Hoofdstuk 1: The history of phycology and
protistiology; changing views oof the origin and
evolution of the Eukarya
• Protisten en algen domineren de eukaryotische boom
• Nog steeds onzekerheid waar de oorsprong van de eukaryotische levensvorm ligt
1.1The early years: From Van Leeuwenhoek to Whittaker
• bleven onontdekt door hun kleine grootte tot de eerste microscopen
• Antoni Van Leeuwenhoek beschreef en tekende de eerste protist (1680) door maken van
microscopen (Animacula)→ ontdekking werd niet opgemerkt door de wetenschap
• O.F.Müller: de eerste systematische beschrijving van protisten
• 19de eeuw: systematiek en biologie van protisten werden gepubliceerd door oorzaak van
de menselijke ziektes → dit progress was door technologische verbeteringen in de
microscopie
• Later bij nog verbeterende microscopen: organismen waren voldoende vershcillende van
dieren en planten om een speciale classificatie te rechtvaardigen
• Haeckel: Protista, Animalia en Planten ( Protista op zelfde levels als dieren en planten,
niet primitief vanwaar uit planten en dieren zijn geëvolueerd)
• Whittaker: 5 rijken ( Fungi, Planten, Dieren, Protisten en de Monera)
o Monera afgesplitst van de Protista
o Fungi krijgt een eigen rijk
o Waar de protisten zijn geplaatst: tussen bacteriën en de rest → misconceptie:
kleine organisme waaruit de grote organismen zijn geëvolueerd → er zijn heel
veel groepen protisten die heel verschillend zijn van dieren, planten en fungi
1.2 Electronic microscopy : ultrastructural discoveries
• 1950: transmission electronic microscopes
• 1960: scanning electronic microscopes
→ gebruiken van elektronische microscopen zorgen voor een grote doorbraak → bestuderen van
ultra structurele details van cel eigenschappen of organellen → nieuwe inzichten in de
evolutionaire relaties tussen de organismen → herbekijken van de bestaande fylogenie op level
van classes ( Moleculaire technieken zorgen voor de relaties tussen grote groepen)
,+ details van mitochondria en plastiden hebben de endosymbiotische theorieën nieuw leven
ingeblazen → curiaal voor begrijpen van evolutie van de Eukarya
1.3 The molecular evolution; the SSU rDNA tree of life
Specifiek sequenties van aminozuren in proteïnen of nucleotiden in het DNA van een cel kan
gebruikt worden voor het bekijken van evolutionair relaties tussen organismen.
• Mutaties kunnen evolueren
• Verschillen vergelijken in de homologe posities tussen sequenties kan gebruikt worden
dus voor evolutionaire relaties af te leiden
1) 1960’s - use of AA sequences of proteins to reconstruct evolutionary relationships
between organisms
o Hoe meer gelijkaardig de DNA sequenties, hoe meer gerelateerd de organismen
zijn
2) rRNA: large, universal, constant, conserved: universal molecular chronometer
o Je hebt een moelcule nodig die aanwezig is in alle organismen→ rRNA
o Constant, conserved; het verandert niet zoveel gedurende de evolutie
o Cruciale rol die rRNA → minder onderhevig zijn aan HGT,…
3) 1980’s SSU rRNA ‘tree of life’
4) PCR
3 domeinen; bacteriën, archaea en de eukaryoten
Lange en trage evolutie en dan plots zie je grote radiatie
van alle eukaryote supergroepen
• de eukaryale tak wordt gekenmerkt door lange
evolutionaire afstanden, de aanwezigheid van een aantal
vroegvertakkende lijnen en een crown groep radiatie
de wortel van de boom, geplaats in de bacteriële tak →
Archaea en de Eukarya zijn zustergroepen
1 pararlogue gebruiken als outgroep
Waarom G2 gebruiken als outgroup?
• G2 (en alle afstammelingen, G2Acen G2B) is ontstaan door genduplicatie, niet speciatie.
Het vormt een aparte evolutionaire lijn van G1.
• Omdat G2 eerder is afgesplitst dan de speciatie tussen G1A en G1B, kan het dienen als
een "buitenstaander" die helpt de
evolutionaire afstamming van G1A en
G1B beter te begrijpen.
, Three of life:
• Drie domeinen
• Eukaryote tak: lang, kroongroep, Archezoa
• Archaea en Eukarya zijn zustergroepen
• Andere onverwachte relaties, bv. tussen ciliaten, dinoflagellaten en Apicomplexa, tussen
Schimmels en dieren, ...
