FYLOGENETICA


 (Genetica)

IMG_0072

THE ILLUMINATED   DARWIN  ….. zie ook –>BOEKBESPREKINGEN.docx (6.5 MB)

http://whyevolutionistrue.wordpress.com/2013/02/13/kelly-houles-illuminated-origin-of-species-project/img_0069/

http://whyevolutionistrue.wordpress.com/2013/02/13/kelly-houles-illuminated-origin-of-species-project/

Aanklikbaar 

IMG_0069

Informatie in een stamboom http://www.natuurinformatie.nl/nnm.dossiers/natuurdatabase.nl/i002706.html

Verwantschap ;Stambomen tonen eerst en vooral hoe verschillende groepen met elkaar verwant zijn. In figuur A zijn bijvoorbeeld 2 en 3 nauwer verwant dan 1 en 2, want hun gemeenschappelijke voorouder leefde korter tijd geleden. Figuur B gaat minder ver dan figuur A; de verwantschap tussen de vijf linker groepen onderling wordt niet aangegeven. Wél is duidelijk dat ze één gemeenschappelijke voorouder hebben.

            

Tijdschaal: De vertikale as van een stamboom is een tijdschaal. Soms wordt een echte tijdschaal aangebracht, zoals in figuur B, met bovenaan het heden. In figuur A is wel duidelijk dat groep 4 ouder is dan groep 3, maar er wordt niet aangegeven hóe oud.

ONSTAAN VAN SOORTEN  http://www.natuurinformatie.nl/nnm.dossiers/natuurdatabase.nl/i002707.html

Uit een voorouder ontstaan twee nakomelingen, waarvan er één niet afwijkt van die voorouder. Als het om soorten gaat, wordt gewoonlijk alleen de afwijkende soort 2 van een nieuwe naam voorzien.

In figuur A wordt aangegeven dat soort 2 op een bepaald moment in de geologische geschiedenis naast soort 1 gevonden wordt en daar uit voortgekomen is. In figuur B wordt gesuggereerd dat het soortvormingsproces geleidelijk is verlopen. In figuur C wordt géén evolutiesnelheid gesuggereerd. In feite wordt alleen aangegeven dat de soorten 1 en 2 een gemeenschappelijke voorouder hebben.

                    

Soms wil men aangeven dat het soortvormingsproces snel (abrupt) verlopen is. In dat geval wordt de verbindingslijn ook (nagenoeg) horizontaal getekend. Het is dan een kwestie van ‘vergroting’ of de lijn aanvankelijk horizontaal loopt of toch schuin (soortvorming zal immers gewoonlijk tenminste diverse generaties in beslag nemen).
Er zijn verschillende gedachten over de snelheid van evolutie. Als men aanneemt dat evolutionaire veranderingen zeer geleidelijk optreden, leidt dat tot een stamboom volgens een gradualistisch model, zoals in figuur B. Anderen nemen aan dat evolutionaire veranderingen relatief abrupt zijn. Dat leidt tot een stamboom als in figuur A. Dit is een stamboom volgens het model van “punctuated equilibria”, met snelle veranderingen en lange perioden zonder noemenswaardige veranderingen, met “stasis”.

          

Beide modellen kennen hun fervente aanhangers, hoewel aannemelijk gemaakt kan worden dat het om extremen gaat, die door intermediaire situaties verbonden worden. Model A treedt op als verschillen ontstaan op basis van één en slechts enkele mutaties in regelgenen. Model B zien we als de veranderingen te maken hebben met een groot aantal mutaties. In stambomen zou deze ‘mengvorm’ tot uiting gebracht kunnen worden, wat een grilliger vorm zou opleveren dan gebruikelijk is in handboeken.

HOLLEN OF STILSTAAN   http://www.natuurinformatie.nl/nnm.dossiers/natuurdatabase.nl/i002716.html

Er bestaan zeer grote verschillen in evolutiesnelheid binnen uiteenlopende groepen van organismen. Sommige bouwplannen bleven zeer langdurig vrijwel ongewijzigd voortbestaan. Men noemt zo’n langdurige stilstand, het ogenschijnlijk ontbreken van  evolutie  ‘stasis’. Een overtuigende verklaring voor dit fenomeen kan niet worden gegeven. Zo zijn de Priapulida sinds hun verschijnen in de Burgess afzettingen gedurende ruim 500 miljoen jaar vrijwel niet in uiterlijk veranderd. Het  genus  Pikaia, het begin van de Chordata markerend, stamt uit dezelfde periode en heeft in de evolutielijn die naar het bekende lancetvisje voert weinig verandering laten zien, terwijl in andere groepen van de Chordata aanzienlijk dramatischer veranderingen tot Homo sapiens leidden.

Dit  soort extreme contrasten kan in een schematische  stamboom  niet goed tot uitdrukking worden gebracht, al probeert men het soms door evolutielijnen meer of minder sterk van de centrale stam weg te laten divergeren.

CONVENTIONELE STAMBOMEN  http://www.natuurinformatie.nl/nnm.dossiers/natuurdatabase.nl/i002709.html

Het is bijzonder moeilijk om de grote lijnen in het verloop van het evolutieproces in de vorm van een  stamboom  schematisch op een zodanige manier weer te geven, dat er geen misverstanden ontstaan. Toch is het in tal van handboeken geprobeerd. Meestal zien we dan een onregelmatig vertakkend, maar verder min of meer evenwichtig geheel van (soms meer of minder dikke) lijnen, die òf dood lopen (uitsterven voorstellend), òf bovenaan (meestal het heden voorstellend) afgesneden zijn.

De y-as geeft dus gewoonlijk de tijd weer. Wat de functie van de x-as (en soms ook nog een z-as) is, wordt vaak niet vermeld. Dat mag de lezer dan zelf invullen, op basis van de suggestieve tekening. Soms is het geheel van namen van soorten of groepen van hogere orde (taxa) voorzien.

Gewoonlijk begint de conventionele stamboom onderaan smal, om op steeds hogere niveaus steeds breder uit te waaieren, ongeveer als bij een echte boom waarbij het bovenste gedeelte van de kruin door een horizontaal vlak is afgesneden. Dit soort stambomen suggereren een regelmatige toename van de totale diversiteit.

DE  KERSTBOOM VAN DE BIODIVERSITEIT http://www.natuurinformatie.nl/nnm.dossiers/natuurdatabase.nl/i002710.html


Er zijn geen redenen om aan te nemen dat er in het geologische verleden méér diersoorten dan tegenwoordig voorkwamen. Wel wordt door diverse onderzoekers benadrukt dat er in de zeer vroege stadia van de evolutie (in het Cambrium) méér hogere groepen (bijvoorbeeld phyla) op aarde vertegenwoordigd waren met relatief weinig soorten. Er zou dus tegenwoordig méér variatie (méér soorten), op basis van veel mìnder thema’s (mìnder phyla) gevonden worden.
Het laatste woord over deze gedachten is nog lang niet gezegd. Grondige analyses van de betreffende organismen zullen hier meer duidelijkheid moeten brengen. Wanneer het aantal basale bouwplannen in de loop der evolutie inderdaad afneemt, zal de schematische stamboom(voor de dieren!) meer moeten lijken op een gewone dan op de gebruikelijke “upside down” kerstboom.

ECHTE HARKEN http://www.natuurinformatie.nl/nnm.dossiers/natuurdatabase.nl/i002711.html

De onderlinge verwantschap van soorten is lang niet altijd helemaal duidelijk. Als we het niet weten, wordt voor een oplossing gekozen waarbij een aantal soorten of soortengroepen samen uit één voorouder ontstaan. Dat is in beide figuren te zien.

          
Voor alle duidelijkheid: uit één (voor)ouder kunnen diverse soorten ontstaan. Wanneer bijvoorbeeld een bergachtig eiland met een diersoort X door een stijging van de zeespiegel opgaat in een archipel, zal op elk eilandje apart soortvorming kunnen optreden. Dat kan dan resulteren in een situatie met de latere soorten X1, X2, X3, X4, X5, die onderling verwant zijn op de in figuren A en B aangegeven manier. Kortom: de ‘hark’ of ‘bezem’ wijst òf op een gebrek aan kennis, òf het is de meest realistische weergave van de werkelijke verhoudingen, zoals in dit laatste geval.

MICRO-ORGANISMEN DOMINEREN , DE REST KOMT LATER http://www.natuurinformatie.nl/nnm.dossiers/natuurdatabase.nl/i002712.html

Uit een moderne ‘stamboom’, die het verloop van de evolutie van het leven als geheel aangeeft, blijkt overduidelijk dat de biodiversiteit steeds werd, en nog altijd wordt, gedomineerd door de micro-organismen. De micro-organismen vormen twee domeinen, Bacteria (= Eubacteria) en Archaea (= Archaebacteria). Ze zijn als de zeer complexe groep Protista met talloze soorten ook in het derde domein, dat van de Eucarya, prominent aanwezig. Binnen de Eucarya treffen we bovendien de planten, de fungi (schimmels, paddestoelen) en de dieren aan. We noemen dat drie rijken, maar het zijn in feite slechts drie van zeer vele lijntjes in een warrig geheel.

De absolute datering van de evolutionair vroege splitsingspunten is zeer problematisch en in elk geval niet goed op basis van fossielen mogelijk. Dat komt bijvoorbeeld omdat Eucarya als fossiel niet altijd met zekerheid van prokaryoten (Bacteria & Archaea) te onderscheiden zijn. Wel kan onder voorbehoud worden gesteld dat de eerste meercellige eukaryoot, de bandvormige alg Grypania spiralis (tot 2 mm breed en 15 cm lang), zo’n 2,1 miljard jaar geleden ontstond en heel lang niet of nauwelijks andere meercellige organismen naast zich had. Pas 1,2 miljard jaar geleden kwamen er met zekerheid wat andere meercellige algen bij, en vanaf 1,0 miljard jaar geleden kennen we een handjevol meercellige fossielen, waaronder wormachtige vormen.

Hoewel fossielen in feite altijd een inkompleet beeld opleveren, lijkt de extreme armoede aan soorten meercellige Eucarya, die honderden miljoenen jaren duurde, een redelijk betrouwbaar feit. In een schematische stamboom valt dit niet eenvoudig aan te geven.
Pas de Ediacara fauna (0,6 miljard jaar oud, nog in het  PRECAMBRIUM  dus) laat overblijfselen van veelvormig meercellig leven zien, in tientallen soorten. Opvallend is de grootte van deze raadselachtige organismen (tot ca. 1 meter diameter). Ze worden door sommigen als heel aparte levensvormen beschouwd (Vendobionta), zonder nakomelingen in latere tijdperken.
Nog net in het Precambrium worden de eerste meercellige organismen met een extern skelet aangetroffen (Cloudina).In het CAMBRIUM  tenslotte, afhankelijk van de definitie beginnend 544 of 530 miljoen jaar geleden (zie Science 261, 1993: 1293-1298), zien we in de Tommotian fauna, 530 miljoen jaar geleden, de ‘Big Bang’ in de evolutie van het meercellige dierlijke leven: in een relatief zeer korte periode van 5 à 10 miljoen jaar ontstaan vrijwel alle huidige phyla en nog heel wat meer basale bouwplan-typen, met tal van soms bizar ogende soorten, die vooral door de beroemde Burgess Shale fossielen bekend geworden zijn.

De zogenaamde ‘cladisten’ delen de levende wereld in volgens een strikt ‘dichotoom’ vertakkingsschema. Dat wil zeggen dat er steeds vertakkingen van één naar twee optreden, nooit naar méér dan twee takken. In cladistische stambomen worden ‘harken’, principieel altijd als onopgeloste vertakkingspunten beschouwd.

NETVORMIGE VERWANTSCHAPSPATRONEN http://www.natuurinformatie.nl/nnm.dossiers/natuurdatabase.nl/i002715.html

Meer en meer is het duidelijk geworden dat er in de loop van de evolutie lang niet altijd sprake is van onafhankelijk verlopende, zich steeds alleen maar vertakkende afstammingslijnen. Soms fuseren twee lijnen tot een nieuwe lijn. Zeker in de relatief vroege evolutie van het leven, is er enkele keren ook een ‘samenwerking’ (symbiose) gegroeid tussen in eerste instantie afzonderlijke organismen.

Bij de Eucarya komen organellen voor (onder andere mitochondria en chloroplasten), die van origine zelfstandige Bacteria zijn. Dat betekent dat de  stamboom  op enkele punten, bij het ontstaan van zgn. endosymbionten, een versmelting van aanvankelijk gescheiden takken moet laten zien. Later in de tijd kunnen er uiteraard opnieuw splitsingen optreden.

Bij planten komt soms soortvorming voor, waarbij twee ouder- soorten samen een hybride vormen, die als onafhankelijke derde soort voort kan gaan. De rol die hybridisatie bij soortvorming kan spelen, ook bij dieren, staat momenteel sterk in de belangstelling.

 dubbelzinnige stambomen  ?
Terrence : 

Er zijn voor elke groep  (organismen ) die men ( genetisch analyseert  en op vewantschappen) test meerdere ‘trees’.

Een enkele zal echter correct zijn, maar je zult nooit alle andere helemaal kunnen uitsluiten.

De waarschijnlijkheid dat een van die trees waar is wordt groter of kleiner naarmate er meer onderzoek gedaan wordt. Sommige trees worden dan heel waarschijnlijk en andere heel onwaarschijnlijk (en soms helemaal verlaten als mogelijke optie).

Onderzoek onder micro organismen is nog iets te jong om te zeggen wat nu de beste tree is.

De huidige beste tree voor de moderne mens is dat alle Afrikanen bij elkaar een parafyletische groep zijn.

Binnen de Afrikanen zijn de andere groepen (Europeanen, Aziaten, Amerikanen) ontstaan. Dat is wat mitochondriaal DNA en volledige genoom data laten zien.

Echter had je vroeger ook de multiregionale theorie waarbij mensen lokaal evolueerden uit Homo erectus. Dat is weer en andere tree.

Een andere tree zou kunnen zijn waarbij alle Afrikanen een zustergroep zijn aan de rest. Al deze trees zijn mogelijk, maar naarmate er meer onderzoek kwam is de eerste tree die ik noemde de beste gebleken.

De stam van Eutherians (zoogdieren me placenta) was lang ook onbekend (zie: evolutiebiologie.blogspot.com/…). Door genetisch onderzoek kwamen ze met een aantal mogelijke trees.

Dat Afrotheria zich als eerste afsplitst van de andere 3 groepen. Of dat Afrotheria en Xenarthra beide afsplitsen van de rest (zie de link).                               Die laatste is waarschijnlijker, maar het verschil in waarschijnlijkheid is niet zo groot als bij de moderne mens.]

Nu bij micro organismen heb je te maken met horizontale genenoverdracht en allerlei andere dingen waardoor men veel verschillende ideeën voor trees krijgt.

Op het moment kan het alle kanten op omdat het onderzoek ernaar veel lastiger is dan onderzoek naar de mens of zoogdieren. Alle trees hebben dingen die ze niet kunnen uitleggen en sterke punten. Het zal nog een tijdje duren voordat we echt een goed idee hebben van hoe [i]de[/i] tree eruit ziet.

Sommige trees die gecreëerd zijn, worden tegenwoordig als heel onwaarschijnlijk bestempeld. Zoals de tree waarin Eukaryoten aan de basis liggen en bacteriën zijn ontstaan binnen de eukaryoten door stroomlijning (nsmserver2.fullerton.edu/depar…).

Een kanttekening is, is dat genetica alleen niet helpt in de wereld van micro organismen. Als je een bepaalde gen test van een paar verschillende organismen kan het zijn dat deze tree heel anders is dan de echte tree door horizontale genenoverdrachtAndere eigenschappen moeten dan helpen om een compleet beeld te krijgen.

Mijn mening is dat ‘morfologie’ van bacteriën (in hoeverre je het morfologie kunt noemen) ook een heel groot gedeelte kan vertellen over afstamming naast genetica.

Charles Darwin 200 jaar geleden geboren. Verbondenheid van al het leven is nog steeds de kern van de moderne evolutietheorie

12 februari 2009, is het precies 200 jaar geleden dat Charles Darwin werd geboren.

Zijn belangrijkste inzichten waren dat al het leven op aarde verbonden is door gemeenschappelijke afstamming en dat natuurlijke selectie het belangrijkste maar niet het enige proces is dat verantwoordelijk is voor het ontstaan van soorten en hun aanpassingen. Die twee inzichten staan vandaag nog steeds overeind.

150 jaar na de publicatie van zijn hoofdwerk Over het Ontstaan van Soorten (On The Origin of Species, 1859) hebben biologen vele complicaties gevonden in de boom van het leven (Tree of Life). Ook hebben ze andere processen gevonden dan natuurlijke selectie die eigenschappen van organismes bepalen.

Maar de twee belangrijkste inzichten van Darwin staan nog steeds krachtig overeind.
Het beroemd geworden krabbeltje hierboven is Darwin’s eerste afbeelding van de Boom van het Leven. Deze komt niet in de Origin voor.
In de Origin (hoofdstuk 4) geeft hij een uitgewerkte vorm, die tevens de enige illustratie is in het hele boek:
Dit is een abstract schema  dat bedoeld is om enkele belangrijke eigenschappen te illustreren: vertakkingen, uitsterven, onveranderlijkheid (1).

Hoewel Darwin hier een 11-tal soorten weergeeft, is het schema ook geschikt voor de hele Tree of Life, van zeewier tot zee-arend, van malariamug tot miereneter.

Door de grootschalige toepassing van DNA technieken in de laatste 10 jaar hebben biologen ontdekt dat er -vooral bij het begin van het leven- ook samenvoegingen van takken hebben plaatsgevonden.

Dit heeft tot een zeer gecompliceerd beeld geleid (2):
Je zou het ‘overspel’ over soortgrenzen heen kunnen noemen (3).
In geen enkel geval gebeurt er iets wat een bovennatuurlijke verklaring nodig heeft.
Er komt nergens genetische informatie uit de lucht vallen.
Er is geen reden om er aan te twijfelen dat alle informatie in het DNA op een natuurlijke manier is ontstaan.
Alleen de manier van doorgeven van die informatie is anders.
Niet meer uitsluitend het traditionele van ouder op kind (verticaal) maar ook van de ene naar de andere soort (horizontaal).
Dit heeft vreemde gevolgen voor de wijze waarop het erfelijk materiaal in ons lichaam is georganiseerd: het grootste gedeelte in de celkern en een klein maar onmisbaar deel in mitochondrieën (de energiecentrales van de cel).
Maar de wijze van overdracht is ook bizar: mitochondrieën met DNA en al worden uitsluitend via de moeder doorgegeven naar het nageslacht (4).
Natuurlijk wist Darwin niets van dit alles. Maar biologen die in zijn voetsporen de levende natuur hebben onderzocht, hebben dit soort zaken ontdekt.

Dat is maar één van de vele voorbeelden die het belang van Charles Darwin onderstrepen.

Dit is de betekenis van Darwin: hij zette ons op een spoor van een zoektocht, waarvan we niet weten waar hij eindigt. Maar één ding kunnen met zekerheid vaststellen: de verbondenheid van al het leven die Darwin als theorie poneerde is op vele manieren met moderne technieken bevestigd. Die genetische verbondenheid van al het leven op aarde is nog steeds de kern van de moderne evolutietheorie.

En dat inzicht heeft ons wetenschappelijk wereldbeeld definitief en onherroepelijk veranderd. Ik kan dat niet anders zien, dan op een positieve manier.

Postscript :
zie ook het blog van de theoloog Taede Smedes over de betekenis van Darwin voor de theologie!

Noten:

  1. A – L  zijn soorten. De tijd loopt van beneden naar boven, de bovenste horizontale lijn is het heden; schuine lijntjes: soorten gaan verschillen. Soorten ontstaan door vertakkingen. Wanneer een lijntje ophoudt sterft de soort uit. Wanneer een lijntje verticaal loopt blijft de soort ongewijzigd.
  2. Drie hoofdgroepen: Eukaryoten (planten en dieren), Archaebacterieën (primitief soort bacterieën) en Eubacterieën (gewone bacterieën). Groen: planten. LGT=Lateral Gene Transfer. 1= netwerk met vele horizontale uitwisselingen; 2= cirkel met takken. Reactieve soup: ontstaan van het leven.
  3. Ik heb er 23 Jan al over geblogd: ‘New Scientist: Darwin Was Wrong!
  4. Evolutiebiologen hebben daar verklaringen voor opgesteld die zo diepgraven dat ik ze niet in een voetnoot kan afdoen. Vraagt U er naar als U het weten wilt.

zie ook http://www.bloggen.be/evodisku/archief.php?ID=173490

In hoeverre had Darwin gelijk?

