docHistoria życia na ziemi
download 
Reklamacja Transkrypt
Historia życia na ziemi
Historia życia na ziemi Powstanie komórek eukariotycznych Powstanie komórek eukariotycznych Podobieństwa i różnice ilościowe ` ` Możliwe do wytłumaczenia przez zachodzenie stopniowych zmian Różnice jakościowe ` ` ` 2 Teoria chimery Endosymbioza Copyright © Pearson Education, Inc. or its affiliates. All Rights Reserved. Komórki prokariotyczne i eukariotyczne Cecha Eukaryota Prokaryota Jądro Jest Brak Chromosomy Liczne rozbudowane Liczne, Często jeden jeden, liczne plazmidy Typ komórkowy Wielo- i jednokomórkowy Jednokomórkowy Telomery Obecne Niepotrzebne Rekombinacja genetyczna Mejoza i fuzja gamet Rzadka, jednokierunkowa Lizosomy i peroksysomy Są Brak Mikrotubule Obecne Nieobecne lub rzadkie Retikulum endoplazmatyczne Obecne Brak Mitochondria Są Brak Cytoszkielet Rozbudowany Szczątkowy Rybosomy Duże Małe Aparat Golgiego Jest Brak Podział komórkowy Mitoza i podział Podział Chloroplasty i mitochondria Są 3 Brak Wić Microskopowa, złożona budowa Submicroskopowa, jedna wiązka Ściana komórkowa U roślin, prosta chemicznie Złożona chemicznie Rozmiar komórki 10-100 um 1-10 um Powstanie komórek eukariotycznych y y Jądro Chromosomy y zawierają ją 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 d bi t ` ` ` ` ` 4 http://palmer-dna-tech-project-012.wikispaces.com/Ariana+Arampatzis Powstanie komórek eukariotycznych ` ` ` ` Nie ma typowej komórki eukariotycznej Wić występuje u większości eukariontów Endosymbioza tłumaczy dobrze powstanie chloroplastów i mitochondriów Niektóre inne organelle od nich pochodzą 5 Komórka zwierzęca Copyright © Pearson Education, Inc. or its affiliates. All Rights Reserved. Teoria endosymbiozy ` ` Konstantin Mierieżkowski 1905 Lynn Margulis 1967 ` ` ` ` ` 6 Rozwinięta teoria endosymbiozy Chloroplasty, p y mitochondria i wici pochodzą p ą od bakterii Podobnie jak poprzednie wersje, teoria z trudem uzyskała uznanie Najsilniejsze dowody dotyczą chloroplastów i mitochondriów Była wyznawczynią innej, kontrowersyjnej teorii Gai Archaeplastida Rośliny zielone (zielenice i rośliny wyższe), czerwone (krasnorosty) i sine (glaukofity) Powstały w wyniku pierwotnej endosymbiozy ` ` 7 copyright © DW Freshwater Endosymbioza ` ` ` ` ` Silne dowody na endosymbiot tyczne pochodzenie h d i chloroplastów i mitochondriów Nieskuteczna fagocytoza Pierwotna endosymbioza chloroplastów p ((sinice)) Glaukofity mają najmniej zredukowany genom chloroplastowy Mitochondria pochodzą od proteobakterii 8 Pochodzenie chloroplastów ` Endosymbioza ` ` pierwotna – powstanie glonów zielonych i krasnorostów drugorzędowa i trzeciorzędowa mitochondrium Linia zielona sinica Linia czerwona Charles F. Delwiche (1999) American Naturalist 154:S164–S177. Endosymbioza y ` Wtórna ` ` ` ` ` ` ` Eugleniny Bruzdnice Złotowiciowce Brunatnice Okrzemki Tobołki Trzeciorzędowa ` T b łki Tobołki Delwiche (1999) A Nat. Am. N t 154 154: S164 Endosymbioza - to nie koniec ` ` ` Niektóre eukarionty (Archezoa) utraciły mitochondria lecz zachowały geny mitochondrialne it h d i l Inne (Euglenozoa i Alveolata)) utraciły y chloroplasty lecz zachowały geny chloroplastowe Geny wędrują między przedziałami komórkowymi 11 Charles F. Delwiche (1999) American Naturalist 154:S164–S177. Powstanie komórek eukariotycznych ` Filogeneza ` ` ` ` ` ` ` ` ` ` 12 Arystoteles A l – pierwsze próby ób klasyfikacji kl f k Linneusz – rośliny i zwierzęta Lamarck – koncepcja drzewa rodowego Darwin – pierwsze opublikowane drzewo rodowe Haeckel – pierwsze drzewo życia Whittaker – pięć królestw (1969) Fitch – filogenetyka molekularna W Woese – trzy t domeny d Sześć supergrup Eukaryota filogenomika – czasy współczesne Drzewo życia ` Carl Darwin – 1859 Origin of Species 13 Drzewo życia 1866 ` ` ` ` ` Ojciec filogenetyki - Haeckel Autor terminów ekologia, filogeneza, ontogeneza Poglądy wykorzystane przez Nazistów – rasizm, darwinizm społeczny „Polityka to praktyczna biologia biologia” „Ontogeneza to skrócona filogeneza” 14 Drzewo życia Walter Fitch 1967 ` Pierwsze drzewo molekularne Walter M. Fitch, Emanuel Margoliash Science, 155:279 (1967) 15 Drzewo życia Carl Woese – 1977 1977-1990 1990 ` ` Trzy domeny Różnorodność