Historia życia na ziemi

Powstanie komórek eukariotycznych

Powstanie komórek eukariotycznych

2

Podobieństwa i różnice ilościowe

Różny stopień skomplikowania

Możliwe do wytłumaczenia przez zachodzenie

stopniowych zmian

Copyright © Pearson Education, Inc. or its affiliates. All Rights Reserved.

Różnice jakościowe Teoria chimery

Endosymbioza

Podstawowe różnice Jądro

Organelle

Komórki prokariotyczne i eukariotyczne

3

Cecha Eukaryota Prokaryota

Jądro Jest Brak

Chromosomy Liczne, rozbudowane Często jeden, liczne plazmidy

Typ komórkowy Wielo- i jednokomórkowy Jednokomórkowy (wyjątek sinice)

Rybosomy Duże Małe

Rekombinacja genetyczna Mejoza i fuzja gamet Rzadka, jednokierunkowa

Cytoszkielet Rozbudowany Szczątkowy

Mikrotubule Obecne Nieobecne lub rzadkie

Podział komórkowy Mitoza i podział Podział

Aparat Golgiego Jest Brak

Retikulum endoplazmatyczne Obecne Brak

Chloroplasty i mitochondria Są Brak

Lizosomy i peroksysomy Są Brak

Wić Microskopowa, złożona budowa Submicroskopowa, jedna wiązka

Rozmiar komórki 10-100 um 1-10 um

Powstanie komórek eukariotycznych

4

Jądro

Chromosomy zawierają znacznie więcej upakowanego misternie DNA

Wymaga to podziału DNA w trakcie skomplikowanego cyklu komórkowego

Pochodzenie, wraz z całym systemem błon, można wytłumaczyć stopniowymi zmianami

Proponowano pochodzenie endosymbiotyczne

http://palmer-dna-tech-project-012.wikispaces.com/Ariana+Arampatzis

Powstanie komórek eukariotycznych

5

Nie ma typowej komórki eukariotycznej

Wić występuje u większości eukariontów

Endosymbioza

tłumaczy dobrze

powstanie chloroplastów i mitochondriów

Niektóre inne

organelle od nich pochodzą

Komórka zwierzęca

Copyright © Pearson Education, Inc. or its affiliates. All Rights Reserved.

Teoria endosymbiozy

6

Konstantin Mierieżkowski 1905

Lynn Margulis 1967

Rozwinięta teoria endosymbiozy

Chloroplasty, mitochondria i wici

pochodzą od bakterii

Podobnie jak poprzednie wersje, teoria z

trudem uzyskała uznanie

Najsilniejsze dowody dotyczą

chloroplastów i mitochondriów

Była wyznawczynią innej,

kontrowersyjnej teorii Gai

Archaeplastida

7

Rośliny zielone (zielenice i

rośliny wyższe), czerwone

(krasnorosty) i sine

(glaukofity)

Powstały w wyniku

pierwotnej endosymbiozy

copyright © DW Freshwater

Archaeplastida –największe drzewo na świecie

8

Endosymbioza

9

Silne dowody na endosymbio-

tyczne pochodzenie

chloroplastów i mitochondriów

Nieskuteczna fagocytoza

Pierwotna endosymbioza

chloroplastów (sinice)

Glaukofity mają najmniej

zredukowany genom

chloroplastowy

Mitochondria pochodzą od

proteobakterii

Pochodzenie chloroplastów

Charles F. Delwiche (1999) American Naturalist 154:S164–S177.

mitochondriumsinica

Linia zielona Linia czerwona

Endosymbioza

pierwotna – powstanie glonów zielonych i krasnorostów

drugorzędowa i trzeciorzędowa

Endosymbioza

Patrick J. Keeling

Phil. Trans. R. Soc. B (2010) 365, 729-748

Wtórna

Eugleniny

Bruzdnice

Złotowiciowce

Brunatnice

Okrzemki

Kryptomonady

Trzeciorzędowa

Bruzdnice

Endosymbioza - to nie koniec

Niektóre eukarionty(Archezoa) utraciły mitochondria lecz zachowały geny mitochondrialne

Inne (Euglenozoa i Alweolaty) utraciły chloroplasty lecz zachowały geny chloroplastowe

Geny wędrują między przedziałami komórkowymi

12 Charles F. Delwiche (1999) American Naturalist 154:S164–S177.

Powstanie komórek eukariotycznych

13

Filogeneza Arystoteles – pierwsze próby klasyfikacji

Linneusz – rośliny i zwierzęta

Lamarck – koncepcja drzewa rodowego

Darwin – pierwsze opublikowane drzewo rodowe

Haeckel – pierwsze drzewo życia

Whittaker – pięć królestw (1969)

