren. Epibatidine wordt geproduceerd door giftige planten. Driekleurige gifkikkers verkrijgen epibatidine via prooien die van deze giftige planten eten.

(2p)Beschrijf hoe door evolutionaire processen de giftigheid van de driekleurige gifkikker is ontstaan.

Hond speurt naar zieke boom
De Amerikaanse plantenziektekundige Tim Gottwald traint honden om de gele-drakenziekte in een vroeg stadium op te sporen bij citrusbomen. De gele-drakenziekte wordt veroorzaakt door de bacterie Liberibacter asiaticus. Deze bacterie wordt verspreid via bladvlooien (afbeelding 1) die plantensap opzuigen uit de bastvaten van citrus-soorten.
De ziekte kan hele sinaasappel- en citroenplantages verwoesten.

Een citrusplantage bestaat meestal uit een monocultuur van citrusbomen die via ongeslachtelijke voortplanting verkregen zijn.

(2p)Leg uit dat door deze manier van voortplanting een plantage kwetsbaar is voor infectieziekten.

Vissen op zeebaars
Het gaat niet goed met de zeebaars. Door overbevissing en verlies van habitat neemt hun aantal steeds verder af. Door het instellen van
vangstbeperkingen en het kweken van zeebaars wordt geprobeerd om herstel van de wilde populaties mogelijk te maken. De Europese zeebaars (Dicentrarchus labrax, afbeelding 1) is een geliefde consumptievis.

Er blijken twee groepen Europese zeebaarzen te bestaan. Een daarvan leeft in het koude water van het noordoostelijke deel van de Atlantische
Oceaan, de andere in het warmere water in het westelijke deel van de Middellandse Zee. Tussen deze groepen vindt nauwelijks uitwisseling van
individuen plaats.
(2p)Behoren de twee groepen tot één populatie of tot twee aparte populaties? En zal de selectiedruk in de groepen hetzelfde of verschillend zijn?

Planten die vliegen vangen
De vlieëbos is een struikachtige plant die groeit in Zuid-Afrika. De bladeren van deze plant zijn begroeid met kleverige haren waaraan kleine insecten blijven kleven. Wetenschappers onderzochten wat het voordeel hiervan is voor de plant. Op vlieëbosplanten (Roridula gorgonias, afbeelding 1) leven vleesetende luizen (Pameridea roridulae) die zich op hun
hoge poten moeiteloos tussen de kleverige haren van de plant verplaatsen. Ze voeden zich met de door de plant gevangen insecten zoals fruitvliegjes (afbeelding 2).

De vleesetende luizen worden gegeten door de spin Synaema marlothii, die zich ook voedt met door de plant gevangen insecten. Net als vleesetende planten groeit vlieëbos op vochtige, voedselarme bodems en vangt insecten. In tegenstelling tot vleesetende planten maakt vlieëbos geen enzymen om de insecten te verteren. Onderzoekers vroegen zich af welk voordeel de
planten dan hebben van de energie die zij investeren in de afscheiding van de kleverige stof. Om dit te onderzoeken zetten ze een experiment op waarin ze fruitvliegjes voedsel gaven dat gelabelde organische stikstofverbindingen (met zwaar stikstof, 15N) bevat. De vliegjes werden vervolgens vastgeplakt op de planten met vleesetende luizen. Gelabelde stikstof werd later aangetroffen in de weefsels van deze planten. Het bleek dat stikstof via de uitscheidingsproducten van de vleesetende luizen in de planten terechtkomt. Vleesetende luizen breken organische stikstofverbindingen van fruitvliegen af in hun verteringsstelsel. Stikstof komt onder andere voor in aminozuren en eiwitten.

In de gebieden waar de struik vlieëbos voorkomt, ontstaan elke paar jaar natuurbranden. De struik kan deze branden overleven doordat het onderste gedeelte van de stam zich onder de grond bevindt. Andere soorten, zoals de waboom (Protea nitida), overleven doordat ze een dikke schors hebben. Hierdoor kunnen deze soorten na een brand opnieuw
uitlopen.
(2p)Leg uit hoe de waboom in de loop van de evolutie een steeds dikkere schors heeft gekregen.

Smeerwortel
Als Adella zich in haar vinger snijdt bij het schillen van een appel, legt haar oma er een paar gekneusde bladeren van de smeerwortel op. Volgens oma helpt dit om de wond sneller te laten genezen. Adella wil weten of dit echt zo is. Adella leest dat smeerwortel (Symphytum officinale, afbeelding 1) allantoïne bevat, een stof die de celdeling stimuleert.

