3_Phylogeny - Phylogeny The five kingdoms Phylogeny … to...

Info iconThis preview shows page 1. Sign up to view the full content.

View Full Document Right Arrow Icon
This is the end of the preview. Sign up to access the rest of the document.

Unformatted text preview: Phylogeny The five kingdoms Phylogeny … to Brain and Behavior Phylogeny Phylogeny Het drie-domeinensysteem Five kingdoms of living organisms: animals are the most recently evolved kingdom. Woese (1977) onderscheidt nog slechts 3 domeinen: -Bacteria (organismen zonder celkern) -Archaea (“oerorganismen”, kunnen in extreme omstandigheden overleven) -Eukarya (gekernde organismen) De hoofdstam verbindt de hyperthermofiele organismen (Homo sapiens zit op een zijtak!) Phylogeny Phylogeny Taxonomy: Animals are classified into groups according to defining characteristics. Phylogeny Phylogeny Primaten ((aapachtigen) Primaten aapachtigen) Halfapen Halfapen Apen (monkeys) Apen (monkeys) Van de nieuwe wereld Van de nieuwe wereld Van de oude wereld Van de oude wereld (Eurazië) (Eurazië) Mensapen (apes) Mensapen (apes) Orang oetan Orang oetan Gorilla Gorilla Chimpansee, Bonoboo Chimpansee, Bonoboo Animals are classified into groups according to defining characteristics (taxonomie) Hominiden Hominiden (rechtop lopend) (rechtop lopend) Homo neanderthalensis Homo neanderthalensis Homo sapiens Homo sapiens Phylogeny: from a common ancestor Percentage differences in DNA • een geringe hoeveelheid DNA (het exon-DNA) wordt gebruikt voor afschrijven naar eiwitaanmaak • additioneel, allicht vitaal DNA • een grote hoeveelheid DNA waarvan de functie niet duidelijk is (zgn. junk DNA). Van een deel van het intron-junkDNA is al bekend geraakt dat het eiwitten aantrekt die genen in de buurt activeren of blokkeren. The human genome Phylogeny Phylogeny Hominiden Hominiden (rechtop lopend) (rechtop lopend) Hominiden Hominiden (rechtop lopend) (rechtop lopend) Homo neanderthalensis Homo neanderthalensis Homo neanderthalensis Homo neanderthalensis Homo sapiens Homo sapiens Homo sapiens Homo sapiens According to mitochondrial DNA analysis, hominids evolved in Africa and spread in a series of migrations. Phylogeny Phylogeny Hominiden Hominiden (rechtop lopend) (rechtop lopend) Homo neanderthalensis Homo neanderthalensis Homo sapiens Homo sapiens Homo erectus => Homo neanderthalensis: died out (because too primitive ?) => Homo sapiens: survives (because more evolved? better communication*) no family (different mitochondrial DNA) Nature, 2004, 432, 461-5 * Is language a side product of evolution? Evolution of the brain Comparative neuroanatomy Human brain DEVELOPMENT (ontogeny) partly reproduces phylogeny (evolution) => the recapitulation theory mouse cat human Phylogeny of the brain Fish Human ArchiPaleoNeo- reptils early mammals late mammals Recapitulation-theory Phylogeny of the brain Archi- hippocampus (3 layers) Paleo- limbic system (3-5 layers) Neo- primary & association cortex (6 layers) Phylogeny of the brain De neocortex staat tot de limbische hersenen zoals de gastronomie, de erotiek of de muziek staan tot de voeding, de seksualiteit of het geluid. The ‘triune-brain theory’ of MacLean Evolution of the primate brain Evolution of the primate brain Brain volume Brain / Body Mass Ratio Brain / Body Mass Ratio Brain size and number of neurons Encephalization quotient = brain size / body size Evolution of the primate brain > > > increased brain size more nervous cells bigger and more branched neurons The same kind of neuron in different species Does Size Matter? Does Size Matter? De moderne mens heeft grotere hersenen dan Homo erectus. Voordelen van grotere hersenen - grotere capaciteit om expertise te ontwikkelen - meer kans voor problem solving en voor het verzamelen van grote hoeveelheden feitenmateriaal - mogelijkheid om sociale motivaties te construeren en te onderhouden - meer kans om te blijven functioneren tot op hoge leeftijd Nadelen: - moeilijker geboorte => de mens met zijn groot hoofd moet ‘te vroeg’ (hulpeloos) geboren worden - gevoeliger voor disfuncties Niet zonder een prijs te betalen? Does Size Matter? Architecturaal complexe structuren, die pas later in de evolutie zijn ontstaan zoals de neocortex met zijn zes lagen, zijn gevoeliger voor allerlei disfuncties dan oudere en eenvoudiger delen zoals de reptielhersenen. Architecturaal complexe structuren zijn ongetwijfeld nuttige evolutionaire producten van de hersenontwikkeling, maar ze moeten er blijkbaar er een prijs voor betalen. -- In grotere hersenen met ook meer verbindingen stijgt het risico op een disfunctie met de toenemende complexiteit. -- Kleine verstoringen kunnen hun invloed laten voelen in meerdere netwerken en op afstand. -- Ze zouden zelfs nog uitvergroot kunnen worden door de regenererende eigenschappen van de cortex. 1. Einstein had an average sized brain 2. Mozart was microcephalic 3. Modern male humans have approximately 10% larger brains than do modern female humans 1 Big-brained people are smarter Meta-analyse: brainmass (in vivo !) and intelligence Positive correlation between brainmass and intelligence -stronger in women than in men -stronger in adults than in children (Intelligence, 2005, 33, 337-46) 2 3 Important functions occupy proportionately larger brain regions e.g. olfactory bulbs in man Ape in mouse Human More intracortical and cortico-subcortical projections (connections) in human Does Size Matter? Does Size Matter? Important: What makes up the difference between Homo sapiens and other animals? (1) 1 Volume of the brain Classical view: the frontal lobe (is larger in human). 2 Volume of critical functions e.g. language e.g. memory (cortex, hippocampus) However, recent measurements show: - the relative size of the frontal lobe (to the whole brain) is similar across hominoids NEUROLOGY 2004;63:1193-1197 3 Number of connections Does Size Matter? What makes up the difference between Homo sapiens and other animals? (2) It can be tentatively concluded that it is questionable that the size of the prefrontal cortex can account for the typical human functions. Some other factors have to be considered, such as connectivity. Increased interconnectivity might be evolved by increased cultural stimulation. Brain and Cognition, 2008, 68, 92-99 (+/- 33%) - the relative size of the sectors of the frontal lobe (dorsal, mesial, and orbital) is similar across the primate species studied - in relative terms, prefrontal white matter volume shows the largest difference between human and non-human, whereas gray matter shows no significant difference. This enhanced white matter volume suggests that increased (frontal) brain interconnectivity may represent a major characteristic of the human brain. ...
View Full Document

This note was uploaded on 05/28/2010 for the course GE BIOL020000 taught by Professor Luccrevits during the Spring '10 term at Ghent University.

Ask a homework question - tutors are online