 

Bijschrift bij de figuur: A en B zijn twee alternatieven voor de klassieke ‘Tree of Life’. Eukaryota zijn alle planten en dieren, Archaea is een aparte groep ééncelligen (bacterieën) die door Woese zijn ontdekt. Beneden: de oorsprong van het leven (Pre-Life). Alle dwarsverbanden zijn horizontale uitwisselingen van DNA die de laatste decennia ontdekt zijn en waar Darwin totaal niets van wist. De regenboogdriehoekjes in B symboliseren hevige, intensieve horizontale uitwisselingen

Eén van de belangrijkste inzichten van Darwin was dat al het leven op aarde verbonden is door gemeenschappelijke afstamming. Dat staat bekend als de ‘Tree of Life’ of ‘Common Descent’. Deze twee begrippen waren méér dan 100 jaar synoniem.

Gemeenschappelijke afstamming werd gevisualiseerd met de boom van het leven, en de boom van het leven betekende dat al het leven een gemeenschappelijke afstamming had. Maar tegenwoordig is het noodzakelijk om een duidelijk onderscheid te maken tussen deze twee begrippen.

Dit blijkt uit een recent belangrijk artikel van de genooom-onderzoeker Eugene Koonin (1). Volgens de genoom-onderzoeker heeft het idee van het leven als één grote boom afgedaan (2). Een zeer interessant artikel voor liefhebbers en andere geinteresseerden, omdat de genoom-onderzoeker daar de hele neo-Darwinistische Synthese tegen het licht houdt. Hij onderscheid 6 hoofdclaims van hetneo-Darwinisme en geeft zijn oordeel over de vraag of ze de tand des tijds doorstaan hebben. Dat is iets wat je niet zo vaak tegenkomt in de wetenschappelijke literatuur. Zelfs niet in het Darwinjaar!

Opvallend is dat Koonin (5) ‘Tree of Life’ en (6) ‘Common Descent’  heeft opgesplitst. Deze opsplitsing stelt hem in staat (5) te verwerpen en (6) te aanvaarden. Daarom is die opsplitsing zo belangrijk. Verder stelt hij dat het begrip ‘Forest of Life’ een betere omschrijving is van de werkelijkheid dan ‘Tree of Life’.

Een bos met bomen, struiken en lianen die dwarsverbanden leggen. Maar ondanks dit blijft de continuïeteit van genetische informatie -verticaal of horizontaal- gehandhaafd.

Daarom is claim 6, de gemeenschappelijke afstamming van al het leven, nog steeds waar.

Koonin valt nog 2 andere hoofdstellingen aan.

 Hij stelt dat de claim dat selectie van zeldzame, gunstige mutaties de belangrijkste evolutionaire kracht is, ook onwaar is.
De reden is dat  in de vormgeving van het DNA van organismen toevalsprocessen veel belangrijker zijn.

Tenslotte verwerpt hij ook nog de claim dat evolutie hoofdzakelijk verloopt door de stapsgewijze fixatie van oneindig kleine erfelijke variaties. Er zijn vele grote veranderingen in het DNA zoals symbiosis en duplicaties van grote stukken DNA.

Vele van zijn uitspraken hingen al een beetje in de lucht.

Maar er was tot nu toe niemand die alles netjes op een rijtje zette, ook letterlijk in een overzichtelijke tabel (3).
Sommige van zijn claims zijn wat al te zwaar aangezet.
Zo is en blijft hij een genoom-onderzoeker, en valt het fenotype van organismen volledig buiten zijn gezichtsveld.
DNA, DNA en nog eens DNA is het wat de klok slaat.
Belangrijk, uiterst belangrijk, maar er is méér.
Wanneer Koonin het heeft over ‘variatie’, en ‘veranderingen’ dan gaat het stilzwijgend over genetische variatie (mutatie), terwijl Darwin aan niets anders kon denken dan fenotypische (morfologische) variatie omdat genetica toen helemaal niet bestond.
 Ja, Darwin wist wel dat erfelijkheid bestond, maar niet hoe erfelijkheid precies werkte. Bovendien, beoordeelt Koonin de bestaande hoofdclaims van het Neo-Darwinisme en komt niet toe aan het toevoegen van ontbrekende elementen aan de toekomstige Evolutionaire Synthese.
Hij schijnt te vergeten dat evolutie plaats vindt op de planeet aarde.
Een zeer dynamische planeet.
Hij ‘vergeet’ ecologie, klimaat, sociaal gedrag, hersenen, en bewustzijn.
Maar, het artikel is nu al ontzettend groot en en gelet op de titel ‘Darwinisme in het licht van genomics’ was een totale synthese ook niet de taak van het artikel.

Het artikel is zondermeer een gigantische prestatie die respect afdwingt.

Darwin’s synthese was in 1859.

De ‘Moderne Synthese’ was 100 jaar later in 1959.
Moeten we voor de Derde Synthese wachten tot 2059 ?

Noten:
  1. Eugene V. Koonin (2009) ‘Darwinian evolution in the light of genomics’, Nucleic Acids Research, 2009, Vol. 37, No. 4 1011-1034 (gratis online beschikbaar).
  2. The entire evolution of life can be depicted as a single ‘big tree’ is False (zie table 1).
  3. tabel 1. Als U het druk heeft, is deze tabel een aanrader.

Gerdien  de  Jong

maandag 30 november 2009

Verwantschap, niet afstamming

Een fylogenetische boom is geen stamboom. Een stamboom geeft afstamming, een fylogenetische boom overeenkomst. Overeenkomst kan het gevolg zijn van een zelfde levenswijze of van verwantschap. Die overeenkomst als gevolg van zelfde levenswijze stel ik uit tot ooit een volgende blogpost. Hier gaat het over verwantschap. In een stamboom weten we wie kinderen van wie zijn. In een fylogenetische boom niet.

Neem de volgende stamboom, van moeders en dochters: overopoe met twee dochters, elk weer twee dochters en zo door.


Veronderstel dat we op iets als mtDNA, dus iets dat van moeders op dochters rechtstreeks en haploid overerft, sorteren.
De acht dochters kunnen we bijvoorbeeld als volgt karakterisen:>do111 htccccbbbaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaddfge
>do112 htccccbbaabaaaaaaaaaaaaaaaaaaddfge
>do121 htccccbaaaaabbaaaaaaaaaaaaaaaddfge
>do122 htccccbaaaaabaabaaaaaaaaaaaaaddfge
>do211 htccccaaaaaaaaaaaaaaaaaaaabbbddfge
>do212 htccccaaaaaaaaaaaaaaaaaabaabbddfge
>do221 htccccaaaaaaaaaaaaaaaabbaaaabddfge
>do222 htccccaaaaaaaaaaaaaabaabaaaabddfgeDe karakterising van de dochters lijkt niet erg op DNA, maar dat geeft niet. Een programma als ClustalW waarmee ik de eenvoudige fylogenetische boompjes maak geeft daar niet om.De fylogenetische boom van de 8 dochters ziet er volgens ClustalW als volgt uit:
We zien dat dochter do111 en dochter do112 meer verwant zijn met elkaar dan met dochters do121 en do122, en dat dochters do111, do112, do 121 en do 122 onderling meer verwant zijn dan met de andere vier dochters.Op grond van hun ‘sequentie’ zoals boven gegeven zien we dat dochter 111 op plaats 9 een b heeft – waar iedereen verder een a heeft staan. Dochter 112 heeft op plaats 11 een b, waar indereen verder een a heeft. We zouden dan kunnen veronderstellen dat de moeder, ma 11, de volgende ‘sequentie heeft, met op plaats 7 en 8 en verder niet:>ma11 htccccbbaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaddfgeOp dezelfde manier kunnen we reconstreren:>overopoe htccccaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaddfge
>opoe1 htccccbaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaddfge
>opoe2 htccccaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaabddfge
>ma11 htccccbbaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaddfge
>ma12 htccccbaaaaabaaaaaaaaaaaaaaaaddfge
>ma21 htccccaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaabbddfge
>ma22 htccccaaaaaaaaaaaaaaaaabaaaabddfgeNu hebben we een ‘sequentie’ voor iedereen in de stamboom, en kunnen we een fylogenetische boom maken voor alle 15 individuen. Die fylogenetische boom ziet er als volgt uit:
We hebben alle 15 individuen gebruikt. Alle 15 individuen komen dan op het einde van een lijntje te staan, als gelijkwaardig. We zien dat er twee grote groepen zijn, behorend bij opoe 1 en opoe 2. Ook zien we dat overopoe en opoe 1 samen in een vorkje staan. Ja, zo werkt dat: overopoe is meer verwant met haar dochters opoe 1 en opoe 2 dan met haar kleindochters of achterkleindochters. Alleen, het programma moet kiezen of het overopoe bij opoe 1 of opoe 2 zet.
Waarom staan opoe 1 en opoe 2, de zusters, niet naast elkaar? Omdat opoe 1 in één letter van de ‘sequentie’ van overopoe verschilt, en opoe 2 ook in één letter van de ‘sequentie’ van overopoe verschilt, maar in een andere letter. Er zijn twee verschillen tussen opoe 1 en opoe 2.
Hoe zit dat met do212, do211, ma 21 en opoe 2?>do211 htccccaaaaaaaaaaaaaaaaaaaabbbddfge
>do212 htccccaaaaaaaaaaaaaaaaaabaabbddfge
>ma21 htccccaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaabbddfge
>opoe2 htccccaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaabddfgeOpoe2 en ma21 zijn hier meer verwant dan ieder van de twee is met do212 of do111: dat is omdat ze op plaats 25 en 27 a hebben (waar de dochters van ma21 verschillen). Waarom zijn ma21, do211 en do 212 niet dichter bij elkar gezet tegenover opoe2, op grond van de gedeelde b op plaats 28? Omdat de rest van de familie a heeft op plaats 28.(Waaom het programma ClustalW besloot om do211 als dichter bij ma21 en opoe2 te sorteren dan do212 weet ik niet: dat zijn van die nare grapjes. )In ieder geval: een stamboom omzetten in een fylogenetische boom kan narigheid opleveren in dit soort sorteringen op grond van DNA. Vergelijkbare groepen gebruiken, hier alleen de dochters, is een netter idee.We kunnen wel afstamming zien in een fylogenetische boom: als een groep binnen een andere groep terechtkomt met sorteren.
Als er veel stammen van Drosophila simulans gebruikt worden zien we dat Drosophila sechellia en Drosophila mauritiana binnen de D. simulans sorteren. Dan zien we dat D. sechellia en D. mauritiana vanD. simulans afstammen. Maar niet van een bepaalde D. simulans stam!
Bij Buteo galagapoensis zagen we dat Galapagos buizerd mtDNA binnen Swainson’s buizerd mtDNA sorteerde. Dan stamt B. galapagoensis van B. swainsoni af. Maar niet van een bepaalde B. swainsonifamilie!Invoer voor een fylogenetische boom komt altijd op het einde van een lijntje te staan. De overeenkomst tussen de invoer wordt in de fylogenetische boom weergegeven. In een fylogenetische boom kun je nooit besluiten dat twee groepen (families, soorten, stammen) die beide op het einde van een lijn staan van elkaar afstammen. Dus ook deze:

Hier staat dat de vogels en Archaeopteryx een gezamenlijke afstamming in de dinosauriers hebben. Uit een dergelijk diagram is nooit te besluiten dat de huidige vogels van Archaeopteryx afstammen. Hoe die gezamenlijke voorouder van Archaeopteryx en de huidige vogels er dan uitgezien zou hebben? Nou ja, iets als Archaeopteryx.
Geplaatst door Gerdien de Jong
Labels: 
23-01-2009
Klik hier om een link te hebben waarmee u dit artikel later terug kunt lezen.<–Verslaggevers, pop-wetenschap en creationisten
of   :  De verloedering  van de populair-wetenschappelijke bladen  

http://www.newscientist.com/article/mg20126921.600-why-darwin-was-wrong-about-the-tree-of-life.html?page=1
http://www.telegraph.co.uk/scienceandtechnology/science/4312355/Charles-Darwins-tree-of-life-is-wrong-and-misleading-claim-scientists.html
http://www.guardian.co.uk/science/2009/jan/21/charles-darwin-evolution-species-tree-life
(1) De metafoor the ” tree of life ” is vertakt voorgesteld (in zijn vroegste vorm een zeer eenvoudig , maar inspirerend model) …. Sommige tak-uiteinden ( = wat men dus “species ” noemt) zijn inderdaad samengesmolten( in elkaar gedraaid en op elkaar ge-ent ) en hebben zo nieuwe ” soorten” laten onstaan…
Ook Hybridisatie IS een vorm van speciatie ( planten /vlinders …


De  klassieke weg voor soortvorming in de natuur is dat verschillende populaties van dezelfde soort door geografische barrières van elkaar gescheiden raken, elk hun weg gaan en finaal een punt bereiken waarachter ze zoveel
van elkaar verschillen dat ze zich niet meer onderling kunnen voortplanten. (=De  allopatrische   soortvorming ( van Mayer ) met als  uiteindelijk  resultaat  genetische isolatie  )
Maar er blijken ook andere manieren te zijn .

i-c252152ed5ae06bfe6ed8168cabcc61e-heliconius intro.jpg

Een Zuid-Amerikaanse vlinder ontstond als soort op héél afwijkende wijze: als een versmelting van twee oudere soorten, één met een oranje vleugelband en een andere met een witte.
De nieuwe soort plaatste de twee banden netjes naast elkaar.
Soortvorming door hybridisatie is zeldzaam(bij dieren )  omdat de nakomelingen van hybriden meestal steriel zijn, waardoor hun soort uitsterft.
In de plantenwereld is soortvorming door hybridisatie( met  inbegrip van fertiele nakomelingen  ) algemener dan bij dieren

i-512c3911f2f8b3ce4b6a214e8c24a92c-Heliconius gallery 500.jpg

The new species in question was a graceful little butterfly called Heliconius heurippa. (klik op de foto’s voor vergroting )
zie ook ; http://scienceblogs.com/loom/2006/06/14/darwin_meet_frankenstein.php#more(  gebaseerd  op ” Twee  in  één ”  door  Dirk Draulans  Knack – 23-08-2006)


De levensboom       26-02-2008 Tomaso Agricola

Eerste tekening van de Tree of Life in een aantekeningboekje van Darwin uit juli 1837
Darwin-Tree-of-Life

Deze schets, gemaakt door Charles Darwin in 1837 vlak nadat hij teruggekeerd was naar Engeland van zijn reis rond de wereld met de Beagle, is zijn eerste schets van een ‘levensboom’ (tree of life). Het laat zien hoe hij dacht over het ontstaan van verschillende variaties en soorten als vertakkingen uit 1 enkele ‘ouder’ soort.

De schets ontwikkelde zich uiteindelijk tot de enige afbeelding die in 1859 in The origin of species is te vinden (zie onder).

Vele bomen zijn er nadien opgetekend, in het begin vaak alleen maar op basis van anatomische (en evt fysiologische) overeenkomsten, maar na de ontdekking van DNA ook op basis van het erfelijk materiaal van verschillende soorten, waarvan ik een mooi voorbeeld hier al eens heb laten zien (en hier op 30-11- 2007 09:51 gebruikt om aan een tweetal evolutie ontkenners uit te leggen wat genetische overeenkomsten en verschillen nou eigenlijk betekenen).

En natuurlijk  wist  Darwin niets  af  van  Genetica en   bijna niets van  ” microben “ …(  Net zoals   Newton niets afwist  van  Quantum-mechanica  ….)
De  ” tree of life ”  was  dan ook een  (hypothetische )schets van een  ( mogelijke ) afstammingsboom van de  toen bekende  “hogere “organismen  

Darwin’s Tree of Life

http://scienceblogs.com/grrlscientist/2006/03/darwins_tree_of_life.php

De enige afbeelding in de eerste editie   van Darwin’s   On The Origin of Species by Natural Selection

 

figure20origin20of20species

Deze uit te vouwen plaat verscheen als een illustratie bij hoofdstuk  IV, “The Divergence of Character”     en was   vergezeld van vijf paginas lees-aanwijzingen  en verklarende kommentaren .

 

2009bis

Voor de tijd van Darwin werden organismen ook al ingedeeld in een klassificatiesysteem (het systeem van Linnaeus was al een tijd in gebruik). Het concept van Darwins boom hield in dat de klassificatie in het vervolg op basis van de genealogische relatie van de soorten zou moeten worden gedaan. Soms zijn de overeenkomsten en verschillen tussen soorten vrij duidelijk en is dat geen probleem. Soms lijkt een soort alleen maar op zichzelf en dan lukt het niet. Een reden hiervoor kan zijn dat de mogelijke tussenvormen allemaal uitgestorven zijn. Om een goede klassificatie te doen is het altijd handig wanneer er fossielen zijn die mogelijke tussenvormen representeren. Tegenwoordig kan er ook op basis van het DNA nog een poging worden gedaan om de soort in te delen in het grotere geheel.

Hier is een webpagina met een heleboel uitleg waar iedereen zelf de Tree of life kan onderzoeken

 

BEKIJK DEZE SCHETS    EN JE ZAL METEEN  KUNNEN VAST STELLEN   DAT DARWIN   GEEN  UITSLUITSEL HEEFT GETEKEND   OVER
1.- DE  WORTELS  VAN DE BOOM
2.- NOCH  OVER  DE OORSPRONG VAN DE  (hypothetische   )AFTAKKINGEN

NET ALS NEWTON  WAS  ZIJN   BASISIDEE EN UITWERKING  NIET VERKEERD   , MAAR ALLEEN   MAAR  EEN SPECIAAL ONDERDEEL(GEBASEERD OP DE TOENMALIGE  TECHNOLOGISCHE WAARNEMINGSMIDDELEN, BESCHIKBARE  EMPIRISCHE  DATA     en  DE   OPLOSKORREL    )of  EEN SECIALE TOEPASSING( binnen   bepaalde beperkende omstandigheden )     VAN EEN GROTER GEHEEL( dat deze  beperkingen kon  overschrijden  , door  de,vooruitgang van de techniek en de theoretische kennis  )

ZIE ook  Voetnoot #3   van het   vroegere  blogartikel

27-10-2008
Klik hier om een link te hebben waarmee u dit artikel later terug kunt lezen.HET GELIJK VAN DARWIN

http://www.bloggen.be/evodisku/archief.php?ID=73922


HGT  <


http://evolutie.blog.com/4507581/#cmts

#2  Bart klink
* Er wordt in dit artikel( New Scientist )  nogal een hoop stampij gemaakt over HGT (wat zeker aantoont dat het oorspronkelijk beeld te simplistisch is), maar om hiermee te zeggen dat Darwin het fout had gaat veel te ver.
De invloed van HGT op dieren bijvoorbeeld is vrij goed onderzocht, maar blijkt zeer minimaal.
Daarvoor blijft de boom dus fier overeind.
Nieuw is dit overigens ook niet, het komt bijvoorbeeld uitgebreid aan bod in het handboek evolutiebiologie van Barton et al. Het lijkt dus vooral een publiciteitsstunt, waar creationisten gretig misbruik van zullen gaan maken.

#8  Gerdien de jong
* De mate van verwarring onderaan de fylogenetische boom lijkt in feite wel mee te vallen, vergeleken met wat het een paar jaar geleden als gevolg van HGT leek. HGT kan kennelijk redelijk herkent worden.

Zie:
Ciccarelli FD, Doerks T, von Mering C, Creevey CJ, Snel B, Bork P. 2006. Toward automatic reconstruction of a highly resolved tree of life.
Science. 311:1283–1287.
http://www-binf.bio.uu.nl/pdf/Ciccarelli.s06-311.pdf
B.E. Dutilh, B. Snel, T.J.G. Ettema, and M.A. Huynen, 2008. Signature Genes as a Phylogenomic Tool. Mol. Biol. Evol. 25(8):1659–1667.