Ook bevat smeerwortel choline, dat nodig is voor de synthese van bepaalde neurotransmitters. De plant produceert daarnaast pyrrolizidine alkaloïden (PA’s). Deze giftige stoffen worden in verband gebracht met leveraandoeningen bij de mens. Enkele onderzoeken geven aan dat het gebruik van smeerwortel genezing van wondjes kan stimuleren.
Het produceren van PA’s levert de smeerwortel een evolutionair voordeel op.
(1p)Noteer dit voordeel.

Smeerwortel
Als Adella zich in haar vinger snijdt bij het schillen van een appel, legt haar oma er een paar gekneusde bladeren van de smeerwortel op. Volgens oma helpt dit om de wond sneller te laten genezen. Adella wil weten of dit echt zo is. Adella leest dat smeerwortel (Symphytum officinale, afbeelding 1) allantoïne bevat, een stof die de celdeling stimuleert.

Ook bevat smeerwortel choline, dat nodig is voor de synthese van bepaalde neurotransmitters. De plant produceert daarnaast pyrrolizidine alkaloïden (PA’s). Deze giftige stoffen worden in verband gebracht met leveraandoeningen bij de mens. Enkele onderzoeken geven aan dat het gebruik van smeerwortel genezing van wondjes kan stimuleren.

Er blijken verschillende variëteiten (chromosoomtypen) van de smeerwortel te zijn, elk met een verschillend chromosoomaantal. Zo zijn er smeerwortels met 24, 40 of 48 chromosomen per cel. Bij een onderzoek zijn grote aantallen smeerwortels van verschillende variëteiten met elkaar gekruist. De onderzoekers hoopten hiermee een antwoord te kunnen geven op de vraag of de smeerwortelvariëteiten in Nederland tot één soort behoren. De onderzoekers bestoven de bloemen handmatig door met een kwastje stuifmeel over te brengen van de ene naar de andere bloem. Zo werden bijvoorbeeld bloemen van planten met chromosoomtype 24 bestoven met stuifmeel van planten met chromosoomtype 40.
Voor het handmatig bestuiven zijn in een vroegtijdig stadium de bloemen van de moederplant gecastreerd door de meeldraden te verwijderen. Hierdoor wordt voorkomen dat zelfbestuiving plaatsvindt.

De resultaten van het onderzoek staan in tabel 1.

Over de smeerwortelvariëteiten worden twee uitspraken gedaan:
1 Chromosoomtype 24 en chromosoomtype 40 behoren tot dezelfde soort.
2 Van de chromosoomtypen in Nederland zijn chromosoomtype 24 en chromosoomtype 48 het meest verwant aan elkaar.
(2p)Welke van deze uitspraken wordt ondersteund met dit onderzoek?

Hoofdluis
Even de hoofden bij elkaar voor een selfie? Best kans dat er tijdens het maken van een selfie (afbeelding 1) een hoofdluis overloopt naar een ander hoofd

Een volwassen hoofdluis (afbeelding 2) is 2,5 tot 3 mm groot. Een mensenhaar heeft een gemiddelde dikte van 0,1 mm. De poten van hoofdluizen hebben een aanpassing waardoor ze geschikt zijn voor het voortbewegen via haren.

Hoofdluis kan bestreden worden met anti-luizenshampoos die malathion bevatten. Deze chemische stof veroorzaakt de dood van een hoofdluis doordat het de impulsoverdracht van motorische zenuwcellen naar de
spiercellen bij de hoofdluis verstoort: malathion remt het enzym dat de neurotransmitter afbreekt. De anti-luizenshampoos met malathion werken steeds minder goed. Dat komt doordat de hoofdluis resistentie ontwikkelt tegen deze stof.
(2p)Wat is de naam van het proces dat deze resistentie veroorzaakt?

Mysterieuze paardenziekte
Bij paarden en pony’s (afbeelding 1) treedt soms plotseling een dodelijke ziekte op, waarbij onder andere sprake is van een verhoogde spierafbraak. Wetenschappers uit Wageningen onderzoeken wat de oorzaak kan zijn van
deze mysterieuze ziekte. De ziekte wordt atypische myopathie genoemd.