Fitch – filogenetyka molekularna

Woese – trzy domeny

Sześć supergrup Eukaryota

Avise – Filogeografia

Venter – Metagenomika

filogenomika – czasy współczesne, dwie domeny

Drzewo życia

14

CharlesDarwin

1859

Origin of species

Drzewo życia 1866

15

Ojciec filogenetyki - Haeckel

Autor terminów ekologia,

filogeneza, ontogeneza

Poglądy wykorzystane przez

Nazistów – rasizm, darwinizm

społeczny

„Polityka to

praktyczna

biologia”

„Ontogeneza

to skrócona

filogeneza”

Ernst Haeckel – utalentowany rysownik

16

Drzewo życia Walter Fitch 1967

17

Pierwsze drzewo

molekularne

Walter M. Fitch, Emanuel Margoliash Science, 155:279 (1967)

Drzewo życia Carl Woese – 1977

18

Trzy domeny

Różnorodność

Eukaryota wynika

z różnorodności

pierwotniaków

Courtesy of UC Museum of Paleontology, www.ucmp.berkeley.edu

Człowiek

Agawa

Dwa pierwotniaki

Trzy królestwa Archeanów

Duże podobieństwo do

bakterii

Euryarcheota

(słonolubne i

metanogenne)

Crenarcheota

(ciepłolubne)

Korarcheota,

początkowo

znane tylko z sekwencji

Courtesy of UC Museum of Paleontology, www.ucmp.berkeley.edu

Niewidzialne

organizmy

Bintrim et al. (PNAS, 94, 1997) identyfikują nową gałąź Archaea na podstawie sekwencji 16S rDNA

Na pewno jest wiele nieznanych gatunków a nawet całych, wielkich, nie odkrytych jeszcze gałęzi

Cren-

archaeota

Eury-

archaeota

Drzewo życia genu rRNA

21

Chloroplasty i mito-

chondria wywodzą

się z bakterii

Korona Eukaryota

Grzyby i zwierzęta są

blisko spokrewnione i

tworzą Opisthokonta

Dwie nowe grupy –

Alveolata i

Stramenophila

Sogin and Patterson 1995, zmienione

chloroplasty

mitochondria

http://tolweb.org

Drzewo życia – Doolittle1999

22

Pięć królestw i trzy domeny

Archeany są najbliższymi krewnymi Eukarya

Mitochondria i chloroplasty (endosymbioza)

Archezoa

Jeśli istniały to wymarły

Doolittle, Science 284, 2124

(1999)

Rzadkie Zdarzenia (Rare Genomic Events)

Duplikacje genów i

sygnaturowe „indele”

mogą pomóc w

rozwiązaniu trudnych

kwestii filogenetycznych

Insercja w genie EF1- a

definiuje Opisthokonta

Fuzja genów DHFR i

TS łączy Bikonta

Stechmann, Cavalier-Smith Science 297:89 (2002)

Drzewo życia Cavalier-Smith, 2005

24

Dane

molekularne,

ultrastrukturalne

i paleontologiczne

Annals of Botany 2005 95:147-175 Copyright restrictions may apply.

Wspólny

przodek

?

Eukaryota

25

Sześć linii ewolucyjnych

Amoebozoa i Opisthokonta (grzyby, zwierzęta i ich

najbliżsi krewni), Bikonta

Rhizaria i Excavata

tworzą grupy siostrzane

Postulowano wspólną grupę dla Archaeplastida Chromalveolata

Korzeń być może między Bikonta i Unikonta

Filo-

genomika

Ciccarelli et al (2006)

Science 311, 1283

Drzewa oparte

na zestawach

genów

powtarzalnych

we wszystkich

poznanych

sekwencjach

pełnych

genomów

Drzewo życia – 2012

Journal of Eukaryotic Microbiology Volume 59, Issue 5, pages 429-514, 28 SEP 2012 DOI: 10.1111/j.1550-7408.2012.00644.xhttp://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1550-7408.2012.00644.x/full#jeu644-fig-0001

SAR

Stramenopila

Alveolata

Rhizaria

27

Stramenopile

28

Okrzemki

Lęgniowce

ZłotowiciowceBrunatnice

Choanoflagellata

Myxozoa

Henneguya

My opistokonty

Metagenomika – Craig Venter

30

Dwie domeny

W myśl

współczesnych

poglądów

eukarionty mogą

być zagnieżdżone

w kladzie

archeanów a więc

stanowią z nimi

jeden klad i nie są

grupą dla nich

siostrzaną

31

Williams et al. Nature 504, 231-236 (2013)

Parafiletyczne Archeany

32

Williams et al. Nature 504, 231-236 (2013)