TOMASSO  :

 


Een artikel  in science  ( The paradigm of life )   zette  in 2007    al   deze zaken  al stevig  neer
http://www.sciencemag.org/cgi/content/summary/318/5855/1390
” (Abstract / summary ) Lateral gene transfer may have spurred microbial evolution, producing a pattern of evolution that resembles a network, rather than a tree. ”


“…an ongoing debate about whether the genetic relationship of life on the planet should be depicted as a Tree or Web of Life……”
(Dit 
bijschrift bij een plaatje (foto van een boom en een web)  kan op het verkeerde been zetten  en wordt  dan ook  door creationisten  gebruikt als (mis)quote   ….)

In de tekst van het artikel zelf is het vollediger geschreven…

” …..a tree reflects evolution as a process in which new species arise, or branch, from specific ancestors, a web may more accurately portray microbial evolution based on the rise of variation (and new species) through the lateral transfer of genetic information between distantly related species.”

We weten al heel lang dat bacterien in staat zijn om genetisch materiaal uit te wisselen (horizontal gene transfer).
Niets nieuws onder de zon dus.
Maar men  doet net alsof eukarioten hier ook toe in staat zijn en dit  vooral  met de regelmaat van de klok doen.
En dat is niet zo.

Bovendien zullen creationisten die dit alles willen gebruiken   moeten aantonen dat deze prokariotische eigenschap een eigenschap is die niet door evolutie ( in dit geval  dus  in afstammingslijnen   met asexuele voortplanting ) tot stand is gekomen.
Laat ik het zo zeggen.  “Zijn  er aanwijzingen voor dat deze eigenschap niet door evolutie is ontstaan, maar door een ander proces?”

(Creato) “….De genetiese elementen zijn er al en worden gewoon uitgewisseld.
Daarvoor hebben deze organismen ook nog eens een heel mooi opname systeem.
Het uitwisselen en recombineren is als het ware bacteriesex.
Bacterien zijn blijkbaar een grote familie.

Feit is, het systeem van variatie-inductie dmv uitwisseling van genetiese elementen is er gewoon. Er zijn geen aanwijzingen dat deze eigenschappen door een darwinisties proces zijn ontstaan….”


§( Mijn kommentaar)”De genetiese elementen zijn er al  “—> in de huidige  extante  bacterieen toch  ; het is een succesvolle “overlevingsstrategie ”
§( Mijn kommentaar)”Een grote familie ?  “—> De meeste  familieleden stammen  van elkaar af  of    incorporeren   individuen van  dezelfde “soort ” die ergens toch  een gemeenschappelijke voorvader hebben  et de familie waarin ze “introuwen ”     –> familie    is een   iets  andere  naam voor   natuurlijk  onstane  netwerken (=  interactieve  relaties  )

(Tomasso ) “Het is er gewoon? “Huh?Heeft  men  er ook over nagedacht hoe men  de hypothese van “Het is er gewoon “falsificeert?

§( Mijn kommentaar) Het is er gewoon = goddidit  ?
Maar dat is dan geen wetenschap  meer  maar  een argument uit “onwetenheid ” intgelectuele luiheid   en   gemakzuchtige  sectaire religie

(—> zie ook de endosymbiosis theorie van Margulis =
en vooral ook   de  cytoplasma  parasieten in  bijvoorbeeld   eicellen van verschillenden wespensoorten   Wolbachia-bacterieën  <)

play video   Genetic Parasites 10.26.07
  Talk about “the stranger within”“De vreemdeling binnenin “…Wetenschappers ontdekken  wat het “ingeplakte “complete gecodeerde genoom lijkt te zijn van een bacterie-species  in het DNA van een fruitvlieg . De ontdekking kan grote gevolgen hebben  voor de  DNA-sequencing projekten ….
Zie video op de web  pagina
(movie will open in a separate window)
 Quicktime( required )

Waargenomen    Laterale gentransfert(=  horizontal transfer Horizontale genoverdracht)  en endosymbiose   tussen Wolbachia   wormen en fruitvliegen   

Wetenschappers aan de universiteit van Rochester hebben het complete genoom(!) van een bacteriële parasiet gevonden in het genoom van een slachtoffer van deze parasiet. Deze ontdekking toont aan dat het mogelijk is dat een uitwisseling van genomen tussen verschillende soorten mogelijk is en het werpt een volledig nieuw licht op evolutie zoals we die tot nu toe in kaart hebben weten te brengen. Vóór deze studie was al lange tijd bekend dat deze uitwisseling kon plaatsvinden, echter tot nu toe hebben wetenschappers altijd aangenomen dat het in zeer lage frequenties voorkwam. Het is ook de reden geweest dat men in het verleden sprak van ‘vervuiling’ wanneer men bacterieel DNA tegenkwam in een niet-bacterieel monster. Een voorbeeld hiervan is het ontrafelen van het DNA van de ananassae fruitvlieg geweest waarin DNA van de Wolbachia werd aangetroffen. In het finale genoom werd dit DNA aanvankelijk niet gepresenteerd als onderdeel van het genoom van de fruitvlieg.

VIDEO: Professor Werren describes the genome-in-a-genome

Genes transferring to host's DNA

Wolbachia genes transferring to host’s DNA (Nicolle Rager Fuller, National Science)

http://www.rochester.edu/currents/V36/V36N01/story06.html

 Wolbachia Gene in Fly Genome

 Wolbachia infection inside fly ovaries

Boston Globe   A Trojan horse inside genes of the fruit fly
New York Times   When Bacteria Transfer Genes to Invertebrates and Spread From There
Washington Post  One Species’ Genome Found Within Another
Biology    Wolbachia Aids Speciation   NIH Agrees to Sequencing   The Jack Werren Lab

HGT  ( horizontale genoverdracht )  speelt dus niet aleen bij de zogenaamde (hypothetische ) verschillende    ” LUCA” populaties/groepen     en bacterieën onderling een  evolutionaire  rol, maar ook bij meercelligen  .


-Maar ook

de wortels ( the roots of the tree ) van de “stamboom van het leven” , zijn ( waarschijnklijk erg ) vertakt en nog grotendeels onbekend ( want ze hebben vooral te maken met abiogenese en virusachtige dingen die met elkaar voortdurend interageren —> een soort “oersoep ” dus , die nog altijd bestaat en waarbij allerlei kombinaites voortdurend worden uitgevonden ) …
Net als het grootste deel van een ijsberg onder water zit , zit het grootste deel van de boom des levens nog verstopt , diepgeworteld in de “oersoep “….-Luca is NIET  één enkel organisme = Maar een groot aantal groepen organismen en voorlopers van  de  huidige microbiontische  levensvormen  ( evolutionair  ook voorafgaand aan de meercelligen )  , die ( nog steeds )uitwisselings- netwerken vormen …..Maar
Het feit dat alle levende wezens   ( voor zover tot nu toe   bekend  ) grosso modo   “dezelfde ”  universele   genetische code  **  hanteren, betekent slechts  dat  ze met zijn allen  ( en hun nakomelingen  )  afstammen van  enkele  ” overwinnaars ” uit de  replicatoren  van  de  voorafgaande  ” chemische  evolutie  -wereld”
(**we hebben , zeker  in de biologie , ondertussen wel geleerd dat er  altijd uitzonderingen mogelijk zijn op de  heuristieke en  empirisch vastgestelde   “regels of wetten ” …  David  Hume wist dat trouwens  ook al  )“waarom zou het, als het al 1 keer gelukt is, zo moeilijk moeten zijn om een 2e keer leven te doen onstaan? “
Dat is een uiterst valide vraag.
Een  mogelijk   deel- antwoord is dat al het leven dat we op aarde aantreffen dezelfde RNA/DNA codering gebruikt.
*( speculatief) Als het leven twee keer was ontstaan was de codon codering ( in het huidige  bekende  leven  )nooit zo exclusief  en  ” universeel ”  geweest.
( speculatief) Het is ook mogelijk   dat ( tot zover wij reeds  weten)  het leven slechts één keer is ontstaan in het hele gigantische heelal in de 13.5 miljard jaar dat het bestaat.
*( speculatief) Het is dus inderdaad heel goed mogelijk dat het een uiterst onwaarschijnlijke en zeldzame gebeurtenis was.
*Een tweede mogelijk  ( speculatief)  deelantwoord is  dat  de 2de vorm    leven  (  onstaan of ingevoerd )   op deze planeet  , en  nadat er al  een  1ste levensvorm aanwezig  was ,  is opgeeten  of  weggekonkureerd ( of integendeel  het 2de  leven , het    1ste   leven heeft  verorbert of  diens overlevingsmogelijkheden heeft beknot )
*( speculatief) Alle ( tot nu bekende leven ) leven  stamt in elk  geval  af van  een  groep    ”  overlevers   ” in het bezit van de universele code

Bepaalde Virussen zijn trouwens vectoren die genen overbrengen als werkpaarden -shuttles van de Genetische manipulatie technieken …Het is te verwachten dat er ook natuurlijke GM bestaat , en altijd heeft bestaan …. ( Menno schilthuizen   heeft dat  ook  al geopperd  , meen ik me te herinneren  –> “Mysterie der mysterieen” )

Virussen en virusachtige deeltjes weven voortdurend nieuwe genetische opstellingen , passen bestaande aan , breiden ze uit of veranderen ze door het inbouwen van nieuwe moleculaire pathways ….

Dat alles is al een tijdje ( ongeveer ) geweten( maar nog niet   algemeen bekend   of aanvaardalseen belangrijk mechanisme dat  ooknu van kracht is   )…



Een weverij van genen

Virussen stuwen de evolutie van het leven. Ze kunnen ons helaas ook ziek maken. Op héél vernuftige wijze. En ze hebben hun sporen in ons genetisch materiaal achtergelaten.Virussen zijn de kleinste levende wezens. Er wordt zelfs aan getwijfeld of het wel leven is. Want ze kunnen zich niet zelf voortplanten. Ze zijn de eenvoud tot de perfectie uitgewerkt. Ze beschikken alleen over een beetje genetisch materiaal in een manteltje. De genetische molecule draagt alles wat ze nodig hebben. Ze dringt binnen in het genetisch materiaal van een gastheer. Die doet het werk: die vermenigvuldigt de genen van de bezoeker, waarna ze in een manteltje kruipen en uit de besmette cel breken om elders de cyclus te herbeginnen.Virussen zijn er het levende bewijs van dat de natuur uitsluitend gericht is op de eigen voortplanting. Een complexe structuur maakt dat alleen ingewikkelder – kijk maar hoe moeilijk onze levens geworden zijn, hoe wij ons zorgen maken over wat vanzelfsprekend is: voortplanting.Het wordt steeds duidelijker dat virussen een uiterst belangrijke rol spelen in de evolutie, de evolutie van het leven in zijn totaliteit. De hoeveelheid virussen in de wereld is enorm onderschat. Zo ook de rol die virussen spelen in het mengen van genen, het cre챘ren van variatie, van nieuwe combinaties – een van de motoren achter de natuurlijke selectie als stuwende kracht van evolutie.Overal waar virologen kijken, vinden ze nieuwe virussen: in een ziekenhuis in India, het apenhuis van een dierentuin, zelfs onder een rozenstruik in de buurt van een laboratorium. Die virussen lijken niet eens op elkaar. Variatie is troef. Berekeningen wijzen uit dat er meer onontdekte virale genen zouden zijn dan genen in alle andere levensvormen samen. Dat zijn enorm veel genen.De meeste virussen zouden bacteriofagen zijn: virussen die bacteriën besmetten. Bacteriën hebben een kwalijke reputatie, omdat wij ze verantwoordelijk achten voor veel van wat misloopt, infecties en besmettingen. Maar er zijn ook goede bacteriën. Massa’s goede bacteriën. En bacteriën kunnen zelf ook slachtoffer zijn. Slachtoffer van virussen. Het lijkt er steeds meer op dat de microbenwereld massaal door virussen geviseerd wordt.Virussen kunnen zo efficiënt huishouden in een microbenpopulatie dat een ecologisch systeem erdoor ontwricht raakt. Als een leger virussen een aanval lanceert op mariene algen, kan er zoveel zwavelhoudend afval vrijkomen dat het de vorming van wolken in de atmosfeer beïnvloedt.250 MILJOEN LICHTJARENDit inzicht is door handige mensen gebruikt om er een gat in de markt mee te dichten, iets nieuws in te voeren: er zijn viruscocktails als voedseladditief op de markt gebracht. Ze kunnen over, bijvoorbeeld, koud vlees gesproeid worden om het te beschermen tegen bacteriën die zelf voedselvergiftigingen veroorzaken. De aanvallers van onze aanvallers worden onze vrienden.Omdat deze virussen alleen bacteriën aanvallen, zijn ze onschadelijk voor dieren als de mens.
In onze darm zitten veel natuurlijke bacteriofagen.
Overigens heeft men  onlangs  ontdekt  dat  ook(enkele )  virussen kunnen  leven in ( waarschijnlijk  allerlei ?) symbiotische relaties met elkaar
–> “ sputnik ” bijvoorbeeld  http://www.exploremagazine.nl/virus-loopt-virus-op.40432.lynkxhttp://www.intermediair.nl/artikel.jsp?id=1542713
De onderzoekers noemen de nu ontdekte klasse van virussen ‘virofagen’, naar  analogie met de ‘bacteriofagen’, virussen die bacteriën infecteren. Onderzoek aan bacteriofagen werd in de loop van de vorige eeuw goeddeels gestaakt, toen de ontwikkeling van antibiotica een probaat genoeg middel tegen bacteriële infecties bleek te zijn.Een door het blad NewScientist (= ja het blad heeft wel degelijk een  zeer  goede  reputatie te verdedigen/dubbel  jammer dus  wat nu is gebeurt   ) geraadpleegde viroloog merkte echter op dat een bacteriofaag alleen maar een bacterie nodig heeft om zich voort te planten, maar dat de ‘virofaag’ nog steeds stoffen nodig heeft uit de cellen van  de gastheer die  door  zijn  virus-compagnon  werden  geinfecteerd inge , om welke stoffen “de  virofaag”   dan  concurreert met het virus waarop hij zich voortplant. )

Maar wij hebben uiteraard onze eigen vijanden.
Virussen laten geen enkele biotoop op aarde onbenut.
Voor hen zijn wij een gigantische bron van leven en van kansen  .

Bij het uit een gastheer plukken van nieuwe kopieën van de eigen genen kan er iets mislopen. Kunnen er genen van de gastheer aan een virus blijven plakken en elders terechtkomen. Virussen worden steeds meer als een soort weverij van genen gezien, waaruit steeds wisselende patronen komen.

Virussen zijn, in de perceptie van mensen die ze bestuderen, geëvolueerd van outsiders in het levensspel tot misschien wel de grootste stuwende kracht ervan.

Er zijn enorm veel virussen in de wereld. Het is bekend dat ze in water héél talrijk zijn: 60.000 stuks per milliliter in de koudste zee- en tot liefst 254 miljoen in gematigde oppervlaktewateren. Overal waar wetenschappers virussen zoeken, vinden ze er. Als alle virusgenen die er op aarde zouden zijn, achter elkaar worden gelegd, zouden ze een astronomische afstand van 250 miljoen lichtjaren overbruggen. In de ruimte zit je dan al makkelijk enkele honderden sterrenstelsels ver.

Nieuwe genetische technieken maken het mogelijk om efficiënt naar virussen te zoeken. De machine doet het mensenwerk. In slib op de zeebodem kunnen tot meer dan een miljoen verschillende virale stammen zitten. In de darm van een mens zitten minstens duizend soorten virussen. Op elke biotoop waarop de onderzoekers hun sequencers – de machines waarmee ze de genetische code ontrafelen – loslaten, vinden ze een boel nieuwigheden.

Het is nu ook mogelijk de genensamenstelling van virussen vlot met elkaar te vergelijken. Gemiddeld is de helft van het genenpakket van een gescreend virus nieuw; de andere helft is al eens elders gevonden. Vorsers vinden de vreemdste dingen in virussen, zoals het gen dat bij dieren (de mens uiteraard inbegrepen) het smeermiddel voor gewrichten maakt, of dat wat verantwoordelijk is voor de productie van chitine: het pantser uit de schilden van insecten. Of en waarvoor die genen nuttig zijn voor de virussen is nog niet bekend.

Wetenschappers gaan er nu van uit dat virussen voortdurend genetisch materiaal door elkaar haspelen. Dat ze behouden wat nodig is voor hun eigen overleving, maar verder ballast meezeulen dat ze elders droppen. Sommige specifieke genencombinaties kunnen heel succesvol zijn. Er is een genetische lijn aangetroffen in virussen uit water van de Zuidpool, een koraalrif in de Cara챦ben en de darm van een koe in Amerika. De verspreiding ervan zou minder dan tweeduizend jaar geduurd hebben.

Sommigen stellen nu dat er een kleine, harde kern is van uiterst belangrijke genen, die floreren in een steeds wisselende pool van genen, op zijn beurt een soort genetisch superorganisme waaruit iedereen kan putten. De vraag dringt zich op in welke mate de tentakels van dit allesomvattende ‘ding’ tot in de genomen van de gastheren reiken, de slachtoffers van besmetting be챦nvloeden, van bacteri챘n tot de meest complexe organismen.

GEPROGRAMMEERDE DOOD

Virussen lijken zich niets gelegen te laten liggen aan de klassieke soortgrenzen waar wij zo graag mee werken. Ze springen van de ene soort naar de andere dat het een lieve lust is. Daarbij veroorzaken ze soms problemen of dwingen ze een soort ertoe zich aan te passen. Het is ondertussen duidelijk dat het aidsvirus de mensengemeenschap binnengedrongen is door contact met besmette apen. Apen die waarschijnlijk lang last hebben gehad van de apenversie van het virus, maar er ondertussen weerstand tegen hebben opgebouwd.

De mens is nog bezig met het verwerven van weerstand. Naar schatting 2 procent van de met het aidsvirus besmette personen, krijgt nooit last van de symptomen en wordt dus ook nooit ziek, hoewel de ziekte wel kan worden doorgegeven. Er wordt koortsachtig gezocht naar de basis van die natuurlijke immuniteit, want daarin zou het meest voor de hand liggende wapen tegen de ziekte kunnen liggen.

Ondertussen woekert het ebolavirus in gorillapopulaties van Centraal-Afrika. De populaties worden er gedecimeerd. Hun evolutie wordt angstvallig in het oog gehouden, niet alleen omdat ze catastrofaal kan zijn voor soorten die het zo al moeilijk hebben, maar ook om te kijken hoe weerstand zich op natuurlijke wijze in een populatie verspreidt. Ook de mens is vatbaar voor ebola, hoewel het aantal besmettingen vooralsnog beperkt is gebleven. Ebola is te dodelijk voor de mens om 챕cht succesvol te zijn als virus.

Stilaan geeft het aidsvirus zijn geheimen prijs. Het is ondertussen bekend hoe het zijn desastreuze invloed op een mensenlichaam uitoefent. Het virus doodt in feite niet zelf, maar het put het afweersysteem zo uit dat het geen kracht meer heeft. Het afweersysteem is niet meer in staat op banale infecties te reageren, zodat slachtoffers bezwijken aan, bijvoorbeeld, een longontsteking.

Als het virus zich in het bloed opstapelt, verhogen speciale afweercellen (zogenaamde CD8-cellen) de productie van een specifieke receptormolecule: de programmed death-1 – griezeliger kan haast niet. Die molecule stapelt zich op op het celoppervlak, waardoor de effici챘ntie van de CD8-cellen verzwakt en ze minder antivirale stoffen loslaten. Ze branden op en kunnen hun functie niet meer vervullen. Wat de receptor in normale omstandigheden doet, is onduidelijk, maar het lijkt erop dat hij mee helpt verhinderen dat de afweer zijn eigen lichaamscellen aanvalt.

Het is niet uitgesloten dat het virus de overproductie van de molecule zelf in de hand werkt en een lichaam zo stimuleert om zichzelf kwetsbaar te maken. Waardoor het makkelijker zijn gang kan gaan. Aids is als ziekte zo succesvol, omdat hij zijn slachtoffers niet meteen doodt. Het virus krijgt de tijd om zich te verspreiden.

DE KIPPEN BINNEN

Een ziekte waar iedereen ondertussen doodsbang van is, hoewel het aantal menselijke slachtoffers dat ze gemaakt heeft heel beperkt is, is de vogelgriep. In zogenaamde kwetsbare gebieden – natuurgebieden met veel watervogels – zitten de kippen ondertussen weer binnen, of op zijn minst in met netten afgesloten rennen. Een zegen voor mensen wier buren veel hanen hebben, maar een ramp voor de kippen zelf, zeker als ze gewend zijn buiten te lopen.