Ze breekt vaak uit in het najaar en komt alleen voor bij paarden die in de wei staan. Meestal worden meerdere paarden uit dezelfde wei ziek. Paarden in een aangrenzende wei, met als enige afscheiding prikkeldraad, blijven vaak ongedeerd. De ziekte is niet specifiek voor bepaalde paardenrassen en voor het ontstaan van de aandoening in een groep paarden maakt het niet
uit of de paarden verwant zijn aan elkaar. Een van de symptomen van atypische myopathie is moeite met ademhalen. Dit wordt veroorzaakt door aantasting van ademhalingsspieren.
Waarschijnlijk wordt de ziekte veroorzaakt door het eten van afgevallen bladeren en zaden van esdoorns die bij de weiden staan. De evolutionaire stamboom van de vier groepen esdoorns is in
afbeelding 6 weergegeven. Vier voorouders zijn met een nummer aangegeven.

Er wordt van uitgegaan dat alle huidige esdoornsoorten die hypoglycine produceren deze eigenschap van de gemeenschappelijke voorouder (nummer 1) hebben gekregen.

(2p)Welke van de 4 gemeenschappelijke voorouders konden waarschijnlijk wel of niet hypoglycine produceren?

Kanoet met te korte snavel
Jan van Gils, bioloog bij het NIOZ (Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee) doet onderzoek naar hoe de kanoet (Calidris canutus, afbeelding 1) zich aanpast aan klimaatverandering.

Kanoeten zoeken de schelpdieren waarvan ze leven door hun snavel in het zand te steken. Het puntje van de snavel is extreem gevoelig en kan drukverschillen in het natte zand waarnemen, waardoor de vogel weet waar de prooi zich bevindt. Vervolgens wordt de schelp in zijn geheel ingeslikt en in de spiermaag verbrijzeld, waarna de zachte delen worden verteerd.
De kanoet broedt in het Noordpoolgebied en overwintert in tropische waddengebieden in Mauritanië. Tijdens de trek van broedgebied naar overwinteringsgebied maken de vogels een tussenstop aan de Bocht van Gdansk (Polen) en bij de Nederlandse Waddenzee (afbeelding 2). Vooral de jonge dieren vullen hier hun vetreserves aan. De kanoeten verblijven van eind augustus tot begin mei in Mauritanië.

Sinds 1983 worden in Gdansk jaarlijks kanoeten gemeten en gewogen. Hieruit blijkt dat de gemiddelde grootte van de kanoeten afneemt. Een hypothese hiervoor is dat door de wereldwijde opwarming van het klimaat
kleinere kanoeten in het voordeel zijn ten opzichte van grotere kanoeten. Door hun kleinere bouw zouden ze namelijk beter hun warmte kwijt kunnen raken.
De kuikens van de kanoeten komen rond een vaste datum (eind juni) uit hun ei en verlaten vrijwel meteen het nest. De kuikens eten voornamelijk insecten die in de grond overwinteren. Zodra in het poolgebied de dooi
invalt en de sneeuw smelt, kruipen deze insecten uit de grond en zijn daarna niet meer beschikbaar voor de jonge kanoeten. In afbeelding 3 zijn de resultaten te zien van metingen gedaan tijdens de trek in augustus in het tussenstation Gdansk.

Het gemiddelde gewicht van de jonge kanoeten is uitgezet tegen de datum waarop de sneeuw in het broedgebied is gesmolten dat jaar. Te zien is dat in 2015 de sneeuw was gesmolten op 17 juni en het gemiddelde gewicht van de jonge kanoeten bij de meting in augustus 102 gram was. Wetenschappers denken dat klimaatverandering de oorzaak is van het kleiner blijven van de jonge kanoeten. Het kleinere lichaam betekent ook een kortere snavel
(afbeelding 4). Dit heeft grote gevolgen voor het voedselzoeken in Mauritanië. Het schelpdier Loripes lucinalis komt in hoge dichtheden voor en vormt nu nog de belangrijkste prooi van de kanoet. Een ander schelpdier dat wordt gegeten is Dosinia isocardia, hiervan is de populatiedichtheid veel lager. Kanoeten eten ook wortels van zeegras (Zostera noltii), maar deze bevatten relatief weinig voedingsstoffen.

Van Gils verwacht dat het voedselprobleem van de kanoet effect heeft op de evolutie van de soort. In afbeelding 5 is weergegeven hoe hij denkt dat de kanoet zich zou kunnen ontwikkelen.

Links staat de huidige kanoet, rechts de veel kleinere kanoet van de toekomst. De kleinere kanoet ontwikkelt een langere snavel volgens de voorspelling van Van Gils.
(3p)Leg uit hoe deze langere snavel door evolutie kan ontstaan.

