les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis
Post on 26-Jan-2017
320 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis
Marta Riutort Departament de Genètica, Microbiologia i Estadística.
Institut de Recerca de la Biodiversitat (IRBio), Universitat de Barcelona
Carta de Darwin a Thomas Huxley 1857
The time will come I believe,
though I shall not live to see
it, when we shall have fairly
true genealogical (phylogenetic)
trees of each great kingdom of
nature
Haeckel’s pedigree of man
Qué és un arbre filogenètic?
Z
Y X W
V
U
T
P
Q
S R
O
A
Qué és un arbre filogenètic?
• Homologia: similitud resultat de l’herència a partir d’un ancestre comú
Z
Y X W
V
U
T
P
Q
S R
O
A
Grup monofilètic
Per que utilitzem les filogènies?
• Classificació, taxonomia
• Evolució dels organismes
• Evolució dels processos biològics: metabolisme, desenvolupament, ...
• Evolució de gens i genomes: canvis de funció, noves interaccions, …
• Filogènies dels gens
Sistemàtica dels segles XX-XXI
• Dades:
– Morfologia
– Ecologia
– Comportament
– Cariologia
– Moleculars
Diversitat de metazous
ANIMALS
Equinoderms Vertebrats
Artròpodes
Mol·luscs
Anèl·lids
Cnidaris
ANIMALS
Equinoderms Vertebrats
Artròpodes
Mol·luscs
Anèl·lids
Cnidaris
Foto M. Riutort
Cucs i companyia
Foto F. Carbayo
Classificació fílums de metazous: morfologia
Patrons corporals
Foto M. Riutort
Foto F. Carbayo
Esquema M. Riutort, en El árbol de la vida: sistemática y evolución de los seres vivos
Classificació fílums de metazous: morfologia
Classificació fílums de metazous: morfologia
• Fílum es defineix en funció d’un patró corporal específic.
• Els diferents fílums comparteixen pocs caràcters.
• La comparació per establir homologies i a partir d’elles grups monofilètics es fa molt difícil.
Limitacions de la morfologia
cucs
Taxònom
L’aproximació molecular a la filogenia
• El rellotge molecular
El rellotge molecular: l’alpha-globina
Emile Zuckerkandl
Linus Pauling
Avantatges de les dades moleculars
• Més dades
• Menys subjectives
• Es poden quantificar
• Es pot donar un tractament estadístic
• Es poden datar els esdeveniments de cladogènesi
Què necessitem per inferir un arbre?
• Marcadors genètics amb un nivell adequat de canvi:
– Gens mitocondrials, cloroplàstics
– Regions intergèniques, introns
– Exons
– Gens ribosomals
Mètodes d’inferència
• Màxima parsimònia
• Distàncies
• Mètodes probabilístics :
– Màxima versemblança
– Inferència bayesiana
Arbres filogenètics
Organismes
actuals
Ancestres
hipotètics Evolució,
Transformació dels caràcters
L’ARBRE MOLECULAR DELS
METAZOUS
Field et al, Science 1988
Primer arbre molecular dels metazous
18S rRNA
Primers problemes
Winnepenninckx et al, Mol Biol Evol 1995
El rellotge molecular no és perfecte
Atracció de les branques llargues
Winnepenninckx et al, Mol Biol Evol 1995
Noves aproximacions
Aguinaldo et al, Nature 1997 Halanych et al, Science 1995
ECDYSOZOA
LOPHOTROCHOZOA
Com canvia la nostra visió de l’evolució animal?
El celoma, els segments I els apendixs van apareixer en una única ocasió
En la visió clàssica:
Nova filogenia molecular
El celoma, els segments I els apendixs van apareixer al menys en dues ocasions
El árbol de la vida: sistemática y evolución de los seres vivos. Pablo Vargas y Rafael Zardoya (Eds.) Madrid 2012
NGS
• Roche 454
– 1 plate = 1 milion reads
– 1 read ~500 pb
– 500 megabases (Mb)
• Illumina
– 1 plate = 120 million reads
– 1 read ~100 pb
– 1 lane ~ 30 Gb
– Metazoan mitochondrial genome16 Kb 20 Kb
– Coverage x 50 = 1000 Kb = 1 Mb
– Human genome ~3.200 Mb
Filogenòmica
Dunn et al., NATURE 452 2008
150 gens
Filogenòmica: més dades
Hejnol et al., Proc. R. Soc. B December 22, 2009 276 (1677) 4261-4270
~ 1500 gens
Springer et al, TREE, 2004
Mamifers: morfologia vs molècules
Evolució convergent
Springer et al, TREE, 2004
I AIXÍ, QUÈ HA CANVIAT EN
L’ARBRE DE LA VIDA?
Arbre de la vida de Haeckel
• Generelle Morphologie der Organismen (1866).
• Aquest el podriem considerar el primer arbre de la vida modern, mostra tres Regnes: Plantae, Protista i Animalia
Imatge procedent de la Wikipedia
La classificació en cinc Regnes
Biologia 2, Castellnou edicions, 2009
Procariotes
Eucariotes
5 Regnes
Les dades moleculars i l’arbre de la vida
El nou arbre: 3 dominis
“Bacteris” que
viuen a altes
temperatures
o produeixen
metà
16S like rRNA
N. Pace
L’arbre de la vida amb genomes complerts
Hillis lab web
http://www.zo.utexas.edu/faculty/antisense/downloadfilestol.html
I els eucariotes?
Evolution, Barton et al. CSHL Press
ARBRES FILOGENÈTICS
Com els representem i com s'interpreten
Cladogram Phylogram Chronogram
Tipus d’arbres
Relacions entre grups
L’escala de la vida?
http://tolweb.org/tree/
Els vertebrats no som la culminació de l’evolució
You are here
Hillis lab web
http://www.zo.utexas.edu/faculty/antisense/downloadfilestol.html
top related