De vogelgriep wordt veroorzaakt door een virus (het H5N1) dat erom bekendstaat dat het als vanzelfsprekend over soortgrenzen heen springt. Het nestelt zich ook in trekvogels, zodat het op korte tijd grote afstanden kan overbruggen, en kan toeslaan in zowel Oost-Azië als West-Afrika. Het beschikt over twee eigenschappen die het tot een pandemie, een wereldwijde epidemie, kunnen doen uitgroeien: het is heel besmettelijk én onze lichamen zijn er niet op voorbereid. Als het virus er nu nog in zou slagen om van de ene mens naar de andere over te springen – zonder de tussenstap van een trekvogel – zou het een groot gevaar kunnen vormen.

Eén manier om dat te realiseren is dat het zich gedeeltelijk zou mengen met een virus dat een gewone mensengriep veroorzaakt. Volgens de nieuwe inzichten in de virale genenpool is dat niet uitgesloten. In gecontroleerde laboratoriumomstandigheden is die mix al eens gemaakt, maar hij blijkt minder besmettelijk te zijn dan het originele H5N1. Het griepvirus dat in 1918 op korte tijd wereldwijd 40 miljoen mensen doodde, was echter niet zo’n mengeling, maar een gewone mutatie (een verandering) van een vogelgriepvirus.

Er is ondertussen een vaccin tegen het virus in de maak. De vraag is altijd of zo’n vaccin ook effici챘nt zal zijn tegen eventuele nieuwe vormen van het virus. Want virussen kunnen zich gemakkelijk zo aanpassen dat ze niet meer kwetsbaar zijn voor de middelen die tegen hen worden ingezet, omdat die de virussen niet meer herkennen. Daarom moet er elk jaar een nieuw griepvaccin (tegen de gewone griep) worden ontwikkeld, om het zo effectief mogelijk te maken.

Het is ondertussen ook duidelijk dat de meeste bacteri챘le ziekten (zoals cholera en difterie) eigenlijk veroorzaakt worden door genen die bacteriën van virussen ‘geërfd’ hebben. De meeste bacteriën huizen genen die van virussen afkomstig zijn. Dat geldt ook voor mensen. Zogenaamde retrovirussen zijn gespecialiseerd in het aanvallen van dierlijke cellen. Het aidsvirus is zo’n retrovirus.

Liefst 8 procent van ons genetisch materiaal zou afkomstig zijn van virussen. Zo is een eiwit dat het virus gebruikt om zich aan een gastcel te verankeren, ook terechtgekomen in onze moederkoek, waar het bij het begin van een zwangerschap zorgt voor verbindingen tussen cellen in de groeiende placenta.

Er zijn zelfs mensen die beweren dat een deel van de genen die ons van de chimpansee onderscheiden, een virale oorsprong zou hebben. Wat betekent dat wij mens werden bij gratie van wezentjes die we wanhopig proberen te bestrijden.

DOOR DIRK DRAULANS   Knack – 04-10-2006


IDEE

*Hetgene waar  het  New Scientist  artikel    op teruggrijpt  =
dat het evolutionaire proces veel ingewikkelder is dan dat darwin dacht.
Maar common descent en natuurlijke selectie valt hiermee absoluut niet( als onhoudbaar  geworden )
Integendeel
Zoals het artikel zegt, common descent zit veel gecompliceerder in elkaar omdat er vele soorten met andere soorten dieren sex hebben(waargenomen feit, omdat het hedendaags gebeurd).Hybridisatie  is zelfs een bron van  nieuwe soortvorming  

(Vrijblijvende  speculatie)
* Het gaat  er om  dat alles op aarde meer met elkaar verwant is dan we ooit hadden gedacht.( = want de  elementen van de  bouwdozen blijken  inwissel- en uitwisselbaar- / universele code   )
Vandaar dat velen   denken dat de “boom “( = oorspronkelijk   eigenlijk alleen opgesteld  voor  de klassificatie van  hogere organismen met sexuele voortplanting )  aangepast moet worden en meer op een  “web ” zou moeten
lijken.( zeker in zijn wortels  )
*  Niet alle levensvormen zijn te herleiden op één oerorganisme (een microbe)of één enkele  Luca    ,
maar  wel  allemaal  op een wereldomvattend  microbieel  netwerk …en eigenlijk  is dat  niets anders
dan een weer   andere vorm  van de   “oersoep ” ( of noem het  LUCA om  het te onderscheiden van de  allereerste soep  ) , gevormd ( met allerlei   interacties  van   unieke virale genen en  fysische  omstandigheden  )in een voortdurend verschuivend  chaotisch  proces  van herangschikkingen  , uiteenvallen en samenwerken …..


Maar   de  New Scientist  reporter   doet ( in dat  jammerlijk  gestelde   artikel  )  over dat  alles  precies alsof het recente kapitale ontdekkingen betreft ….

Het “artikel ” in New Scientist is( zoals in NS  niet ongewoon ) op zijn minst sensatiezoekend en misleidend …. en het geeftt allerlei dilettanten , anti-wetenschappers en creationisten opnieuw wat reanimerende (hoognodige) zuurstof

Niemand zal echter ontkennen dat de “evolutietheorie “( althans datgene wat daarvan doorsijpeld naar het geinteresseerde publiek ) aan een serieuze up-dating toe is ….
De dingetjes en argumenten uit de jaren 50 en 60 van vorige eeuw volstaan niet …
(Jammer is dat zelfs deze “oudere” verklaringen niet eens gemeengoed zijn geworden )

Darwin is de begin-inspiratie van de evolutietheorie , maar hij is allang morsdood ….
Stoppen metvan die Darwin   een ” heilige” autoriteit van te maken .die over van alles en nog wat absolute onbetwijfelbare “waarheden ” heeft verkondigd …en die men daarna met graagte onderuit schopt omdat het ( misschien ) geld kan opbrengen voor de persmuskieten , inktkoelies en uitgevers ….

(zie verder ook  op  )
http://www.freethinker.nl/forum/viewtopic.php?t=6106&start=0

Ik denk dat   minstens een goede , opzoekbare , inspirerende en nuttige documentatie ( en het begin van een bruikbare lijst met argumenten ) valt tedestilleren uit de vele (engelstalige )discussies/blogs /artikels  en commentaren  die reeds op  het net en de  pers  van start  zijn gegaan    ….
Zeker wanneer ook  de herkauwende (Nederlandstalige  ) ” discussies ” daarover opnieuw  zullen  opstarten

http://evolutionarynovelty.blogspot.com/2009/01/was-darwin-wrong.html
http://sandwalk.blogspot.com/2009/01/darwin-was-wrong.html
http://scienceblogs.com/pharyngula/2009/01/speaking_of_media_mangling.php#comments
http://pandasthumb.org/archives/2009/01/the-trouble-wit.html
en vooral ;
The Trouble With Science Journalism / Jason Rosenhouse
http://scienceblogs.com/evolutionblog/2009/01/the_trouble_with_science_journ.php

Spin offs
1)
http://www.physorg.com/news152274071.html

” ….The possibility that evolution isn’t as clear as the tree of life is not a brand new idea to biologists, but it has slowly risen from various studies. In the 1950s and following decades, the discovery of DNA, RNA, and protein sequences revealed that species once thought to be near each other on the tree are in fact quite different, molecularly speaking. In the early ’90s, scientists had hoped that gene sequencing would help them piece together the tree of life, but instead it showed conflicting results. For instance, some species that are closely related based on their DNA are not closely related at all based on their RNA…..”

# Comment  3  bmcghie
The assertion that RNA differs between organisms that share DNA very closely is nothing new… it’s called post-transcriptional modification, and it’s here to stay. It’s actually a very quick way to generate diversity of function in the proteome, without changes at the DNA level

Het is alleszins de moeite waard de zaak van nabij te blijven volgen….

Oh ja , ik zal er binnenkort wel een (bescheiden ) compilatie trachten te maken ( in de tsjokiaanse variant van het Nederlands  ) van wat er al  allemaal verschenen  is in het engels  die ik zal plaatsen op mijn blog

Want
Er zit misschien toch nog iets goeds  vast  aan die hele heisa :

Quote(DrWho ) :

….ondanks dat het “oud nieuws” is ,toch juist goed dat new scientist dit onder de aandacht brengt ….

* Het kan daadwerkelijk voor verdere verdieping en enige  sceptische  bezinning zorgen over de stand van zaken in het  debat tussen  pop-wetenschap , journalistieke stommiteiten   /smaakmakerijen    en creationistische  desinformatie campagnes….(2)Waarvan akte(1)
Creationisten ( en het gros van de mensen ) zullen  het  “Newscientist ” artikel  gaan lezen  ?__laat staan begrijpen of uitspitten ….
Natuurlijk niet  echt  ….
Wat voor de creationistische militanten en spin-doctors telt is dat  de  “NewScientist  cover” goed zichtbaar verschijnt in de (Engelse) krantenwinkel ( ook ter meerdere eer en vooral winst van die uitgeverij )
en dan maar ( mogelijks  ) meteen (heel populistisch ) :
” .We hebben het altijd geweten …zie je wel dat we gelijk hebben ? Zelfs New Scientist zegt het ook al ….” of iets  in die trant

Je moet geen raket-geleerde zijn om dat te kunnen voorspellen …

Elberfeld  schrijft  
Het is ook zo simpel om met zo’n voorblad met een mooie misquote te komen…
Voortschrijdendre wetenschap:

Vraag in 2004:

nationalgeographic-nov2004
                                                Antwoord in 2009: ?


(2)  #   Fishhook  schreef  ;
 Quote :   Het wordt tijd dat iemand de huidige stand van zaken in een populair wetenschappelijk boek samen gaat brengen, ik raak het spoor een beetje bijster.


1.- Velen zijn het spoor bijster
Ook veel niet-specialisten ;Net zoals de “kamergeleerde filosofen ” nog altijd bezig zijn de verbijsterende schok van de moderne natuurkunde van ondertussen 100 jaar geleden , te verwerken ….
2.- Hoog tijd dat een bekwaam en talentvol iemand zich daar eens op gaat toeleggen … maar dat zullen zeker die brood-schrijvelaars van New Scientist niet zijn ….en ook niet meteen Dawkins die alleen nog maar wat anti-religieus kan doen, de laatste tijd /
Hij schijnt wél aan een nieuw boek bezig te zijn dat toch weer eens wat meer over de “evolutie ” zelf zal gaan … afwachten dus
* (wat overigens niet betekent dat ik in staat  ben een dergelijk  boek te  schrijven  ….)


UPDATE =24/01

Onder tussen  heeft ook G KORTHOF  een    goed  inhoudelijk   informatief   artikel geschreven dat van groot  nut kan zijn  bij  het rechtzetten  van  deze    door New Scientist de  veroorzaakte  kunstmatige”controverse ”    …
http://evolutie.blog.com/4507581/#cmts
Dit schetsmatig  artikel  levert  alleszins  een goed stramien  waarop verder  kan worden gewerkt  en een goede argumentatie opgebouwd   ….
Ik verwacht  ook  nog iets   van de (eventuele) comments  ….


3.- de populariserende “wetenschaps”journalistiek( ook in die zogenaamde gespecialiseerde bladen ) is van langs om meer een potje huilen aan het worden ….
Kan ook niet anders ;de nodige achtergrondsinfo om de ingewikkelde materie die de moderne biologie en de evolutiewetenschappen geworden is, blijkt nog nauwelijks te vatten of te volgen voor de niet gespecialiseerde maar ( af en toe-) belangstellende( zij het   beperkt )  publiek

Maar vooral :
Tijdschriften  zoals”  New Scientist” zijn goed in het verspreiden  van verteerbaar  en boeiend leesvoer  voor  niet-wetenschappers …..
Dat  lezerspubliek  bestaat uit o.a.   mensen met een brede belangstelling  /opleiding    en   bovendien ook  dikwijls  voorzien van een   goede    wetenschapskennis   afkomstig uit  genoten  degelijk
onderwijs  en/ of door zelfstudie verworven …  Dat zijn belangstellenden  die meetal  geen tijd hebben  om diepgravende  en dikwijls erg
komplexe “high brow” artikels  te ontleden  of te doorspitten , maar  niettemin graag  informatie blijven  krijgen  …

Een dergelijke “New Scientist ” cover  is natuurlijk een  misser van formaat
Het is  doodgewoon  ongewenste  munitie  voor  de  sjoemelaars en ontkenners   van  wetenschappelijk feitenmateriaal
Niemand  van de naivelingen   , sensatie-zoekers  , de wetenschap- analfabeten  en zelfs de  mainstream media  van het infotainment ,  zal er  maar  een seconde besteden  om   het artikel  zelf te begrijpen
De kaft is meer dan voldoende voor hen …Ook  wanneer het  niet  de bedoeling was dergelijke opgeklopte  “controverses”  en  steun  voor allerhande anti- en pseudo-wetenschap   te leveren
De uitgevers  en de  redactie( waar ook de schrijver van het artikel  deel van uit maakt )  moesten dergelijke  discreditering van hun goede  reputatie  en de  onbedoelde steun aan  het obscurantisme , toch hebben voorzien  ?
Maar  natuurlijk hebben ze dat voorzien    …. de uitgevers( de redactie en de schrijver )  zijn  toch geen stupiede  idioten ?  ….Het feit dat ze dit  toch  publiceerden spreekt boekdelen  .
De boodschap die  ze overbrengen( en hun trouwe lezers)  kan hen niets schelen  .
Ze willen alleen zoveel mogelijk  geld  blijven  verdienen ( in de toekomst)  , door zoveel mogelijk van hun “produkt” te slijten( en in te spelen op een “groter” lezerspubliek )

Tsja , het gaat  nogal  hard in de(slabbakkende )  economie tegenwoordig  ….
TIP

NIET   TE  MISSEN  VOLGENDE  MAAND
Don’t   Miss  this one next  month

Titel van het (eventueel) begeleidend artikel
“sexual selection more important then HGT ? “
Tree of life <– klik hier voor een vergroting 

http://www.tolweb.org/tree/

Bionieuws_logo_top_v2

http://www.kennislink.nl/publicaties/levensboom-wordt-steeds-dynamischer

Wat mij betreft hoeft de boom van het leven nog niet op de schroothoop. We hebben in ieder geval een heleboel takken en ook al weten we niet altijd precies hoe ze aan de boom zitten, dankzij genoominformatie kunnen we dat wel steeds beter onderbouwen.’ Nico van Straalen, evolutiebioloog en dierecoloog aan de Vrije Universiteit Amsterdam, ziet nog steeds kansen voor de iconen van evolutie: stambomen. ‘Als je heel eerlijk bent bestaat dé boom van het leven niet’, zegt hij. ‘Er is hooguit sprake van een boom met drie kruinen, waarvan er twee vol zitten met een vrijwel onontwarbaar netwerk aan twijgen. Maar voor de eukaryoten is er nog wel een aardige boom op te zetten. Maar ook dat is een boom in beweging. Zo zijn de platwormen nog steeds op zoek naar een goede plek.’

Voor de mensen die een tijdje de taxonomie uit het oog zijn verloren, lijkt er wel sprake van een compleet nieuwe wereld. Zelfs de stamboom van de eukaryoten heeft nu takken met namen die maar weinig mensen paraat hebben, zoals de ExcavataChromalveolataArchaeplastida (of, gelukkig: Plantae) en Unikonta (waar de dieren een bescheiden onderdeel van uitmaken). Een vernieuwde indeling die we voor een belangrijk deel te danken hebben aan de genoominformatie die sinds de jaren zeventig een steeds grotere rol is gaan spelen bij het reconstrueren van stambomen. In de jaren tachtig ging het daarbij vooral om verwantschap op basis van overeenkomsten in sequenties van ribosomaal rna-genen. Sinds de jaren negentig komt daar steeds vaker genoominformatie bij op basis van het complete kern-dna. Nu er inmiddels meer dan duizend soorten compleet gesequenst zijn, wordt die informatie steeds betrouwbaarder en gedetailleerder. De genetische informatie levert nog steeds onverwachte verrassingen op. Van Straalen: ‘Veel klassieke fylogenetische interpretaties zijn onhoudbaar gebleken.’

De eerste verrassing was de ontdekking dat de tweedeling in bacteriën (prokaryoten) en hogere organismen (eukaryoten) niet meer opging. De prokaryote microben zijn opgedeeld in de Bacteria en deArchaea of oerbacteriën. Deze twee groepen stammen met de Eukaryota uiteindelijk af van de hypothetische vroegste gemeenschappelijke voorouder, de eerste levensvorm die zo’n 3,8 miljoen jaar geleden is ontstaan. Veel onderzoekers vinden dat het concept van een vertakkende boom niet serieus toepasbaar is voor de BacteriaArchaea en de voorouderlijke eencelligen. Bij deze organismen is simpelweg te vaak sprake van horizontale genoverdracht. Onderzoekers van de Heinrich Heine Universiteit in Dusseldorf berekenden in 2007 dat 81 procent van de genen van prokaryoten ooit horizontaal zijn overgedragen tijdens de evolutionaire geschiedenis. Er is dus eerder sprake van een web of netwerk dan van een netjes vertakkende boom. Sommige onderzoekers betwijfelen zelfs of er wel een gemeenschappelijk voorouder heeft bestaan, maar spreken liever van een soort voorouderlijke gemeenschap van oercellen die vrijelijk genen met elkaar uitwisselden.

‘Je kunt je vingers maar beter niet branden aan de wortels en de basis van de levensboom’, concludeert ook Van Straalen. Als we de microben buiten beschouwing laten – die in soortenaantal en biomassa overigens veruit in de meerderheid zijn – en ons concentreren op de eukaryoten, zijn de problemen nog niet verdwenen. Ook in deze groep wordt het beeld van de afstamming flink vertroebeld door hybridisatie, horizontale genoverdracht en endosymbiose. Er bestaat inmiddels consensus dat eukaryote cellen juist zijn ontstaan door meerdere bacteriële fusies: mitochondriën en chloroplasten zijn respectievelijk afkomstig van een fotosynthetiserende cyanobacterie en een aërobe bacterie. Die soorten hebben dus een sprong gemaakt naar een compleet andere tak van de stamboom. Een deel van de bacteriegenen verhuisde vervolgens naar het dna in de celkern.

Iets vergelijkbaars is gebeurd bij groene zeeslakken van het geslacht Elysia, die algen eten en de chloroplasten vervolgens gebruiken om er zelf mee te fotosynthetiseren. Ook zij hebben genetisch materiaal van de chloroplasten overgenomen in hun eigen dna. Uit genoomanalyses zijn tal van zulke horizontale overdrachten van genetisch materiaal gedocumenteerd: flinke stukken genoom van de symbiotischeWolbachia-bacterie zit nu in het kern-dna van een kever en wonderlijk genoeg hebben herkauwers en slangen in een ver verleden het genetische element Bov-B LINE (long interspersed nuclear element) uitgewisseld. Virussen – en met name retrovirussen – leveren waarschijnlijk een flinke bijdrage aan de inbreng van soortsvreemd dna. Franse onderzoekers beschreven in 2003 zestien genen van retrovirale oorsprong die zijn opgenomen in het menselijk genoom en daar inmiddels van vitaal belang zijn voor het functioneren van onder meer de placenta en de schildklier. Zij schatten dat 8 procent van het menselijk genoom van retro-virale herkomst is, maar er zijn al onderzoekers die spreken van 40 tot 50 procent.

Kaasjeskruid

Bij verwantschapsbepaling moet men rekening houden met deze vormen van horizontale genoverdracht. Dit alleen al om te voorkomen dat de runderen als naaste verwanten van de slangen in een stamboom terechtkomen. Toch is het effect niet zo dramatisch als de getallen doen vermoeden: genen die via horizontale genoverdracht in een voorouder zijn terechtgekomen, erven vervolgens gewoon Mendeliaans over.