Bananen bedreigd!
Onder leiding van Gert Kema doet Plant Research International onderzoek naar schimmelziekten die een grote bedreiging vormen voor de bananenteelt. De banaan is wereldwijd een belangrijk voedselgewas, met een productie van 100 miljoen ton per jaar. Ongeveer 15% van die bananen komt terecht in supermarkten in de VS en Europa (afbeelding 1).

Wilde bananen bevatten weinig vruchtvlees en veel harde zaden, en zijn daardoor oneetbaar. Uit de wilde bananensoorten Musa acuminata en Musa balbisiana zijn diverse eetbare rassen ontwikkeld. Veel van deze rassen hebben drie sets chromosomen, waardoor ze zich niet geslachtelijk voortplanten. Deze rassen worden ongeslachtelijk vermeerderd. Elke plantage is een monocultuur van dezelfde bananenkloon. Hierdoor zijn de planten erg kwetsbaar als een schimmelziekte uitbreekt. De Panamaziekte wordt veroorzaakt door een bodemschimmel die de plant via de wortels binnendringt. Daar belemmeren de schimmeldraden (mycelium) het vochttransport, waardoor de bladeren vergelen en de plant verwelkt. Bij de schimmel Mycosphaerella fijiensis, die de Zwarte Sigatokaziekte veroorzaakt,
verplaatsen de schimmelsporen zich via de lucht en besmetten de plant via de huidmondjes. Het gevolg is dat er vlekken op de bladeren ontstaan (afbeelding 2) en dat de vruchten van de plant versneld rijpen. De Zwarte Sigatokaziekte kan worden bestreden met fungiciden, bestrijdingsmiddelen tegen schimmels. Door grote bananenproducenten worden deze veelvuldig ingezet.

Een fungicide zoals propiconazool doodt de schimmel, maar werkt vaak niet op de langere termijn. Dit komt doordat de schimmels resistent worden tegen het fungicide.

(3p)Leg uit hoe na langdurig gebruik van propiconazool op de plantages, een populatie van Mycosphaerella fijiensis ontstaat die resistent is tegen dit fungicide.

Zetmeeldieet maakte van de wolf een hond
Meer dan 10.000 jaar geleden is het voedingspatroon van de voorouders van onze huidige hond veranderd.

Dit is een belangrijke stap geweest in de ontwikkeling van de wolf tot huisdier (domesticatie). Volgens de Zweedse onderzoeker Axelsson is de domesticatie versneld doordat de voorouder van de huidige hond zetmeel beter kon verteren dan de wolf. De onderzoeker koppelt die aanpassing aan de opkomst van de landbouw, zo’n 11.000 jaar geleden. Mensen vestigden zich op vaste plaatsen waar ze granen en peulvruchten gingen verbouwen. Bij die nederzettingen was afval met voedselresten te vinden. Zo ontstond een nieuwe voedingsbron voor de wolf die mogelijk bijdroeg aan de ontwikkeling van de wolf tot hond. In de loop van 11.000 jaar zijn hond en wolf sterk van elkaar gaan verschillen. Naast mutatie en selectie is er nog een factor die hierin een belangrijke rol heeft gespeeld.
(2p)Welke factor is dit?

Zetmeeldieet maakte van de wolf een hond
Meer dan 10.000 jaar geleden is het voedingspatroon van de voorouders van onze huidige hond veranderd.

Dit is een belangrijke stap geweest in de ontwikkeling van de wolf tot huisdier (domesticatie). Volgens de Zweedse onderzoeker Axelsson is de domesticatie versneld doordat de voorouder van de huidige hond zetmeel beter kon verteren dan de wolf. De onderzoeker koppelt die aanpassing aan de opkomst van de landbouw, zo’n 11.000 jaar geleden. Mensen vestigden zich op vaste plaatsen waar ze granen en peulvruchten gingen verbouwen. Bij die nederzettingen was afval met voedselresten te vinden. Zo ontstond een nieuwe voedingsbron voor de wolf die mogelijk bijdroeg aan de ontwikkeling van de wolf tot hond. In de loop van 11.000 jaar zijn hond en wolf sterk van elkaar gaan verschillen. Axelsson analyseerde het DNA van 12 wolven en 60 honden. De wolven kwamen van verschillende continenten en de honden behoorden tot 14 rassen. Uit het onderzoek van Axelsson bleek ook dat er verschillen waren tussen de verdere vertering van zetmeel tot glucose en de opname daarvan in de cellen van de dunne darm en in andere lichaamscellen. Bij mensen heeft het zetmeelrijke dieet geleid tot vergelijkbare aanpassingen. Axelsson vindt zijn resultaten daarom een treffend voorbeeld van evolutie waarbij twee verschillende soorten, onafhankelijk van elkaar, dezelfde  aanpassingen ontwikkelen.
(2p)Hoe wordt zo’n onafhankelijk ontwikkelde aanpassing genoemd?