Eukaryota wynika z różnorodności pierwotniaków 16 Courtesy of UC Museum of Paleontology, www.ucmp.berkeley.edu Trzy królestwa Archeanów ` ` ` ` Duże D ż podobieństwo d bi ń t d do bakterii Euryarcheota (słonolubne i metanogenne) Crenarcheota (ciepłolubne) K Korarcheota, h znane tylko z sekwencji Courtesy of UC Museum of Paleontology, www.ucmp.berkeley.edu Niewidzialne organizmy g y Eryarchaeota ` ` Bintrim et al. al (PNAS, (PNAS 94, 1997) identyfikują nową gałąź Archaea na podstawie sekwencji 16S rDNA DNA Na pewno jest wiele nieznanych gatunków a nawet całych, całych wielkich wielkich, nie odkrytych jeszcze gałęzi Crenarchaeota Drzewo życia genu rRNA ` ` ` ` Chloroplasty i mitochondria wywodzą się z bakterii Korona Eukaryota y Grzyby i zwierzęta są blisko spokrewnione i tworzą Opisthokonta Dwie nowe grupy – Al l t i Alveolata Stramenophila Sogin and Patterson 1995, zmienione 19 chloroplasty mitochondria http://tolweb.org Drzewo życia – Doolittle1999 ` ` ` ` Pięć królestw i trzy domeny Archeany są najbliższymi j y krewnymi Eukarya Mitochondria i chloroplasty p y (endosymbioza) Archezoa ` 20 J Jeśli istniały y to wymarły Doolittle, Science 284, 2124 (1999) Filogenomika Drzewa oparte D t na zestawach g genów powtarzalnych we wszystkich poznanych h sekwencjach pełnych p y genomów Ciccarelli et al (2006) ` Science 311, 1283 Rozmnażanie bezpłciowe ` ` Głównie Prokaryota, ale też u Eukaryota y Skomplikowany cykl komórkowy u Eukaryota h homologiczny l z podziałem komórkowym bakterii 22 Cykl komórkowy u bakterii ` ` Homologiczne białka cytoszkieletu uE Eukaryota k i Prokaryota Cały proces można uznać za homologiczny Gitai (2005) The New Bacterial Cell Biology: Moving Parts and Subcellular Architecture. Architecture Cell 120, 577–586. http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2005.02.026 23 Wspólne pochodzenie białek cytoszkieletu ` ` ` Tubulina i białko FtsZ mają aktywność GTPazy i wspólną domenę białkową Inne homologiczne białka cytoszkieletu bakterii to MreB, ParM i CreS Występują u eubakterii i archeanów 24 FtsZ Tubulina Wspólne pochodzenie białek cytoszkieletu ` Struktura drugorzędowa i przyrównanie sekwencji białka FtsZ z M. jannaschii oraz tubulin ze świni Faguy & Doolittle (1998) Cytoskeletal proteins: The evolution of cell division. Current Biology 8, R338 - R341 http://dx.doi.org/10.1016/S0960-9822(98)70216-7 25 Wspólne pochodzenie cytoszkieletu ` ` ` Białko FtsZ odpowiada za podział komórki a białko CreS za jej kształt Białko MreB odpowiada za kształt komórki jej polarność i komórki, segregacje materiału g genetycznego y g Ich ekspresja jest zsynchronizowana w czasie i przestrzeni 26 Gitai (2005) Cell 120, 577–586. http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2005.02.026 Płeć i rozmnażanie płciowe ` ` ` ` ` To proces jednokomórkowy Wiele eukariontów rozmnaża się bezpłciowo Powstał u prokariontów i rozwinął się i u wczesnych h eukariontów k i tó zapewne dzięki rekombinacji Daje j p przewagę gę ewolucyjną yj ą (w ( większości sytuacji) Kosztuje ` ` 27 Wysiłek W ł k zlokalizowania l k l i skłonienia kł partnera Skomplikowanie cyklu komórkowego Płeć ` ` Potomstwo niejednakowe genetycznie Pozwala to na szybsze dostosowanie się populacji do zmiennych warunków otoczenia przez pozbycie się genów szkodliwych i przechowanie h i lepszych l h genów na przyszłość Copyright © Pearson Education, Inc. or its affiliates. All Rights Reserved. 28 Rzadkie Zdarzenia ((Rare Genomic Events)) ` ` ` Duplikacje genów i sygnaturowe „indele” mogą pomóc w rozwiązaniu i i ttrudnych d h kwestii filogenetycznych Insercja w genie EF1EF1 α definiuje Opisthokonta Fuzja genów DHFR i TS łączy Bikonta Stechmann, Cavalier-Smith Science 297:89 (2002) Drzewo życia Cavalier Cavalier-Smith, Smith, 2005 ` ` Dane molekularne, ultrastrukturalne i paleontologiczne Annals of Botany 2005 95:147-175 Copyright restrictions may apply. 30 Eukaryota ` ` ` ` ` Sześć linii ewolucyjnych Amoebozoa i Opisthokonta (grzyby, zwierzęta i ich najbliżsi krewni), Bikonta Rhizaria i Excavata tworzą grupy siostrzane Postulowano wspólną grupę dla Archaeplastida Ch Chromalveolata l l t Korzeń być może między Bikonta i Unikonta 31 ? Wspólny przodek d k