Van Straalen denkt dat dna-vergelijking nog steeds de beste manier is om stambomen te construeren. ‘Wel denk ik dat we toe moeten naar een systeem waarbij we genen die een aanwijsbare rol hebben in de morfologie, ontwikkelingsbiologie, voortplanting en soortherkenning, zwaarder mee laten wegen. Je brengt dan meer biologie van de soort in de fylogenetische bepaling.’ De botanici hebben de stamboom van de planten – een monofyletische groep – redelijk op orde. Een opmerkelijke nieuw inzicht is volgens de Utrechtse plantentaxonoom Roy Erkens dat Magnolia-soorten niet langer worden gezien als afstammelingen van de allereerste bloemplanten. ‘Nu weten we dat het geslacht Magnolia pas veel later is ontstaan.

Amborella trichopoda, een plantensoort die enkel voorkomt op het eiland Nieuw Caledonië in de Stille Oceaan, blijkt de enige nog levende afstammeling te zijn van de vroege bloemplanten’, aldus Erkens. Andere opmerkelijke veranderingen zijn het opgaan van de Lindefamilie (voorheen: Tiliaceae) in de Kaasjeskruidfamilie (Malvaceae), het onderbrengen van de Paardenkastanje- (Hippocastanaceae) en de Esdoorn-familie (Aceraceae) in de Zeepboomfamilie (Sapindaceae) en het inzicht dat de eenzaadlobbigen (monocotylen) geëvolueerd zijn uit de tweezaadlobbigen (dicotylen). Erkens: ‘Niet alles verandert echter. Zo is en blijft de Ginkgo (Ginkgo biloba) een geval apart. Deze boom is niet alleen in botanisch opzicht een rariteit, maar neemt ook evolutionair gezien een geïsoleerde plaats in.’

In vergelijking tot de planten zijn er bij de dieren volgens Van Straalen nog veel hete hangijzers. Veel mensen denken bijvoorbeeld nog steeds dat sponzen of neteldieren de meest primitieve dieren zijn, maar volgens de nieuwste inzichten splitsen de tweezijdig symmetrische dieren eerder af en is radiaire symmetrie later uitgevonden. ‘Bij schaaldieren hebben we nu twee groepen crustaceeën ’, vervolgt Van Straalen. ‘Enerzijds de echte kreeftenkrabben en isopoden, en anderzijds de watervlooienzeepokkenostracoden en copepoden, die nu een eigen groep vormen. Een groep die meer verwant is aan de insecten dan aan de echte kreeften. Veel biologen hebben wellicht het lancetvisje, een cephalochordaat, nog in hun achterhoofd als nauwste verwant van de vertebraten. Vergeet het maar. Nu is duidelijk dat we meer verwant zijn aan de urochordaten, de zakpijpen. Dat is toch even wennen.’

De wortels van de boom

Het is het icoon van het Darwinjaar 2009: het schetsje dat Darwin ergens in juli 1837 in zijn rode notitieblokje krabbelde. Het was de eerste keer dan hij speelde met het idee van een boom van het leven. Toch was Darwin zeker niet de eerste natuuronderzoeker die de geschiedenis en diversiteit van het leven probeerde te vangen in de vorm van een boom. Die iconografie stamt al ergens uit de tweede helft van de achttiende eeuw en is waarschijnlijk afgeleid van de stambomen die de Europese edellieden al vanaf de Renaissance van hun families lieten maken. Zo suggereerde de Duits-Russische natuuronderzoeker Peter Simon Pallas in zijn boek Elenchus Zoophtorum uit 1766 al de diversiteit in planten en dieren in één oogopslag zichtbaar te maken in een boomvorm. De eerste echte afbeelding van zo’n stamboom is de zogeheten Arbre botanique die de Franse plantkundige Augustin Augier in 1801 publiceerde. In die boom verwerkte hij de natuurlijke relaties die verschillende plantenfamilies volgens hem van de Schepper hebben meegekregen.

De eerste evolutionaire stamboom – hoewel het woord boom wel een beetje veel eer is – is afkomstig van de Franse evolutionist Jean-Baptiste Lamarck. Hoewel hij oorspronkelijk een aanhanger was van de Scala Naturae – de ladder van het leven – begon hij in zijn latere loopbaan ook te speculeren over afsplitsingen. In 1809 publiceerde hij de eerst bekende vertakkende afbeelding van de oorsprong van het dierenrijk. Diergroepen zijn hierin weergegeven als stippen, die met enige goede wil wel als een soort stamboom te zien zijn.

De eerste gepubliceerde echte stamboom – dat wil zeggen in de vorm van een boom met vertakkingen – is wonderlijk genoeg afkomstig van de Amerikaanse geoloog Edward Hitchcock, zo ontdekte de paleobioloog David Archibald deze zomer. Hij vond de afbeeldingen bij toeval in het standaardwerk Elementary Geology, dat in 1840 voor het eerst verscheen. De stambomen – Hitchcock had een planten- en een dierenversie – verschenen onder de titel ‘Paleontologische kaart’. Ze waren volgens hem bedoeld om schetsmatig zichtbaar te maken hoe de verschillende stammen van dieren en planten op de aarde zijn verschenen. De afbeelding is verticaal verdeeld in zeven verschillende tijdsperioden, waarvan Graywack (nu: Siluur) de oudste is.

Hitchcocks stamboom is veel herkenbaarder als fylogenetische boom dan de bekende afbeelding die Darwin in 1859 in On the Origin of Species liet opnemen. Deze vrij kale versie laat twee vertakkende stambomen zien, waarbij de korte takjes duiden op uitgestorven soorten. Opmerkelijk en voer voor veel speculaties zijn de elf stippellijntjes onderin waarmee Darwin het leven laat beginnen. Hiermee wordt immers de ruimte opengelaten voor meerdere voorouders in plaats van slechts één gemeenschappelijke voorouder voor al het leven.

Het was de Duitser Ernst Haeckel, bioloog en trouw navolger van Darwin, die mede dankzij zijn artistieke talent vanaf 1866 zorgde voor een echte opbloei in stambomen. Zijn Gothische op eikenbomen geïnspireerde stambomen werden de iconen voor evolutie en de onderlinge verwantschap van het leven op aarde.

Bron: J. David Archibald (2009) – ‘Edward Hitchcock’s Pre-Darwinian (1840) “Tree of Life”’, Journal of the History of Biology, vol. 42:3 pag. 561-592, augustus 2009

Misvattingen  , Stromannen  en drogredeneringen 
 in verband met  ” stambomen “

RNA  Afstammingsboom van al het leven op aarde

01-12-2006  Tomaso Agricola
http://www.volkskrantblog.nl/bericht/90658
….In juni 2003 stond er een News artikel in Science over hoe de analyse van de genetische informatie van
verschillende soorten de vorm van de levensboom, de afstammingsboom van al het leven op aarde, be챦nvloedt.
Dit is een puur wiskundige (statistische) vergelijking van een stukje RNA van 3000 verschillende soorten.
Op basis daarvan kun je kijken welke soorten meer op elkaar lijken dan anderen en welke meer verschillen van
elkaar.
Op basis van die wiskunde kom je wanneer je die afstanden grafisch uitzet, gek genoeg, tot deze boom.(1)
.

ZOOM IN   met deze  pdf –>   Tree of Life (~3,000 species, based on rRNA sequences) (pdf, 368 KB)

(see Science, 2003, 300:1692-1697)

This file can be printed as a wall poster. Printing at least 54″ wide is recommended.
Blueprint shops and other places with large format printers can print this file for you.
You are welcome to use it for non-commercial educational purposes.
Please cite the source as David M. Hillis, Derrick Zwickl, and Robin Gutell, University of Texas.
About this Tree: This tree is from an analysis of small subunit rRNA sequences sampled
from about 3,000 species from throughout the Tree of Life. The species were chosen based
on their availability, but we attempted to include most of the major groups, sampled
very roughly in proportion to the number of known species in each group (although many
groups remain over- or under-represented). The number of species
represented is approximately the square-root of the number of species thought to exist on Earth
(i.e., three thousand out of an estimated nine million species), or about 0.18% of the 1.7 million
species that have been formally described and named. This tree has been used
in many museum displays and other educational exhibits, and its use for educational purposes
is welcomed. Here is a photo of the tree as it was used in an exhibit on “Massive Change:
The Future of Global Design” (which first opened in the Vancouver Art Gallery, and has since appeared
in Toronto and Chicago, and is scheduled to be displayed in various venues around the world):

De cirkel bevat 3000 levensvormen verdeeld over dieren, planten, schimmels en protisten en is gemaakt door
David Hillis.
Het Science artikel adviseert dat je de cirkel het best kunt bekijken wanneer je het vergroot naar 1.5 meter
(!) doorsnede.
Creato babbel :
(1) Deze levensboom, de zogenoemde afstammingsboom van al het leven op aarde, is een Darwinistische misvatting.
Er bestaat helemaal niet zo’n boom, je ziet alleen zo’n boom als je een Darwinistische bril op zet.
Een alibi voor ongelovigen om zich te kunnen veroorloven ongelovig te zijn.
Ik snap creationisten gewoon niet.
Alles wat we weten van de wereld, weten we dankzij de wetenschap.
Dat de aarde om de zon draait, en hoe dat komt.
Waarom appels vallen en vliegtuigen vliegen.
Hoe kanker ontstaat en hoe je die kunt genezen.
Hoe je een atoombom maakt; dat is misschien niet goed, maar het is wel waar.
Ik neem aan dat je dit allemaal accepteert.
Je zult wel moeten, want het zijn allemaal resultaten van kritisch, rationeel onderzoek waar gewoon weinig tegen in te brengen is.… dat de aarde om de zon draait en hoe dat komt, waarom appels vallen en
vliegtuigen vliegen, hoe kanker ontstaat en hoe je die kunt genezen en hoe je een atoombom maakt doet niet
zozeer terzake als het gaat om evolutietheorie en natuurlijke abiogenese.
Merk overigens op dat vliegtuigen, cytostatica en atoombommen niet vanzelf zijn ontstaan,
ze zijn ontworpen door een intelligent ontwerper; de mens in dit geval .
Blijft  natuurlijk de vraag :
(Claim) Ook de mens is ontworpen  door een intelligente ontwerper
( niet eens” bewezen” door voldoende  evidenties)
wie heeft dan  die  (laatste ? of is het toch  een “reductio ad absurdum ” ) intelligente ontwerper  , ontworpen  ?

De rRNA boom van Woese (et al.), waar het gedonder begon…

drie domeinen theorie <—UPDATE (2014)
woensdag 22 juli 2009 door Terrence
Terrencje <–

Het erkennen van de diversiteit.

Carl Linnaeus is de vader van de moderne taxonomie. Deze man deelde in de 18de eeuw de levende wereld in 2 rijken: Dieren en Planten (de Mineralen even achterwege gelaten)1. Deze indeling bleef lang populair (tot ongeveer de jaren ’50) zelfs nadat latere wetenschappers andere rijken hadden voorgesteld. Ernst Haeckel  bijvoorbeeld gaf de eencellige organismen een eigen rijk genaamd Protista2. Copeland voegde daar Monera aan toe (wat wij verstaan onder de bacteriën)3 en uiteindelijk voegde Whittaker daar het vijfde rijk toe: Schimmels4. Het balletje begon in deze jaren een beetje te rollen,  men stapte af van de tweestrijd en volgde een model met 4 of 5 rijken (afhankelijk van protista). Latere rijken zijn ook voorgesteld als Archezoa of Chromista, maar deze hebben nooit brede acceptatie gekregen.

De boom van Woese.

Woese publiceerde samen met o.a. Fox in 1977 een artikel waarin ze de Archaebacteriën (een groep bacteriën heel anders in allerlei dingen dan de ‘gewone’ bacteriën) als apart rijk voorstelde aan de hand van rRNA sequenties5. In 1990 kwamen Woese et al. met een voorstel dat het huidige rijkensysteem niet goed in overeenstemming was met de tweestrijd van prokaryoot en eukaryoot. Ze stelden voor dat er boven de rijken een rang zou moeten komen genaamd Domein. Leven zou vanaf nu opgesplitst worden in 3 domeinen: de Bacteria (de ‘gewone’ bacteriën), Archaea (speciale soorten bacteriën) en de Eukaryota (alle organismen met een celkern, dus alle meercellige organismen:

(aangepaste) boom van Woese

afzonderlijke rijken binnen het domein der Eukaryoten waartoe hij ook de ProtistenFlagellatenAlveolaten (Ciliata)Chromista (Algen)Fungi (Schimmels) en Planten rekent.

De stam Protozoa  of eencelligen die voorheen gerekend werd tot het Dierenrijk, wordt tegenwoordig – samen met de eencellige planten – ondergebracht binnen het domein der Eukaryoten.

Door middel van de rRNA fylogenetische boom liet Woese zien dat de diversiteit van micro-organismen enorm was en dat alle meercellige organismen zich bevinden in enkele takken van deze boom. Dat was inderdaad heel anders dan dat we ons eerst hadden voorgesteld waarbij 2 hele domeinen eerst onderverdeeld was onder maar 1 van de 5 rijken. Ook bleek toen ze de stam gingen uitzoeken deze zich bevond tussen de Bacteria en de andere 2 domeinen (Archaea en Eukaryota)6.

De acceptatie van dit idee was zeer moeizaam. Andere prominente wetenschappers als Ernst Mayr spraken dit idee tegen, maar uiteindelijk heeft Woese gelijk gekregen en is deze fylogenetische boom nu de basis in vele boeken7, zo ook in mijn collegeboek8. Maar is deze boom wel accuraat?

Archezoa.

Toen Woese z’n fylogenetische boom gepubliceerd was, moest er nogal wat verschoven worden. De domeinen Bacteria en Archaea moesten onderverdeeld worden in rijken. Het rijk van de protisten stond ook op instorten aangezien het sterk parafyletisch was (daar houd men niet zo van). Een van de nieuwe rijken die hieruit voort vloeide was het rijk Archezoa, voorgesteld door Cavalier-Smith in 19899. Archezoa was een rijk met Eukaryoten die zich hadden afgesplitst van de rest van de Eukaryoten voor het ontstaan van mitochondriën (door endosymbiose). Archamoeba, Metamonades en de Microsporidia werden hierin geplaatst. Deze groepen misten deze mitochondriën en werden in Woese z’n stamboom ook aan het begin geplaatst6. In het begin leek er dus sterk bewijs te zijn voor deze groep. Fylogenetische bomen van andere genen konden deze positie echter niet bevestigen en ook bleek dat deze groepen sterk gespecialiseerde (of gedegenereerde) versies van mitochondriën hadden10. Dit rijk werd dus verlaten en de groepen werden onderverdeeld waar ze thuis horen (Archamoeba bij de Amoebozoa supergroep, Metamonades bij de Excavata supergroep en de Microsporidia in het rijk van de schimmels). Hieruit bleek al dat de boom opgesteld door Woese niet altijd klopte.

Planten, schimmels en dieren.

In de boom van Woese staan plant, schimmel en dier vrij dicht bij elkaar op de tak van de Eukaryoten. En er is nog iets merkwaardigs aan de gang. De schimmels en planten staan het dichtst bij elkaar (samen met Ciliaten), het rijk van de dieren staat daar net buiten6. Dit in tegenstelling tot het sterke bewijs dat juist schimmels en dieren samen een hechte fylogenetische groep vormen: de Opisthokonta11. Veel afbeeldingen van de rRNA boom verplaatsen tegenwoordig de dieren zo dat dieren, schimmels en planten evenveel van elkaar zijn verwijderd:

Het probleem hier is dat het 1) nog steeds niets oplost en 2) dat er genoeg bewijs is dat dieren en planten zover van elkaar verwijderd zijn als Eukaryoten maar kunnen12.

Last van lange takken.

Menig wetenschapper heeft al bezwaar gemaakt tegen deze methode van fylogenetica. Een (vrij klein) stukje DNA gebruiken om een fylogenetisch boom te maken van al het leven. Sommige organismen krijgen lange takken doordat ze zich sneller specialiseren dan anderen. De lange takken worden bij elkaar gezocht en de korte takken worden ook bij elkaar gezocht in de computer. De microsporidia bijvoorbeeld behoren tot de schimmels, maar door hun lange tak worden ze al snel geplaatst dichtbij de stam van de Eukaryoten, waar ze helemaal niet thuis hoorden. In de boom van Woese staan Archaebacteriën (de Archaea) dichter bij de Eukaryoten dan bij alle andere Bacteriën. Is dit ook een resultaat van snelle specialisatie of wordt de plaats die ze hebben in deze boom ondersteunt door andere bewijzen? Zijn de Archaebacteriën oud of juist vrij jong? In hoeverre klopt de boom van Woese die we zien in de tekstboeken? Dat zijn vragen voor volgende blogs.

Cheers,

Terrence

Referenties:

  1. http://en.wikipedia.org/wiki/Carolus_Linnaeus
  2. Haeckel, E. (1867). Generelle Morphologie der Organismen. Reimer, Berlin.
  3. Copeland, H. F. (1956). The Classification of Lower Organisms. Palo Alto: Pacific Books.
  4. Whittaker, R. (1969). New concepts of kingdoms or organisms. Evolutionary relations are better represented by new classifications than by the traditional two kingdoms. Science 163: 150–160.
  5. Woese, C. et al. (1977). An ancient divergence among the bacteria. Journal of Molecular Evolution 9 (4): 305–311.
  6. Woese, C., Kandler, O., Wheelis, M. (1990). Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya.. Proc Natl Acad Sci U S A 87 (12): 4576–9.
  7. http://home.planet.nl/~gkorthof/korthof88.htm
  8. Campbell N., Reece J. et al. (2008). Biology 8th edition. Pearson International Edition, p: 552.
  9. Cavalier-Smith, T. (1989). Molecular phylogeny. Archaebacteria and Archezoa. Nature 339 (6220): 100–101.
  10. Cavalier-Smith, T. (1993). Kingdom protozoa and its 18 phyla. Microbiol. Rev. 57 (4): 953–94.
  11. http://en.wikipedia.org/wiki/Opisthokont voor een aantal referenties naar deze groep.
  12. Verschillende fylogenetische bomen plaatsen 6 supergroepen gelijk aan de basis of plaatsen de stam van de boom tussen Unikonta (dieren, schimmels, eencellige verwanten daaraan en amoeben)en Bikonta (planten, allerlei algen en de andere protisten). In beide gevallen zijn planten en dieren zo ver van elkaar verwijderd als de stam van de Eukaryote boom.

Bijvoorbeeld: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2c/Eukaryota_tree.svg of

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/49/Modeuktax.png/400px-Modeuktax.png

Moeten we de boom vervangen voor een web of een ring?

dinsdag 21 juli 2009

De evolutionaire boom des levens bestaat dit jaar al 150 jaar. Dat is niet oud voor een boom, bomen worden makkelijk 250 jaar oud. Enkele Sequoia’s worden ruim 3.000 jaar oud en het record (van niet klonerende bomen) wordt gehouden door de Pinus longaeva 1. De evolutieboom is nog maar een jonkie vergeleken met deze bomen. De afgelopen jaren heeft men wel vaak geprobeerd de evolutieboom te kappen en/of te vervangen met een ring of een web. De reden was dat hij in de weg stond. Pas nog stonden veel bladen vol met de kreet dat de boom des levens misleidend is en dat het meer een web van leven is2.

 Als alternatief van de boom des levens, een ring des levens 3. ?    Maar is al deze kritiek wel juist en moeten we de boom des levens vroegtijdig doden of zal de boom des levens mogen voort leven en net zo oud worden als de andere oeroude bomen?

Bronnetjes:

  1. De oudste Pinus longaeva kreeg de bijnaam Prometheüs, deze boom was omgehakt in 1964 bleek toen  4.862 jaar oud te zijn (ontkiemde dus 500 jaar voor de vloedgolf die volgens jong aarde creationisten wereldwijd was) http://en.wikipedia.org/wiki/Prometheus_(tree)
  2. Zie bijvoorbeeld: http://www.telegraph.co.uk/scienceandtechnology/science/4312355/Charles-Darwins-tree-of-life-is-wrong-and-misleading-claim-scientists.html,http://www.newscientist.com/article/mg20126921.600-why-darwin-was-wrong-about-the-tree-of-life.htmlhttp://www.guardian.co.uk/science/2009/jan/21/charles-darwin-evolution-species-tree-life
  3. Campbell N., Reece J. et al. (2008). Biology 8th edition. Pearson International Edition, p: 553.
Laurence A. Moran
Laurence A. Moran
Larry Moran is a Professor in the Department of Biochemistry at the University of Toronto.
Is “Prokaryote” a Useful Term?