Poeptransplantatie
De oma van Marah is met een ontsteking aan haar been in het ziekenhuis opgenomen. De ontsteking is daar behandeld met een antibioticum. Toen haar been begon te genezen kreeg oma last van diarree. Na enige tijd werd de diagnose gesteld: een darminfectie met Clostridium difficile. Het toxine dat Clostridium difficile afgeeft, tast het epitheel (dekweefsel) van de dikke darm aan. De oma van Marah krijgt als behandeling opnieuw een antibioticumkuur voorgeschreven. Tijdens de biologieles (op Biologielessen.nl van Börger) heeft Marah gehoord dat antibioticagebruik ook nadelige kanten heeft. Ze zoekt op Wikipedia wat voor infectie haar oma eigenlijk heeft en leest het volgende:

Clostridium difficile is een grampositieve, anaerobe, sporevormende staafbacterie die veel voorkomt in de darmen maar daar doorgaans geen problemen veroorzaakt. Bij 80% van de pasgeborenen en bij 9% van de volwassenen is deze bacterie aantoonbaar in de ontlasting (dus ook in hun darmstelsel). Overmatige groei van Clostridium difficile (clostridiumziekte) bij volwassenen kan ontstaan door het gebruik van antibiotica.

Nederlandse huisartsen zijn terughoudend in het voorschrijven van antibiotica. Zo proberen ze een risico te minimaliseren.
(1p)Welk risico wordt vergroot bij veelvuldig gebruik van antibiotica?

Actieplan SOS vuursalamander
Onze meest spectaculaire salamander, de vuursalamander, verkeert in nood en dreigt de eerste amfibie te worden die deze eeuw in Nederland uitsterft. Om dit te voorkomen startte RAVON (reptielen-, amfibieën-,vissenonderzoek Nederland) met het actieplan ‘SOS vuursalamander’.

De vuursalamander (Salamandra salamandra, afbeelding 1) is in Nederland de enig voorkomende landsalamander. Vuursalamanders leven in de vochtige loofbossen met bronbeekjes van Zuid-Limburg. Het voedsel van de volwassen vuursalamander bestaat vooral uit wormen en naaktslakken. Ook sommige geleedpotigen en hun larven staan op het menu, vooral de wat tragere dieren zoals miljoenpoten, pissebedden en rupsen. De larven van de vuursalamander leven hoofdzakelijk van kleine algen-etende watervlooien. Er is niet veel bekend over natuurlijke vijanden van de volwassen vuursalamander. Oudere exemplaren zijn waarschijnlijk te giftig om door andere dieren gegeten te worden. Jongere exemplaren zijn nog niet zo
giftig en vormen een prooi voor loopkevers. De larven van de vuursalamander worden gegeten door de beekforel, libellenlarven, waterkevers en de waterspitsmuis.

Vanaf 2008 werden steeds vaker dode vuursalamanders gevonden. Omdat veel van deze dode vuursalamanders zweren op hun huid hadden, werd al snel gedacht aan een ziekteverwekker. In 2013 identificeerden onderzoekers de tot dan toe onbekende schimmel Batrachochytrium salamandrivorans, die dodelijk bleek te zijn voor de vuursalamander. Met
de identificatie van deze schimmel was de eerste doelstelling van SOS vuursalamander gehaald.
In tabel 1 zijn kenmerken van vier ziekteverwekkers weergegeven.

Onderzoekers ontwikkelden een detectietest om een DNA-volgorde op te sporen die uniek is voor de schimmel. Met een wattenstaafje worden enkele cellen van de huid van gevangen vuursalamanders verkregen (afbeelding 3). Met de detectiemethode kan snel worden bepaald of het monster besmet is. Als dat zo is, wordt de vuursalamander behandeld met een schimmeldodend middel. Het te onderzoeken monster kan naast cellen van de ziekteverwekker ook cellen van de vuursalamander (1), van algen (2) en van bacteriën (3) bevatten.
Afbeelding 4 geeft de evolutionaire stamboom van de organismen op aarde weer.

(1p)Van welk van de drie genoemde andere cellen komt het DNA volgens deze evolutionaire stamboom het meest overeen met het DNA van de ziekteverwekker?