Samenvatting colleges Microbial Evolution and Ecology

Samenvatting


MICROBIAL
EVOLUTION &
ECOLOGY

,INHOUD
- College 1: Microbial diversity p.2
- College 2: Mechanisms of diversity p.6
- College 3: Virus Ecology p.10
- College 4: Protists p.14
- College 5: Plasmids p.16
- College 6: Antimicrobial Resistance p.19
- College 7: Transformation p.22
- College 8: Phage p.25
- College 9: Experimental evolution p.29
- College 10: Microbes and medicine p.33
- College 11: Plant/Microbe interactions p.36
- College 12: Symbiosis p.39
- College 13: Insect Symbionts p.42
- College 14: Microbiomes plants p.44
- College 15: Microbiomes animals p.46




1

,College 1: Microbial diversity
Drivers and consequences of soil microbial diversity

Inleiding

Welke processen worden uitgevoerd door microben?
 Aandrijven van biogeochemische kringlopen en het recyclen van nutriënten.
 Afbraak van organisch materiaal.
 Voorkomen van ziektes.
 Antagonist van pathogenen (ziekteverwekkers)
 Zuiveren van water en het reinigen van de omgeving.
 Reeks van symbiotische interacties.
 Het behouden van de bodemstructuur.

Hoeveel microben zijn er?  1030 microbiële cellen op aarde.
De aarde bevat meer microbiële cellen dan menselijke cellen.

Aarde: een microbiële planeet
 De aarde is door organismen,
specifiek micro-organismen, zo
gevormd dat men er kan leven.
 Microben en plantmicroben
interacties reguleren het klimaat van
de aarde.
 3 biljoen jaar lang bestonden er
alleen maar microben op de aarde.
 Cyanobacteriën zorgde voor de influx
van zuurstof.




The extent of life
 Microben kunnen in extreme
omstandigheden (over)leven.
 Zie rechts het verschil met eukaryoten




2

, The three domains
of life bestaan uit:
Bacteria, Archea en
Eukaryoten
Waarom weten we zo weinig over de ecologie van microben?
 Ze zijn erg klein, zonder microscoop zijn ze niet te zien.
 Het is erg moeilijk om soorten van elkaar te onderscheiden.
 Het is erg moeilijk om de individuele activiteiten van de microben te meten.
 Ze zijn erg divers.
 De meerderheid kan niet gecultiveerd worden in het lab.

Grote doorbraken en trends in microbiële ecologie:
 Ontdekking dat microben bestaan.
 Ontdekking dat microben verantwoordelijk zijn voor veel activiteiten.
 Cultivatie en karakterisering van microben.
 Het gebruik van moleculaire methodes om microbiële populaties te karakteriseren.


Carl Woese  introduceerde ‘the three domains of life’

Human genome Project
 Sequencing van menselijk genoom
 Maar ook van veel microben.
 Metagenomica = de studie van rechtstreeks uit omgevingsmonsters gewonnen
genetisch materiaal.

Evolutie van DNA sequencing:
Sequencing wordt exponentieel goedkoper en sneller
 454
 Illumina
 Ion Torrent

Microbial Diversity

Microben soorten bepalen:
 Onmogelijk via de morfologie of het fenotype.
 70% DNA kruis-hybridisatie  wanneer het DNA van 2 organismen ‘gesmolten’
wordt en daarna bij elkaar wordt gedaan en het voor 70% correct is, worden de
organismen als 1 soort gezien.
 Moleculaire studies gebruiken 16S RNA gensequenties voor identificatie.
 Genomische studies kijken nu ook naar het aantal genen die organismen gemeen
hebben.

Diversiteit:
 Alpha diversiteit: aantal soorten in een sample.
 Beta diversiteit: de diversiteit tussen samples.
 ‘Evenness’: hoe eerlijk zijn soorten verdeeld.
 Fylogenetische diversiteit: de fylogenetische afstand tussen de geobserveerde
sequenties.
 ‘Coverage’: Het geschatte deel van de totale diversiteit van een gemeenschap je in je
dataset hebt.

3