Der Ring des Lebens schließt sich.
Michael Groß in Spektrum der Wissenschaft, jan. 2005, p. 20-22.

Samenvatting:
De stamboom van de Bacteria, Archeae en Eukaryota blijkt een ringvormige te zijn. De Eukaryoten zijn door fusie van de Bacteria en Archeae (óf Archebacteriën) ontstaan. Bovendien heeft een horizontale gentransfer plaatsgevonden. Horizontale gentransfer komt nog steeds voor en is  oorzaak voor de steeds verder voortschrijdende antibiotica-resistentie.

Door horizontale genoverdracht is het niet mogelijk een stamboom op basis van genmutatie op te stellen. Men kijkt daarbij naar slechts één gen dat in de loop der tijd is veranderd. Des te meer mutaties in het gen tussen twee organismen, des te langer geleden hadden zij een gemeenschappelijke voorouder.
Bekijk je een ander gen, bijv. één dat horizontaal is overgedragen, dan vind je uiteraard ook een heel andere stamboom.

De onderzoekers Rivera en Lake hebben nu het gehele genoom van 10 representatieve organismen uit elk der drie primaire rijken met behulp van een nieuwe statistische techniek met elkaar vergeleken. Deze techniek – conditioned reconstruction ‘afhankelijke of voorwaardelijke reconstructie’ – beoordeelt de graad van verwantschap tussen twee soorten organismen op basis van hun gemeenschappelijke genen, zowel binnen als in de drie rijken. Daarbij maakt het niet uit of de soorten zijn ontstaan door normale overerving, door horizontale transfer óf door complete fusie van genoemen.

Bij deze techniek dient één genoom als referentie, het genoom dat als voorwaarde dient, het zgn. conditioning genome. Dit genoom komt in de te bouwen stamboom niet voor. Hierdoor heeft men ook een eenvoudige controle-mogelijkheid door deze techniek op bestaande stambomen te testen.
Rivera en Lake hebben dit uitgeprobeerd aan een serie Prokaryoten waarvan de verwantschap eigenlijk al vaststaat.

Toen Rivera en Lake zich op het nieuwe terrein toelegden en een aantal leden van de drie basisrijken in hun reconstructie betrokken, leverde dat aanvankelijk een reeks klassieke stambomen op. Kanttekening daarbij is dat geen van die stambomen terugging op een gemeenschappelijke wortel. Een diepergaande beschouwing bracht een opmerkelijk feit aan het licht: “De vijf kandidaten met de hoogste betrouwbaarheidsgraad waren niet werkelijk verschillend, maar waren slechts cyclische permutaties van één en hetzelfde basispatroon.
Deze vijf zijn met één enkele, ringvormige (stamboom)structuur uit te beelden (Nature, 9.9.2004 p.152). Deze ringvormige structuur was alleen te bereiken als men de Eukaryoten erbij betrok. Berekeningen zonder de Eukaryoten leidden steeds tot lineaire stambomen. Kortom: Eukaryoten sluiten de cirkel.

Vergelijking van afzonderlijke genen leidde tot gebruikelijke stambomen zoals links boven. Nam men een ander gen dan leidde dat vaak tot een andere stamboom. Eén van de oorzaken was dat bij bacteriën genen uitgewisseld kunnen worden tussen leden van een van elkaar verschillende soort. De stamboom rechts tracht dit weer te geven. Een nieuwe analysetechniek (onderste stamboom) laat zien dat de Eukaryoten zijn ontstaan door een fusie tussen Bacteriën en Archebacteriën.

Dit resultaat leidt onze evolutie via de drie oerrijken tot een verbluffend eenvoudige oplossing: “Onze vroegste eukaryotische voorouders zijn ontstaan door genoomfusie van een gewone bacterie met eenarchebacterie“.

Het lukte Rivera en Lake deze Eencelligen nog nader te preciseren. Het waren blijkbaar een Gamma-Protobacterie (ook E. coli behoort hiertoe) en een Eocyt (een extreem thermofyle Archeae-bacterie).

Slavernij op bacterieniveau.

Het resultaat is in overeenstemming met eerdere constateringen, nl. dat in eukaryoten de genen voor

  • voortplanting, aflezen en omzetten van de erfelijke info sterk lijken op die van de Archeae, en dat de genen voor
  • stofwisseling van de Bacteria afkomstig lijken te zijn.

Dit feit hadden Rivera en Lake al in 1998 ontdekt en onlangs is dit in Düsseldorf m.b.v. een omvangrijke genoom-analyse nog eens bevestigd (Mol. Biol & Evol. 9/2004, p. 1643)

Reeds zeer lang bestaat de endosymbiontenhypothese. Onze cellen zouden een bacterie dermate onfatsoenlijk hebben ingelijfd dat zelfs de genen ervan voor het overgrote deel in de celkern zijn opgenomen.

Route: (Endo)bacterie ® vanwege energiestofwisseling ® mitochondrium.

Of de genoomversmelting echt door endosymbiose tot stand is gekomen, daarover kunnen Rivera en Lake geen uitsluitsel geven; het is echter wel heel waarschijnlijk.

Maar wie is nu onze verst verwijderde gemeenschappelijke voorouder, genaamd “Luca”, een afkorting voor de last universal cellular ancestor? Dat zal een moeilijke kwestie worden, maar theoretisch niet onmogelijk. Je kunt dan het onderzoek niet meer doen op basis van mutaties in verwantschapslijnen omdat je aan het uiteinde van de lijn staat. De ontwikkeling van het leven zal op een andere manier onderzocht moeten worden. De geschiedenis van Luca tot op heden staat in onze genen, ofschoon we het teruglezen van deze geschiedenis nog wat beter onder de knie moeten krijgen.

Fylogenie – een plakkerige web of een glimmende ring?

woensdag 6 januari 2010  Terrence

Woese rRNA stamboom  is een fylogenetische boom die is opgesteld door het vergelijken van ribosomaal RNA (ribosomen bestaan uit eiwitten en verschillende RNA moleculen) van de meest uiteen lopende organismen. Deze boom is in de loop der jaren verbeterd, maar daar bleef het niet bij. Er ontstonden andere ideeën over de afstamming van bacteriën en eukayoten.

De web des levens.

Horizontale genenoverdracht is een onderdeel van genetica. Hierbij wordt genetisch materiaal van de ene organisme verplaatst naar een ander organisme zonder dat de een van de ander afstamt. Zo worden genen doorgegeven van bacterie op bacterie.

Dit is in tegenstelling tot verticale genenoverdracht, oftewel voortplanting.

Fylogenetisch onderzoek kan hierdoor foute uitkomsten geven zoals twee bacteriën dicht bij elkaar groeperen zonder dat ze werkelijk wat met elkaar te maken hebben.

Hier bij krijg je dat de onderkant van de fylogenetische boom, meer een soort web wordt zoals hier aangegeven:

De ring des levens.
Archaebacteriën hebben veel eigenschappen gemeen met eukaryoten. Vooral als het gaat om eigenschappen die te maken hebben met het DNA.

Beide hebben Histonen. Beide hebben introns (hoewel minder in archaebacteriën dan in eukaryoten). En de ribosomen en RNA polymerasen van archaebacteriën en eukaryoten lijken heel erg veel op elkaar.

Een complete (maar misschien gedateerde) lijst is te vinden in tabel 2 van Cavalier-Smiths 2002 artikel1.

Eubacteriën hebben ook dingen gemeen met eukaryoten die archaebacteriën missen. De membranen van beiden bestaan uit glycerol-ester lipiden. Archaebacteriën hebben echter glycerol-ether lipiden. In dit plaatje is de archaebacteriële lipide bovenaan (#1 t/m 4) en de eubacteriële/eukaryotisch lipide daaronder (#5 t/m 8).

File:Archaea membrane.svg

Ook veel genen in eukaryoten die niet gebruikt worden in DNA transcriptie of translatie lijken meer op de genen van eubacteriën. Dus eukaryoten lijken op archaebacteriën, maar ook op eubacteriën. Is de eukaryotische cel al een mengeling van verschillende bacteriën voor de komst van mitochondriën en plastiden?

De ring des levens is een fylogenetische boom die een ring moet voorstellen waarbij eubacterën en archaebacteriën samen komen en daaruit een eukaryote cel ontstaat.
Een voorbeeld (en het oudste voorbeeld dat ik kan vinden) van zo’n ring des levens komt uit een artikel door Lake en Rivera2:

(Biology 8th edition van Campbell & Reece)

Deze levensring  is  een alternatief op de rRNA boom (die er ook in behandeld wordt). De web des levens is minder aanvaard als alternatief wanneer ik boeken en artikelen doorblader. Ik heb de ring des levens en web des levens even kort besproken aangezien het serieuze alternatieven zijn op de boom des levens van Woese.

Referenties:
1. Cavalier-Smith, T. (2002). The neomuran origin of archaebacteria, the negibacterial root of the universal tree and bacterial megaclassification. International Journal of Systematics and Evolutionary Microbiology 52, p: 7-76.
2. Rivera, M.C. & Lake, J.A. (2004). The ring of life provides evidence for a genome fusion origin of eukaryotes. Nature 431 p: 152-155.

Een glimp van het vierde domein  : Is het leven diverser dan gedacht?

vr 25-03-2011  http://noorderlicht.vpro.nl/noorderlog/bericht/44583688/

Waar een boottocht al niet toe kan leiden. Craig Venter schuimde tussen 2003 en 2007 de wereldzeeën af om de genetische diversiteit van zeebacteriën in kaart te brengen. Gewapend met die kennis hoopt hij onder meer nieuwe biobrandstoffen te ontwikkelen, maar en passant heeft hij een heel nieuw levensdomein ontdekt. Althans, dat lijkt naar voren te komen uit een analyse die hij met een aantal collega’s losliet op de micro-organismen, schrijven ze in PLoS ONE.

Het leven bestaat uit drie domeinen, denken de meeste biologen tot op de dag van vandaag. Eerst zijn er de eukaryoten, bestaande uit dieren, planten, schimmels en flink wat eencellige organismen. Zij hebben allemaal een celkern met daarin hun erfelijk materiaal. Daarnaast zijn er de bacteriën, die simpel dna hebben dat rondzwemt in de bacterie. En tenslotte zijn er de archaea, een soort oerbacteriën die zich miljarden jaren geleden al hebben afgescheiden van de bacteriën.

De Amerikanen hebben nu genetisch materiaal ontdekt dat in geen van deze domeinen past, concluderen ze op grond van onderzoek naar de genen RecA en RpoB. Het kan zijn dat het hier gaat om een tot dusver onbekende soort virussen. Maar het is ook mogelijk dat Venter organismen heeft opgevist die tot een geheel nieuw levensdomein behoren. Verder onderzoek moet uitwijzen wat er precies aan de hand is. Maar het is niet uitgesloten dat biologen de diversiteit van het leven op aarde tot dusver hebben onderschat.

(Bouwe van Straten)

http://noorderlicht.vpro.nl/artikelen/43501516/

http://blogs.discovermagazine.com/loom/2011/03/18/glimpses-of-the-fourth-domain/

http://phylogenomics.blogspot.com/2011/03/story-behind-story-of-my-new-plosone.html

http://blogs.discovermagazine.com/notrocketscience/2011/03/28/antarctic-lake-hints-at-a-world-of-virus-attacking-viruses/

Blog Entry MIMI

Tot enkele jaren geleden was het nodig om nieuwe bacteriesoorten eerst op te kweken om ze vervolgens in kaart te kunnen brengen.

Maar veel organismen hebben als ze uit hun normale leefomgeving (zeewater of grond) worden gehaald helemaal geen zin meer om te groeien waardoor heel wat soorten voor ons verborgen blijven.

Dankzij fantastische technologische ontwikkelingen in het biologische onderzoek zijn deze dwarse organismen tegenwoordig toch te determineren. Met een nieuwe techniek, metagenomics, wordt DNA uit alle organismen die in het zeewater voorkomen gelijktijdig geïsoleerd en wordt de DNA code ontrafeld, zonder dat deze organismen eerst hoeven worden opgekweekt.

Door het DNA van genen die in bijna alle organismen voorkomen met elkaar te vergelijken kan een stamboom worden gemaakt die de geschiedenis en evolutie van verwante biologische soorten weergeeft.

Zo’n dertig jaar geleden gebruikte de van huis uit fysicus, Carl Woese ,rRNA genen om aan te tonen dat de archaebacteriën niet in het domein van de bacteriën thuis hoorden maar net als eukaryoten (waaronder de mens valt) recht hadden op hun eigen domein, dat van de Archaea (het derde domein).

Archaea werden voor het eerst gevonden in extreme omgevingen zoals vulkanische geisers, en in 1992 ontving Woese voor het ontdekken van deze fundamenteel nieuwe levensvorm de prestigieuzeLeeuwenhoekmedaille, een soort van oeuvre-award voor de microbiologie.

Dit kunstje lijkt nu ook geflikt door de onderzoekers Dongying Wu en Jonathan Eisen. Zij hebben recent het DNA dat door Craig Venter met de Sorcerer II werd opgevist uit de Sargasso zee nog eens onder de loep genomen.

Zij vroegen zich af of ze naast de Bacteria, Eukarya en de Archaea, aanwijzingen konden vinden voor een nieuwe tak van leven; het vierde domein. Daartoe hebben ze met behulp van metagenomics, eenverwantschapsboom gemaakt met behulp van twee genen die in vrijwel alle bekende organismen voorkomen (voor de liefhebber: recA en rpoB). Van deze genen werden varianten gevonden die sterk verwant bleken aan genen van bekende soorten.

Maar, veel interessanter, er werden ook varianten gevonden die zo verschillend waren dat ze in een aparte tak van de verwantschapsboom terecht kwamen!

Voor deze laatste ontdekking hebben de onderzoekers twee mogelijke verklaringen. De meest voor de hand liggende verklaring is dat de genen afkomstig zijn van nieuwe virussen.

De andere verklaring is echter veel spannender: de genen zouden een fundamenteel nieuw domein van leven kunnen representeren. Het ultieme bewijs voor het laatste zou moeten komen van onderzoekers die daadwerkelijk het organisme waar het DNA uit geïsoleerd is weten op te sporen. Het moet ergens rond zwemmen in de Sargasso zee.

Misschien ook een mooie klus voor Craig Venter die met zijn onderzoeksinstituut nieuw leven probeert te creëren terwijl we blijkbaar nog zoveel bestaand leven te ontdekken hebben.

Drie hoofdkenmerken van planten en dieren houden verband met elkaar

(Gert, >Korthof )

 
Nick Lane,  Life Ascending [1]
Een interessante paragraaf tegen over een revolutionaire hypothese van Martin en Koonin [2] die een poging doen om de drie hoofdkenmerken van de eukaryotische cel te verklaren.
Eukaryoten zijn alle planten en dieren.
NB: de kern (karyon) geeft de naam aan eu-karyoten.
Bacterieën zijn geen eukaryoten.
De drie hoofdkernmerken van Eukaryoten zijn:
een celkern,
en introns.
Bacterieën hebben géén celkern (wel DNA uiteraard), géén mitochondrions en géén introns [3].
Volgens Martin en Koonin hangen deze 3 hoofdkenmerken samen.

Over het nut en de oorsprong van de celmembraan zijn vele hypotheses bedacht die geen van allen voldoen.
Waarom zou je een membraan (met gaten!) om chromosomen willen hebben? Het vertraagt alleen maar de informatie overdracht van DNA naar de rest van de cel.
 Bescherming?
Tegen wat?

En bij iedere celdeling moet die membraan weer afgebroken worden!

Volgens de MK hypothese vormt de kernmembraan een barriere tussen mRNA en ribosomen.

De membraan van de celkern zou er voor zorgen dat de machinerie in de celkern [4] de tijd heeft introns netjes uit het mRNA te knippen.
Daarna kan het zonder problemen naar ribosomen in het cytoplasma gaan om vertaald te worden in eiwitten.

Als bacterieën introns zouden hebben, zouden introns (ten onrechte) vertaald worden naar eiwitten omdat bacterieën geen celmembraan hebben die dat tegen zou kunnen houden.

Martin, Koonin [2]
Tot zover duidelijk.
Maar: waarom zitten er dan überhaupt introns in ons DNA?
Als ze schadelijk zijn, waarom zijn ze dan niet weggeselecteerd in plaats van zoiets als een kernmembraan uit te vinden?
Hier komt het mitochondrion naar voren: het is de bron van onze introns volgens de MK hypothese.
Het mitochondrion is nl een indringer (zie: endosymbiosis theorie) met uiterst nuttige eigenschappen [5]
maar met een gevaarlijke lading introns in hun DNA. Die introns lekten en integreerden in het DNA van de vroege eukaryoot. Ze richten daar waarschijnlijk grote schade aan.
Paard van Troje!
Individuen die een kernmembraan én knipmachinerie in de kern bezaten, hadden een verdedigings mechanisme in handen. Op die manier leg je dus een functioneel én een chronologisch verband tussen het mitochondrion, introns en de celkern! Verbluffend: een verband tussen de 3 hoofdkernmerken van de eukaryotische cel. Die drie hoofdkernmerken zijn nu geen toevalligheden meer. Dat is vooruitgang! Het is een belangrijke hypothese. Je zou hem ook the extended endosymbiosis theory kunnen noemen. Ook belangrijk omdat Martin en Koonin belangrijke wetenschappers zijn. Anders gezegd: alleen belangrijke wetenschappers zijn in staat om tot gewaagde, vernieuwende hypotheses te komen zonder direct tegengesproken te worden door vervelende feiten die ze op dat moment niet kenden.

 De mindere goden onder de wetenschappers zouden grandiose theorieën bedenken zonder eerst alle relevante feiten te inventariseren.

Ik heb wel een probleempje met de manier waarop Nick Lane de hypothese neerzet. Hij verwisselt de woorden ‘intron’ en ‘transposable element’ te vaak.

Hij gebruikt ze haast als synoniem.
Het kan wel waar zijn dat introns afstammen van transposable introns II, maar eukaryotische introns hebben helemaal geen transposable eigenschappen (meer).
Dat moet je dus niet door elkaar halen.
 Introns zijn geen transposons.
Dat is verwarrend. In een email uitwisseling gaf Lane ook toe dat er in de base volgorde van eukaryotische introns geen enkel bewijs te vinden is voor hun afstamming van transposable elements.

 De aanwijzingen liggen meer in de manier waarop introns uitgesplitst worden, maar dat is indirect ‘bewijs’.

Ik vind dit soort hypotheses spannend, tot de verbeelding sprekend en educatief, omdat ze functionele verbanden leggen tussen verschijnselen die tot nu toe geïsoleerde feiten waren: de celkern, het mitochondrion en introns.

De hypothese brengt orde in de chaos.
Zo krijgen we een beetje vat op de overstelpende hoeveelheid bizarre details van het leven.
De geschiedenis van het leven kent toch al zoveel toevallige gebeurtenissen.
Het endosymbiosis incident (zo’n 2 miljard jaar geleden) was op zich al een bizar incident dat de basis legde voor alle planten en dieren inclusief wijzelf.
Toen drongen introns onze genen binnen, en dat legde de basis voor onze celkern. Die celkern hebben we dus aan introns te danken.
Die introns hebben we aan die indringer het mitochondrion te danken. Ons leven hangt van toevalligheden aan elkaar.