• ‘Tree of life’ is largely microbial!
o De prokaryoten en protisten zijn veel rijker in diversiteit dan men had gedacht
o Meeste van de boom is uni cellulair
• Mitochondria en plastiden zijn geëvolueerd uit bacteriën en cyanobacteriën
• Morfologie helpt weinig bij het schatten van fylogenetische relaties
• Archezoa: geen mitochondriën, parafyletisch, zuurstofarme en zuurstofloze habitats,
basale positie → deze lijnen zich vertakten vóór de verwerving van mitochondria
• Suggereert dat er meerdere onafhankelijke endosymbiose events hebben
plaatsgevonden
Analyse van complete genomen:
1) Endosymbiotische events spelen een centrale rol in de grootste evolutionaire transities
in de eukaryotic tree of life
2) LGT is een super belangrijk proces zowel in prokaryoten als eukaryoten → drijft
evolutionaire transities + evolutionaire relaties vermommen en dus hun reconstructie
bemoeilijken
Autogenous vs xenogenous origin of endomembrane structures
• Autogenous: Als cellen complexer worden, soms invaginatie van
outter membraan en zo endomembraansysteem ontstaan ( gebeurt in
de cel zelf)
• Xenogneous; een partikel van buiten af, word volledig geïntrigeerd in
de host cellen en word een organel
➔ Mitochondrium en plastiden: xenogenous
1.4 Endosymbioses
Mitochondria en plastiden zijn geëvolueerd uit bacteriën en cyanobacteriën, maar ook andere
organellen en de eukaryote cel zijn het resultaat van een ES
Nog steeds onzeker wanneer deze ES hebben plaatsgevonden , hoe vaak,…
• Schimper (1883), Mereschkowsky (1905), Portier (1910)
o plastiden waren gereduceerde cyanobacteriën die in symbiose leefden met een
heterotrofe gastheer. De gastheer zelf was al het product van een eerdere
symbiose
o Miste de dichotome vertakkingen tussen prokaryoten en eukaryoten
o De endosymbiotische theorieën waren verworpen wanneer Schimper en
Mereschkowksy dood waren
o Hypotiseert dat leven 2 keer is ontstaan
• ultrastructure: Margulis, Goksøyr (1960’s)
protistiology; changing views oof the origin and
evolution of the Eukarya
• Protisten en algen domineren de eukaryotische boom
• Nog steeds onzekerheid waar de oorsprong van de eukaryotische levensvorm ligt
1.1The early years: From Van Leeuwenhoek to Whittaker
• bleven onontdekt door hun kleine grootte tot de eerste microscopen
• Antoni Van Leeuwenhoek beschreef en tekende de eerste protist (1680) door maken van
microscopen (Animacula)→ ontdekking werd niet opgemerkt door de wetenschap
• O.F.Müller: de eerste systematische beschrijving van protisten
• 19de eeuw: systematiek en biologie van protisten werden gepubliceerd door oorzaak van
de menselijke ziektes → dit progress was door technologische verbeteringen in de
microscopie
• Later bij nog verbeterende microscopen: organismen waren voldoende vershcillende van
dieren en planten om een speciale classificatie te rechtvaardigen
• Haeckel: Protista, Animalia en Planten ( Protista op zelfde levels als dieren en planten,
niet primitief vanwaar uit planten en dieren zijn geëvolueerd)
• Whittaker: 5 rijken ( Fungi, Planten, Dieren, Protisten en de Monera)
o Monera afgesplitst van de Protista
o Fungi krijgt een eigen rijk
o Waar de protisten zijn geplaatst: tussen bacteriën en de rest → misconceptie:
kleine organisme waaruit de grote organismen zijn geëvolueerd → er zijn heel
veel groepen protisten die heel verschillend zijn van dieren, planten en fungi
1.2 Electronic microscopy : ultrastructural discoveries
• 1950: transmission electronic microscopes
• 1960: scanning electronic microscopes
→ gebruiken van elektronische microscopen zorgen voor een grote doorbraak → bestuderen van
ultra structurele details van cel eigenschappen of organellen → nieuwe inzichten in de
evolutionaire relaties tussen de organismen → herbekijken van de bestaande fylogenie op level
van classes ( Moleculaire technieken zorgen voor de relaties tussen grote groepen)
,+ details van mitochondria en plastiden hebben de endosymbiotische theorieën nieuw leven
ingeblazen → curiaal voor begrijpen van evolutie van de Eukarya
1.3 The molecular evolution; the SSU rDNA tree of life
Specifiek sequenties van aminozuren in proteïnen of nucleotiden in het DNA van een cel kan
gebruikt worden voor het bekijken van evolutionair relaties tussen organismen.