Toch blijf ik met vele vragen zitten. Wat ik vaak mis in dit soort hypotheses is wat er nog ontbreekt aan kennis, wat er allemaal wordt aangenomen. Helpt een membraan met gaten écht tegen het doorlaten van ongesplitste mRNAs? Is er experimenteel bewijs? Dat zou toch moeten kunnen. Bestaan er ziektes van de kernmembraan: ik heb last van ‘te-grote-gaten-in-mijn-kernmembraan-syndroom’?  [6] Is er een actief of passief transport door de gaten? Waren er misschien andere voordelen van een kernmembraan? (aanhechten chromosomen?). Ook vraag ik mij af: de mooie rol die de auteurs aan de kernmembraan toekennen: is dat niet wijsheid achteraf? Zit er niet een heel klein beetje story-telling in? Waarom had er niet gewoon selectie kunnen optreden tegen introns in genen? Gewoon ieder gen wegselecteren waar een intron in zit? Gewoon alle opties op een rijtje zetten. Dat soort afwegingen mis ik. Hoe knap de hypothese ook is. Daartegenover staat een zekere bescheidenheid van vele onderzoekers die je in allerlei varianten tegenkomt:

“the mechanisms of intron insertion remain a mystery”
Dat maakt dat het onderzoek naar introns nog steeds spannend is!Noten
  1. Nick Lane (2009) Life Ascending – The Ten Great Inventions of Evolution, p. 112-117.
  2. William Martin and Eugene V. Koonin ‘Origin of nucleus–cytosol compartmentalization in the wake of mitochondrial origin’ . Hypothesis. Nature 440, 41-45 (2 March 2006)
  3. tenminste niet de typische eukaryotische introns (spliceosomal introns). NB de hoofdkernmerken zijn kenmerken van de eukaryotische cel! Er zijn ook ééncellige eukaryoten.
  4. De splicing machinerie of: het spliceosoom. Transcriptie (het maken van RNA op basis van DNA) en Translatie (het maken van eiwit op basis van mRNA) zijn ruimtelijk gescheiden.
  5. de nuttige eigenschappen van mitochondrions zijn energieproductie.
  6. Dit onderzoek gaat over afwijkende celmembranen: Hannes Lans and Jan H. J. Hoeijmakers(2006)  Cell biology: Ageing nucleus gets out of shape, Nature 440, 32-34 (2 March 2006)

Vorige blogs over introns:

Bushes in the Tree of Life

Stamboom van het leven verliest tak

SAMENVATTING
Nieuwe schoolboeken moeten worden aangepast, want de stamboom van het leven klopt niet meer. Er moet een tak verdwijnen. Dit beweert de Noorse bioloog Jakobsen naar aanleiding van het onderzoek dat hij uitvoerde in samenwerking met Zwitserse collega’s. Dat er een tak verdwijnt is eerder een voordeel dan een nadeel. De stamboom van het leven wordt hierdoor een stuk minder complex, wat onderzoek naar de afstamming van soorten makkelijker maakt.


Al het leven op aarde wordt grofweg ingedeeld in twee groepen: de prokaryoten en de eukaryoten. Tot de prokaryoten behoren bacteri챘n en archaea. Dit zijn eencellige organismen waarvan het DNA los in de cel rondzwemt. De groep eukaryoten is te herkennen aan de aanwezigheid van een celkern, de plek in de cel waar het DNA opgeslagen ligt. Deze groep omvat onder andere alle zoogdieren, maar bijvoorbeeld ook planten, schimmels en allerlei eencelligen.

  Hiernaast zijn verschillende vormen archaea te zien. Dit zijn eencelligen die, samen met bacteri챘n, behoren tot de groep van de prokaryoten.

De biologen deden onderzoek naar de afstamming van de eukaryoten. Met het scannen van 5000 verschillende genen, voerden zij de grootste genetische vergelijking ooit uit. Zij ontdekten dat er 123 genen zijn die in alle hogere levensvormen voorkomen. Met deze informatie konden de onderzoekers verder aan de slag. Uiteindelijk bleek dat de groep eukaryoten moest worden ingedeeld in vier in plaats van vijf groepen.

Oud systeem
Volgens het oude systeem werden de eukaryoten ingedeeld in de volgende vijf groepen:
Chromalveolates: Dit zijn kleine eencelligen en voorlopers van de huidige planten. Sommigen hebben zelfs bladgroenkorrels.
Plantae: Hierin zijn alle plantengroepen vertegenwoordigd. Onder andere de bloemplanten, maar ook bijvoorbeeld mossen en algen.
Excavates: In deze groep bevinden zich veel, voor de mens parasitaire, eencelligen. Een voorbeeld hiervan is Giardia lamblia, een veroorzaker van buikgriep.
Rhizaria: Leden van deze groep staan beter bekend als amoebes. Eencelligen die ‘voetjes’ gebruiken om zich voort te bewegen.
Unikonts: Een grote groep waar alle schimmels en dieren thuis horen.

In het Noorse onderzoek zijn de Chromalveolates samengevoegd met de Rhizaria. Dit is opmerkelijk omdat deze groepen volgens de oude indeling ver uit elkaar stonden. DeChromalveolates vormden de meest primitieve groep, terwijl de Rhizaria een veel jongere oorsprong hadden. Op basis van de vergelijking van 123 genen waren de twee groepen blijkbaar toch niet zo verschillend als altijd werd gedacht.

De nieuwe tak, die beide groepen combineert, hebben de onderzoekers SAR genoemd. Dit is een afkorting voor Stramenophiles, Alveolates en Rhizaria, de drie hoofdgroepen die binnenSAR thuishoren.


De aangepaste stamboom van het leven met de nieuwe tak SARbron: Universiteit van Oslo

Essentieel onderzoek
‘Genetische archeologie’ is eigenlijk de beste term voor dit soort onderzoek. Door te kijken naar overeenkomsten en verschillen in het DNA van bepaalde groepen, komt men veel te weten over hoe het leven op aarde is ontstaan. Ook krijgen onderzoekers op deze manier een goed beeld van de evolutie van verschillende soorten. Daarom is het volgens Jakobsen essentieel dat we goed weten wat de relaties zijn tussen soorten binnen de enorme groep van de eukaryoten.

Zie ook:
Systematiek en de classificatie van het leven (Kennislinkartikel van drs.Roy H.J.Erkens)
Op zoek naar het verschil (Kennislinkartikel)
Of mice and men, en nog meer beesten (Kennislinkartikel)
Blinde vlekken in het biodiversiteitsbeeld (Kennislinkartikel)
Linnaeus is 300 (Kennislinkartikel)
Bloemplanten van nul tot nu (Kennislinkartikel van drs.Roy H.J.Erkens)
Amoebensoorten bijna honderd miljoen jaar onveranderd (Kennislinkartikel van Prof.dr.A.J.van Loon)

VOOROUDER VAN ALLE DIEREN IS EENCELLIGE MET ZWEEPSTAART

SANDER VOORMOLEN

Alle dieren stammen afvan de zogeheten choanoflagellaten, microscopisch kleine eencelligen met een karakteristieke kraag en een zweepstaart (flagel). Dat hebben Nicole King en Sean Caroll van het Howard Hughes Medical Institute in Madison, Wisconsin nu met moleculaire bewijzen gestaafd (Proceedings of the National Academy of Sciences, 18 dec.).

King en Caroll ontdekten de code voor het eiwit receptortyrosinekinase MBRTK1

in Monosiga brevicollis, een moderne choanoflagellaat. Onderzoekers namen voorheen aan dat dit eiwit uniek was voor meercellige die- ren. Al langer vermoedden onderzoekers op grond van uiterlijke overeenkomsten dat choanofla- gellaten aan de wieg hebben gestaan van het meercellige dierlijk leven. In sponzen (primitieve dieren) zijn nog steeds zogeheten kraagcellen (choanocyten) te vinden die sterk lijken op de eencellige choanoflagellaten. Net als choanoflagellaten bezitten de kraagcellen van sponzen een flagel omgeven door een kraag van microvilli. De zwiepende flagel veroorzaakt een kleine waterstroom waarbij in het water zwevende voedseldeeltjes in de kraag blijven hangen. Deze kunnen vervolgens door de cel worden opgenomen.

King en Caroll vergeleken eerst de genen van de eencellige met vier dierlijke genen die coderen voor onmisbare eiwitten in de dierlijke cel. Het gaat hierbij om eiwitten die deel uitmaken van het celskelet; elongatiefactor 2, alfa-tubuline, b챔ta-tubuline en actine. De vier genen die wel vaker gebruikt worden voor verwantschapsstudies, lieten meer overeenkomst zien dan de onderzoekers vooraf hadden durven hopen. Daarmee waren King en Caroll ervan overtuigd dat zij op het juiste spoor zaten.

Vergelijkingen tussen de complete genomen van de worm en het fruitvliegje met dat van bakkergist hebben eerder een verzameling genen opgeleverd die potentieel uniek zijn voor dierlijk leven. Min of meerop goed geluk zochten de onderzoekers hierin verder. Tussen honderden gewone genvolgordes in het DNA van M. brevicollis troffen zij plotseling de code voor receptor tyrosinekinase MBRTK 1, een celcommunicatie-eiwit dat nooit eerder in organismen buiten het dierenrijk was gevonden. Daarmee zijn choanoflagellaten volgens de Amerikaanse onderzoekers van alle primitieve levensvormen het nauwst verwant aan dieren.

Hun eencellige gemeenschappelijke voorouder moet ten minste 600 miljoen jaar geleden hebben geleefd, het moment waarop de meercelligheid ontstond. Die overstap van eencellig naar meercellig leven vereiste een ingrijpende genetische verandering in tal van genen die betrokken zijn bij het aan elkaar plakken van cellen en de onderlinge communicatie tussen cellen. De ontdekking van het gen voor het receptortyrosinekinase in een eencellige bewijst dat in ieder geval één zo’n aanpassing al heeft plaatsgevonden voordat het meercellige leven zich ontwikkelde.


Introduction to the choanoflagellate Monosiga brevicollis.

The genome of the choanoflagellate Monosiga brevicollis and the origin of metazoans

Nicole King, M. Jody Westbrook, Susan L. Young, Alan Kuo, Monika Abedin, Jarrod Chapman, Stephen Fairclough, Uffe Hellsten, Yoh Isogai, Ivica Letunic, Michael Marr, David Pincus, Nicholas Putnam, Antonis Rokas, Kevin J. Wright, Richard Zuzow, William Dirks, Matthew Good, David Goodstein, Derek Lemons, Wanqing Li, Jessica B. Lyons, Andrea Morris, Scott Nichols, Daniel J. Richter, Asaf Salamov, JGI Sequencing, Peer Bork, Wendell A. Lim, Gerard Manning, W. Todd Miller, William McGinnis, Harris Shapiro, Robert Tjian, Igor V. Grigoriev & Daniel Rokhsar

Nature 451, 783-788(14 February 2008)

doi:10.1038/nature06617

BACK TO ARTICLE

a, The close phylogenetic affinity between choanoflagellates and metazoans highlights the value of the M. brevicollis genome for investigations into metazoan origins, the biology of the last common ancestor of metazoans (filled circle) and the biology of the last common ancestor of choanoflagellates and metazoans (open circle). Genomes from species shown with their abbreviation were used for protein domain comparisons in this study: human (Homo sapiensHsap), ascidian (Ciona intestinalisCint), Drosophila (Drosophila melanogasterDmel), cnidarian (N. vectensisNvec), M. brevicollis (Mbre), zygomycete (Rhizopus oryzaeRory), basidiomycete (Coprinus cinereusCcin), ascomycete (Neurospora crassaNcra), hemiascomycete (Saccharomyces cerevisiaeScer), slime mould (DictyosteliumdiscoideumDdis) and Arabidopsis (ArabidopsisthalianaAtha). bd, Choanoflagellate cells bear a single apical flagellum (arrow, b) and an apical collar of actin-filled microvilli (bracket, c). d, An overlay of beta-tubulin (green), polymerized actin (red) and DNA localization (blue) reveals the position of the flagellum within the collar of microvilli. Scale bar, 2 mum.

http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7180/full/nature06617.html

http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7180/fig_tab/nature06617_ft.html

Eerste dier was al relatief complex

1 Mei 2008, jaargang 10 nr. 5 artikel 921

Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Geologisch Instituut, Adam Mickiewicz Universiteit, Poznan (Polen)

http://www.geo.uu.nl/ngv/geonieuws/geonieuwsart.php?artikelnr=921

Het eerste dier op aarde was waarschijnlijk veel complexer dan tot nu toe werd aangenomen. Dat blijkt uit een studie waarbij enorme hoeveelheden DNA van een kleine honderd diersoorten is geanalyseerd (er waren ruim 100 computers nodig voor de verwerking van alle gegevens). Uit die studie komt onder meer de eerste splitsing in de stamboom van de dieren naar voren. Bij die eerste afsplitsing lijken de zogeheten ‘ribkwallen’ (Ctenophora) te zijn ontstaan; uiteraard zijn de eerste vertegenwoordigers van dat taxon waarschijnlijk in veel opzichten verschillend van hun huidige nazaten (bij gebrek aan fossielen is dat overigens niet vast te stellen), maar het bouwprincipe is waarschijnlijk in al die tijd niet essentieel veranderd. Bestudering van huidige ‘ribkwallen’ kan dus veel inzicht geven over het primitiefste dierenleven op aarde.



De twee mogelijke scenario’s voor de afstamming van de ribkwal; dat sponzen veel primitiever zouden zijn dan hun meer complexe voorouders, is hoogst onwaarschijnlijk. Dat betekent dat de ribkwal op z’n minst heel dicht bij het oudste dier op aarde staat.

Deze bevinding is opzienbarend, want tot nu toe werden de sponzen beschouwd als de eerste dieren die zich afsplitsten van de evolutionaire lijn die teruggaat tot de – nog steeds mysterieuze – gezamenlijke voorouder van alle dieren. De onderzoekers schrokken zelf ook van deze opmerkelijke ontdekking, en dachten aanvankelijk dat ze bij hun onderzoek een fout moesten hebben gemaakt. Dat bleek echter niet het geval. Een en ander is des te opmerkelijker omdat de ribkwallen – waarvan de recente vertegenwoordigers weefsels hebben en een zenuwstelsel – zich dus al moeten hebben afgesplitst voordat de sponzen – die weefsels en een zenuwstelsel ontberen – dat deden.

Recente vertegenwoordigers van de ribkwallen
.

.
Volgens de onderzoekers is het nauwelijks denkbaar dat de ribkwallen al weefsels en een zenuwstelsel bezaten toen ze zich als groep afsplitsten. Dat betekent volgens hen ofwel dat de ribkwallen hun complexe aard ontwikkelden na hun afsplitsing, en die complexiteit dus onafhankelijk van de andere diergroepen (die vaak een vergelijkbare complexiteit hebben) ontwikkelden, ofwel dat de sponzen – die een primitief bouwplan hebben – zich ontwikkelden uit veel complexere voorouders. Dat is weliswaar niet onmogelijk, maar het is uiterst onwaarschijnlijk. Overigens blijft het vooralsnog onduidelijk wanneer precies de ribkwallen en de sponzen zich evolutionair hebben afgescheiden.

Het is wellicht aardig dat de studie ook een aantal andere evolutionaire vragen heeft beantwoord. Zo was het tot nu toe onduidelijk of de duizend- en miljoenpoten dichter bij de spinnen staan of bij de insecten. De studie geeft aan dat ze het nauwst met de spinnen gelieerd zijn.

Referenties:
  • Dunn, C.W., Hejnol, A., Matus, D.Q., Pang, K., Browne, W.E., Smith, S.A., Seaver, E., Rouse, G.W., Obst, M., Edgecombe, G.D., S첩rensen, M.V., Haddock, S.H.D., Schmidt-Rhaesa, A., Okuso, A., Kristensen, R.M., Wheeler, W.C., Martindale, M.Q. & Giribet, G., 2008. Broad phylogenetic sampling improves resolution of the animal tree of life. Nature 452, p. 745-749.

Foto’s (van Casey Dunn) en lijntekening (van Zina Deretsky): National Science Foundation (Verenigde Staten van Amerika).

Ediacara-fossiel lijkt verwant aan moderne organismen

http://www.geo.uu.nl/ngv/geonieuws/geonieuwsnr.php?nummer=122#706

Kort voor het einde van het Precambrium vond er een explosie van het leven plaats. Hierbij ontstonden de eerste gecompliceerde levensvormen die we kennen. Vrijwel al deze levensvormen stierven weer uit op de overgang van Precambrium naar Cambrium, of kort daarna. Opvallend is dat deze levensvormen, die naar hun eerste vindplaats de ‘Ediacara-fauna’ worden genoemd, zich over de hele wereld lijken te hebben verspreid. Dezelfde fossiele genera en soorten, die geen van alle harde bestanddelen hebben en in feite alleen van afdrukken bekend zijn, worden op zover uiteen gelegen plaatsen gevonden dat ze in korte tijd alle wereldzee챘n moeten hebben veroverd. Kennelijk konden ze hetzij de oudere, primitieve organismen verdrijven, hetzij die organismen als prooi benutten. En kennelijk werden ze zelf gedurende die verovering van de wereldzee챘n niet belaagd door andere organismen; het ziet er overigens wel naar uit dat jagers en prooi binnen de Ediacara-fauna zelf naast elkaar bestonden.

Samengestelde foto van Stromatoveris psygmoglena, waarin zowel de onder- als de bovenkant wordt getoond

Hoewel er inmiddels bestrekkelijk veel vindplaatsen van de Ediacara-fauna bekend zijn, en hoewel er veel uiterst gedetailleerde afdrukken van deze organismen zijn gevonden, is hun aard nog steeds een raadsel. Dat komt doordat ze op geen enkele wijze overeen lijken te stemmen met de huidige levensvormen. Sommige onderzoekers hebben de Ediacara-fauna gerelateerd aan korstmossen (symbioses van primitieve organismen); anderen hebben verwantschap met schimmels gesuggereerd, maar die idee챘n hebben weinig weerklank gevonden. Meer aanhang hebben hypotheses die sommige vormen van de Ediacara-fauna vergelijken met sponzen, mollusken en arthropoden, maar de gelijkenissen zijn gering en de verschillen juist zeer groot. Er zijn dan ook nog steeds paleontologen die het standpunt innemen dat de Ediacara-fauna bestond uit organismen die niet tot het huidige dieren- of plantenrijk behoorden, maar een apart rijk vertegenwoordigen (de Vendobionta).

    
Via de zogeheten camera lucida gemaakte tekening van het nieuwe fossiel

Dankzij enkele bijzondere vindplaatsen, waar zowel nieuwe soorten als uiterst gedetailleerde afdrukken worden gevonden, begint er nu echter iets meer duidelijkheid te komen. Een beroemde vindplaats is die van Chengjiang (in de Chinese provincie Yunnan), waar de Ediacara-fauna uit het Vroeg-Cambrium stamt. Van die vindplaats is nu een nieuw geslacht (en dus ook een nieuwe soort) beschreven, die erop zou kunnen wijzen dat de Ediacara-fauna wel degelijk verwant is aan het huidige dierenrijk.

Het gaat daarbij om acht exemplaren van een fossiel dat op een veer of een blad met veervormige nerven lijkt. Deze nieuwe soort, Stromatoveris psygmoglena zeer goed te analyseren vanwege de prachtige fossilisatie. De onderzoekers schrijven dat toe door snelle begraving onder sediment tijdens een storm. Waarbij opvallend is dat de meeste exemplaren niet horizontaal liggen, maar een kleine hoek maken met het laagvlak. Dat kan erop wijzen dat ze met een stengel of een voet in de bodem verankerd zaten.


Stamboom van de Metazoa, met Stromatoveris als vroege vorm van de Ctenophora (ribkwallen)

Hoewel het fossiel overeenkomsten vertoont met andere soorten uit de Ediacara-fauna (met name KhatyspytiaVaizitsiniaCharniodiscusGlaessnerina en – op wat meer afstand – Charnia), is er reden genoeg om van een nieuw geslacht te spreken. Een van de redenen is dat bepaalde kenmerken van Stromatoveris volgens de onderzoekers ge챦nterpreteerd kunnen worden als vormen die zouden kunnen worden beschouwd als voorlopers van vormen die voorkomen bij de huidige ctenoforen (ribkwallen).

Voor ons inzicht in de evolutie van het leven is dat van extreem belang. Het zou immers betekenen dat de phyla van het moderne dierenrijk al vertegenwoordigers hadden die evolueerden voor het Cambrium. Moleculaire analyses gaven dat al eerder aan, maar er waren nog nooit fossiele aanwijzingen voor gevonden. Nu er 챕챕n schaap over de dam is, zullen er wellicht meer volgen. Daarmee zou weliswaar een einde komen aan het zo intrigerende raadsel van de Ediacara-fauna, maar de wetenschap zou er zeker bij gebaat zijn.