• Mutaties kunnen evolueren
• Verschillen vergelijken in de homologe posities tussen sequenties kan gebruikt worden
dus voor evolutionaire relaties af te leiden
1) 1960’s - use of AA sequences of proteins to reconstruct evolutionary relationships
between organisms
o Hoe meer gelijkaardig de DNA sequenties, hoe meer gerelateerd de organismen
zijn
2) rRNA: large, universal, constant, conserved: universal molecular chronometer
o Je hebt een moelcule nodig die aanwezig is in alle organismen→ rRNA
o Constant, conserved; het verandert niet zoveel gedurende de evolutie
o Cruciale rol die rRNA → minder onderhevig zijn aan HGT,…
3) 1980’s SSU rRNA ‘tree of life’
4) PCR
3 domeinen; bacteriën, archaea en de eukaryoten
Lange en trage evolutie en dan plots zie je grote radiatie
van alle eukaryote supergroepen
• de eukaryale tak wordt gekenmerkt door lange
evolutionaire afstanden, de aanwezigheid van een aantal
vroegvertakkende lijnen en een crown groep radiatie
de wortel van de boom, geplaats in de bacteriële tak →
Archaea en de Eukarya zijn zustergroepen
1 pararlogue gebruiken als outgroep
Waarom G2 gebruiken als outgroup?
• G2 (en alle afstammelingen, G2Acen G2B) is ontstaan door genduplicatie, niet speciatie.
Het vormt een aparte evolutionaire lijn van G1.
• Omdat G2 eerder is afgesplitst dan de speciatie tussen G1A en G1B, kan het dienen als
een "buitenstaander" die helpt de
evolutionaire afstamming van G1A en
G1B beter te begrijpen.
, Three of life:
• Drie domeinen
• Eukaryote tak: lang, kroongroep, Archezoa
• Archaea en Eukarya zijn zustergroepen
• Andere onverwachte relaties, bv. tussen ciliaten, dinoflagellaten en Apicomplexa, tussen
Schimmels en dieren, ...
• ‘Tree of life’ is largely microbial!
o De prokaryoten en protisten zijn veel rijker in diversiteit dan men had gedacht
o Meeste van de boom is uni cellulair
• Mitochondria en plastiden zijn geëvolueerd uit bacteriën en cyanobacteriën
• Morfologie helpt weinig bij het schatten van fylogenetische relaties
• Archezoa: geen mitochondriën, parafyletisch, zuurstofarme en zuurstofloze habitats,
basale positie → deze lijnen zich vertakten vóór de verwerving van mitochondria
• Suggereert dat er meerdere onafhankelijke endosymbiose events hebben
plaatsgevonden
Analyse van complete genomen:
1) Endosymbiotische events spelen een centrale rol in de grootste evolutionaire transities
in de eukaryotic tree of life
2) LGT is een super belangrijk proces zowel in prokaryoten als eukaryoten → drijft
evolutionaire transities + evolutionaire relaties vermommen en dus hun reconstructie
bemoeilijken
Autogenous vs xenogenous origin of endomembrane structures
• Autogenous: Als cellen complexer worden, soms invaginatie van
outter membraan en zo endomembraansysteem ontstaan ( gebeurt in
de cel zelf)
• Xenogneous; een partikel van buiten af, word volledig geïntrigeerd in
de host cellen en word een organel
➔ Mitochondrium en plastiden: xenogenous
1.4 Endosymbioses
Mitochondria en plastiden zijn geëvolueerd uit bacteriën en cyanobacteriën, maar ook andere
organellen en de eukaryote cel zijn het resultaat van een ES
Nog steeds onzeker wanneer deze ES hebben plaatsgevonden , hoe vaak,…
• Schimper (1883), Mereschkowsky (1905), Portier (1910)
o plastiden waren gereduceerde cyanobacteriën die in symbiose leefden met een
heterotrofe gastheer. De gastheer zelf was al het product van een eerdere
symbiose
o Miste de dichotome vertakkingen tussen prokaryoten en eukaryoten
o De endosymbiotische theorieën waren verworpen wanneer Schimper en
Mereschkowksy dood waren
o Hypotiseert dat leven 2 keer is ontstaan
• ultrastructure: Margulis, Goksøyr (1960’s)