Referenties:
  • Shu, D.-G., Morris, S.C., Han, J., Zhang, X.-L., hua, H., Zhang, Z.-F., Liu, J.-N., Guo, J.-F., Yao, Y. & Yasui, K., 2006. Lower Cambrian vendobionts from China and early diploblast evolution. Science 312, p. 731-734.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Degan Shu, Early Life Institute and Key Laboratory of Continental Dynamics, Northwest Universtity, Xian (China).

http://scienceblogs.com/loom/2008/04/30/why_weird_animals_matter_conti.php

http://scienceblogs.com/loom/2008/04/28/weird_animals_and_why_they_mat.php

_______________________________________________________________________________________________

De evolutie van het Proteasoom ,

24 januari 2010 Terrence
Trefwoorden /index

Opzoeken in de encyclopedie:
Tags:
Engelse encyclopedie ;

Een computergegenereerde afbeelding van een 26S proteasoom volgens eiwitvouwing, blauw is het 20S gedeelte, de rode ‘kappen’ zijn de 11S subgedeelten, vergelijkbaar met 19S subgedeelten die proteasomen van eukaryoten allebei hebben (elk voor aparte gelegenheden).

Het proteasoom is een gigantisch complex van vele eiwitten. Dat moet ook wel, want dit complex heeft als belangrijkste functie dat het eiwitten, die overbodig of beschadigd zijn, moet afbreken. Dit soort eiwitcomplexen worden Proteasen (of peptidasen) genoemd. Eukaryoten en archaea hebben dit eiwitcomplex, wat trouwens nog een bewijs is voor hun dichte verwantschap tegenover andere bacteriën (iets wat voor het eerst bleek uit de rRNA boom van Woese). Er is een bepaalde groep eubacteriën die ook proteasomen heeft. Dat zijn de actinomycetales, deze behoren tot de Actinobacteria (groepje gram-positieve bacteriën).

Archaea en actinomycetales hebben alleen het 20S gedeelte en dus een 20S proteasoom, eukaryoten hebben daar nog twee 19S subgdeeltes aan de boven en onderkant van het 20S stuk, samen vormen deze delen een 26S proteasoom (in sommige gevallen zitten er in plaats van de 19S gedeeltes, 11S gedeeltes op, maar die hebben een andere functie). De andere eubacteriën hebben dit eiwitcomplex niet. De meeste eubacteriën hebben wel een andere protease, HslV. Deze vormt met een ander eiwitcomplex (HslU, wat een ATPase is) een groter complex, genaamd HsIVU. Samen degraderen ze overbodige of beschadigde eiwitten. HsIV lijkt een beetje op een hele versimpelde versie van een proteasoom. HsIV bestaat uit 12 identieke eiwitten. Ze vormen een holle cilinder door 2 ringen op elkaar met elke ring 6 eiwitten.

De zijkaanzichten van een Proteasoom (boven) en een HslV (beneden).

Links ernaast hoeveel eiwitten per ring zijn (proteasoom 7, HsiV 6). Bij de HslV zie je dat die 2 ringen op elkaar gestapeld heeft en een holte in het midden zit waar het afbreken van eiwitten plaats vind. Het proteasoom heeft nog 2 ringen, een extra erop en een eronder.

De 20S proteasomen bestaan uit 2 verschillende eiwitten, beide gerelateerd aan de HsIV. De eiwitten vormen een holle cilinder door 4 ringen op elkaar met elke ring 7 eiwitten. De middelste twee ringen zijn beta subeenheden, de twee ringen aan de buitenkant alfa subeenheden. HsIV is verwant aan beiden. De alfa subeenheden missen de protease gerelateerde functie (het afbreken van eiwitten), maar hebben de ATPase bindingsplaats om een ATPase te binden aan het eiwitcomplex. De beta subeenheden missen de ATPase bindingsplaats, maar hebben de protease gerelateerde functie.

Duplicaties van de HsIV naar 4 ringen en dan een splitsing van functie is een goede verklaring voor het ontstaan van de 20S proteasoom van archaea en actinomycetales uit HsIV. Dit vergroot de holle binnenkant van het cilindervormige proteasoom waar de afbraak van eiwitten plaats vind. Daardoor kunnen grotere eiwitten afgebroken worden, dat kan een groot voordeel zijn. HsIU werd daardoor te klein om te binden aan de alfa subeenheden en werd vervangen voor een andere ATPase, een AAA+ ATPase. De AAA+ ATPase die gerelateerd is aan de ATPase van FtsH (ook een protease) dat in alle eubacteriën te vinden is. Een voorbeeld van evolutie waarbij het bestaande dingen pakt en er een andere functie voor geeft. De beta subeenheden en de AAA+ ATPase zijn daarna mogelijk nog steeds beter op elkaar in gaan werken door verandering door mutaties in het bindingsgedeelte.

Zou deze evolutie de andere kant op kunnen?
Van proteasoom naar HsIV gaat erg lastig. het proteasoom moet zijn alfa subeenheden verliezen en tegelijkertijd moeten de betasubeenheden hun ATPase bindingsplaats terug krijgen. Ook is HsIU nodig om het geheel te laten werken. Dat is heel onwaarschijnlijk. Hierdoor wordt het eiwitcomplex ook nog eens een stuk kleiner en dus minder efficiënt. Er is veel om te beagumenteren dat het van HslV naar proteasoom ging in plaats van andersom. Het laat anders ook nog de vraag open hoe proteasomen in eerste instantie geëvolueerd zijn, een complexer iets als HsIV.

Meer informatie:

– Cavalier-Smith, T. (2006). Rooting the tree of life by transition analyses. Biology Direct. 1:19, Pagina 10-17.

http://en.wikipedia.org/wiki/Proteasome

(25 januari 2010 door Terrence)

Links de zijkant van het 20S proteasoom, rechts de bovenkant. Blauw zijn de beta subeenheden (de protease gedeeltes) en groen de alfasubeenheden (de ATPase binding gedeeltes).

Samenvatting van deel 1 :

– een proteasoom is een eiwitcomplex om andere eiwitten af te breken (een protease)
– archaea en actinomycetales hebben een 20S proteasoom

– eukaryoten hebben een 26S variant (een 20S proteasoom met 2 subgedeelten extra)

– veel eubacteriën hebben HslVU met dezelfde functie
– HslVU bestaat uit een HslV (een protease) en een HslU (een ATPase)
– HslV lijkt op een versimpelde versie van een 20S proteasoom
– proteasomen zijn geëvolueerd uit HslV, HslU is vervangen voor AAA+ ATPase
– evolutie de andere kant op is onwaarschijnlijk.

Proteasomen zijn dus geëvolueerd uit HslV. In deze blog ga ik het hebben over welke bacteriën HslVU hebben, of horizontale genenoverdracht met de evolutie van proteasomen te maken hebben en wat de gevolgen zijn voor de fylogenie.

Welke eubacteriën hebben HslVU?
De meeste eubacteriën hebben ze, het is dan ook makkelijker op te noemen welke deze niet hebben. Cyanobacteriën en chloroflexi hebben deze eiwitcomplexen niet. Sommige actinobacyteriën (de groep waartoe ook de actinomycetales behoren) hebben het ook niet. Dat wil niet zeggen dat deze bij de meest primitieve levensvormen hoorden en dus vroeg afsplitsten van de fylogenetische boom des levens. Dit eiwitcomplex kan meerdere keren secundair verloren zijn. Actinobacteriën zijn een groep met een gemeenschappelijke voorouder. De meeste actinobacteriën hebben de HslVU wel, maar sommige anderen niet.

       Cyanobacteriën, 

Figure: Scanning and transmission electron micrographs of geothermal soil isolates. Panel A: Chloroflexi isolate P352 filaments; Panel B: Chloroflexi isolate P352 spores. Scale bar = 1 µm.Chloroflexi.

Figure: Scanning and transmission electron micrographs of geothermal soil isolates. Panel A: Chloroflexi isolate P352 filaments; Panel B: Chloroflexi isolate P352 spores. Scale bar = 1 µm.

 

 Twee groepen bacteriën waarvan geen (bekende) vertegenwoordigers zijn die HslVU hebben       http://en.wikipedia.org/wiki/Chloroflexi_(phylum)

Kunnen proteasomen worden verklaard door horizontale genenoverdracht?
Het is mogelijk dat het zo was, maar onwaarschijnlijk. Het gaat immers om een heel groot complex van 28 eiwitten (4 ringen van 7 eiwitten), waarbij de helft een andere functie heeft dan de andere. Er is voorgesteld dat de gemeenschappelijke voorouder van actinomycetales dit eiwitcomplex hebben gekregen van een archaea via horizontale genenoverdracht. Maar de proteasoom van de actinomycetales zouden dan fylogenetisch tussen die van de archaea staan, iets wat ze niet doen. Het kan zijn dat beide eiwitcomplexen gewoon te ver uit elkaar zijn geëvolueerd, maar het helpt in ieder geval niet om van horizontale genenoverdracht een sterk alternatief te maken. Verder verklaart het niet waar het proteasoom vandaan komt.
Vanwege de ingewikkelde structuur van proteasomen kunnen de afzonderlijke delen niet geëvolueerd zijn. alfa en beta subeenheden moeten er al samen zijn voordat het werkt. Differentiatie van de eigenschappen van HslV (alfa behoud de proteasegedeelte, beta de ATPase bindingsgedeelte) is daarintegen en goede verklaring. Proteasomen moeten op een gegeven moment zijn ontstaan uit een HslV (waarschijnlijk door genduplicatie en splitsing van functie over verschillende gebieden).

Zijn er gevolgen voor de fylogenie?
Het is al algemeen aanvaard dat eukaryoten en archaea dicht aan elkaar verwant zijn. Dichter aan elkaar dan elk aan andere bacteriën. Het 20S proteasoom versterkt dit gegeven nog eens op een “morfologische” wijze. Actinomycetales hebben dit proteasoom ook in tegenstelling tot de andere eubacteriën. Als het proteasoom niet horizontaal is overgedragen tussen de groepen die het nu hebben, betekend het dat deze groepen sterk aan elkaar verwant zijn. Dat betekend dat de voorouder van eukaryoten en archaea een gemeenschappelijke voorouder deelt met actinomycetales (actinobacteriën). Aangezien actinomycetales een groep zijn binnen de actinobacteriën is de gemeenschappelijke voorouder van eukaryoten en archaea ontstaan binnen de actinobacteriën!

fylogenetische boom van proteasome evolutie. Elk streepje geeft een bepaalde innovatie weer. Geel: evolutie van de actinobacterie en eigenschappen die actinobacteriën delen met eukaryoten. Rood: evolutie van het 20S proteasoom uit de HslV. Groen: de eigenschappen die eukaryoten delen met archaea zoals histonen, introns. Blauw: evolutie van 26S proteasoom vanuit 20S en de evolutie van eukaryoten (celkern, endoplasmatisch reticulum, golgi apparaat, fagocytose, mitochondriën e.d.).

Een indirect bewijs dat eukaryoten zijn ontstaan uit bacteriën is dat bacteriën een heel stuk ouder zijn. Dat had ik beargumenteerd in dit blogje. Bacteriën zijn er al vanaf 3.5 miljard jaar terwijl eukaryoten zijn ontstaan tussen ongeveer 2 en 1 miljard jaar geleden (er is debat over welke fossielen wel eukaryote zijn en welke niet). Eukaryoten zijn dus ontstaan uit een bepaalde groep bacteriën.

Maar er zijn nog meer dingen die actinobacteriën gemeen hebben met eukaryoten dan alleen proteasomen (meeste van dee eigenschappen hebben archaea verloren). Beide hebben sterolen (een categorie van steroïden zoals cholesterol en oestrogeen) en chitine (bouwstof in de celwand van schimmels of exoskelet van geleedpotigen). Ze hebben beide ook calmodulin (achtige) eiwitten die calcium binden aan zichzelf en zich daarna kunnen binden aan andere eiwitten. Zo reguleren deze eiwitten weer ander eiwitten. Daarnaast delen ze een bepaalde kinase (deze eiwitten kunnen een fosfaatgroep aan andere eiwitten of moleculen hangen), de primaire structuur van alfa amylases (het enzym in de speeksel) en nog meer dingen.

Allemaal ingewikkelde eiwitten en moleculen die allerlei dingetjes doen in de cel waar ik niet teveel aandacht aan besteed. Het gaat erom (dat is het enige wat je moet ontouden als je iets wilt onthouden) dat ze nog meer unieke eigenschappen gemeen hebben in plaats van alleen het proteasoom, minstens 13 om precies te zijn. Deze zijn te vinden in tabel 3 van cavalier-Smith, T. 2002 (zie: verder leeswerk). Sommige andere bacterië hebben ook sterolen en misschien enkele andere van deze voorbeelden, maar actinobacteriën hebben deze en nog meer eigenschappen gemeen met eukaryoten.
Al deze eiwitten en complexen geven aan dat actinobacteriën de voorouders zijn van eukaryoten. En als ze de voorouders zijn van eukaryoten, dan ook van de archaea. De eigenschappen die archaea en eukaryoten delen zijn geëvolueerd in hun laatste voorouder. Een aantal genen kregen eukaryoten via horizontale genenoverdracht door hun endosymbionten.

Actinomyces israelii, een actinomycetale.

Hoe zit het met de eubacteriën? We kunnen niet zomaar zeggen dat cyanobacteriën en chloroflexi zijn afgesplitst voor de evolutie van HslVU, aangezien beide groepen deze ook verloren kunnen hebben. Dus de evolutie van proteasoom of van HslVU kan ons niet zeggen over de fylogenie onder de eubacteriën. Om die fylogenie te bepalen zijn er andere eiwitcomplexen, de volgende die ik bespreek: de celmembraan. Sommige bacteriën hebben er 1 van, andere 2. Wat was er eerst? Het enkelmembraan of het dubbele membraan?

Meer informatie:

– Cavalier-Smith, T. (2006). Rooting the tree of life by transition analyses. Biology Direct. 1:19. Pagina’s relevant: 10-17

– Cavalier-Smith, T. (2002). The neomuran origin of archaebacteria, the negibacterial root of the universal tree of life and bacterial megaclassification. Int J Syst Evol Microbiol, 52, p: 7-76.

http://en.wikipedia.org/wiki/Proteasome

http://en.wikipedia.org/wiki/HslV

2 februari 2010 door Terrence

Proteasome evolution showing step-wise increase in complexity, first to the HslV ring protease, then to the 20S proteasome, and lastly to the 26S proteasome; the two major transitions in proteasome structure important for polarizing the tree are marked by grey bars. Blue bars mark four other important evolutionary transitions that also congruently polarize the tree. HslV has 6-fold symmetry (a 2-tiered ring of 12 identical subunits) and arose from a monomeric NTN hydrolase, probably just before Hadobacteria diverged. HslV rings interact with an unrelated chaperone ATPase, HslU, also having 6-fold ring symmetry, like ClpX chaperone from which it arguably evolved and virtually all AAA+ ATPase proteins, which originated in a burst of gene duplications prior to the last common ancestor of all life [19]. The 4-tier proteolytic core of the 6-tiered 20S proteasome evolved in a common ancestor of neomura and Actinomycetales (jointly proteates) of the subphylum Actinobacteria by another gene duplication that generated its catalytic β- and non-catalytic α-subunits from HslV, with an associated symmetry change to 7-fold: all four rings forming the core of the proteasomal cylinder have 7 subunits, but the 6-fold-symmetric HslU was replaced by another hexameric ATPase ring from a different AAA+ family to make the proteasome ‘base’ (red in the two-colour sketch of the archaebacterial proteasome at the top left). Glycobacteria [1] comprise all the typical negibacteria with OM lipopolysaccharide, i.e. all negibacterial phyla listed in Table 2 except Hadobacteria and Chlorobacteria).

Cavalier-Smith Biology Direct 2006 1:19 doi:10.1186/1745-6150-1-19

Het verhaal heeft nog een zweepstaartje (get it? ;-)). Even een paar belangrijke kernpunten herhaald1,2:

– eukaryoten, archaea en actinomycetales (een groep actinobacteriën) hebben proteasomen
Over het 20S proteasoom van een actinomycetale. Er werd eerst gedacht dat de versie van actinomycelates ‘open’ was en die van archaea en eukaryoten ‘dicht’ was (bij de laatste is er dus een eiwit betrokken wat het proteasoom opent om z’n werk te doen wat het proteasoom veiliger maakt).
Later bleek dat ook actinomycetales ‘dicht’ zijn en dat maakt de actinomycetale proteasoom extra verwant aan die van archaea en eukaryoten. – andere eubacteriën behalve cyanobacteriën en chloroflexi hebben HslVU complex

– proteasomen zijn geëvolueerd uit het HslV component van de HslVU complex
– eukaryoten, archaa en actinoycetales zijn dicht verwant aan elkaar daardoor

Dat eukaryoten, archaea en actinomycetales de HslVU niet (meer) hebben is ook een goed argument dat proteasomen verticaal (dus via afstamming in tegenstelling tot horizontale genenoverdracht) zijn doorgegeven vanuit de gemeenschappelijke voorouder van die drie groepen. Echter blijkt dat niet helemaal waar te zijn. Een aantal protisten hebben namelijk werkende HslVU complexen. Ik vond als eerste een artikel over Leishmania infantum. L. infantum en een paar andere soorten zijn verantwoordelijk voor de zwarte koorts die ongeveer 500.000 levens per jaar eist. Op malaria na is deze ziekte de ergste ziekte veroorzaakt door eukaryote parasieten. L. infantum en een dichtverwante soort (L. donovani) zorgen voor deze ziekte in de Oude wereld (Azië, Afrika en Europa) terwijl een andere dichte verwante soort (L. chagasi) deze ziekte veroorzaakt in de Nieuwe wereld (Zuid Amerika)3.

Leishmania donovani parasieten in een beenmergcel.

L. infantum is een van de organismen die de proteasomen en HslVU heeft4. Het artikel hierover was in 2002 gepubliceerd. Daarna vond ik ook een artikel dat in 2003 was gepubliceerd waarbij men ook HslVU had gevonden in Trypanosoma (een groep dicht verwant aan de Leishmania) en in Plasmodium (de veroorzaker van malaria)5. Als proteasomen in eukaryoten verticaal zijn verkregen van hun voorouders die geen HslVU hebben, hoe komen deze protisten dan aan HslVU?

File:AminoAcidball.svg

De structuurformule van een aminozuur. De aminogroep en de carboxylgroep zijn te zien. De ‘R’ staat voor restgroep, wat de ‘R’ is bepaald wat voor aminozuur het is. Als de ‘R’ bijvoorbeeld een H atoom is dan is de aminozuur een Glycine, met een CH3 als ‘R’ is het een Alanine, enzovoorts.

Het antwoord ligt in de structuur van HslV en HslU (die samen HslVU vormen). Een aminozuur heeft een aminegroep en een carboxylgroep. De eerste aminogroep in een eiwit (of peptide) noemt met de N-Terminus. Bij de N-Terminus start de eiwitsynthese door het ribosoom. De aminogroep van de eerste aminozuur blijft los terwijl de carboxylgroep wordt gekoppeld aan de aminogroep van de volgende aminozuur en dat gaat zo door totdat er een eiwit is gevormd. De N-Terminus kan aangeven waar het eiwit heen moet. De structuur van de N-Terminus in de HslV en HslU genen geven aan dat dit eiwitcomplex bedoeld is voor in de mitochondriën. Mitochondriën zijn de verre afstammelingen van los levende gram-negatieve bacteriën (specifieker proteobacteriën) die vandaag de dag nog steeds dit eiwitcomplex hebben. Bijna 60% van het HslVU eiwitcomplex van deze protisten kwam overeen met die van Escherichia coli (E. coli, de welbekende darmbacterie is een proteobacterie). Een fylogenetische boom plaatste de HslVU van de protisen ook tussen de (gram-negatieve) bacteriën en niet tussen (of bij) de andere groepen.

Het is dus zeer waarschijnlijk dat deze eukaryoten hun HslVU complex hebben door hun endosymbiose met proteobacteriën (die uiteindelijk mitochondriën werden). Mirochondriën wisselen wel vaker genen uit met de celkern en hebben dat in het verleden ook heel vaak gedaan (wat een voorspelling is van de endosymbiose hypothse)6. Het proteasoom is dan vertical verkregen uit een gemeenschappelijke voorouder met actinomycetales.

Referenties:

* 3) http://en.wikipedia.org/wiki/Visceral_leishmaniasis

* 4)Couvreur B, Wattiez, R, Bollen A, Falmagne P, Le Ray D, Dujardin J (2002). Eubacterial HslV and HslU Subunits Homologs in Primordial Eukaryotes. Mol Biol Evol, 19:21 10-2117.

* 5)Gille C, Goede A, Schloetelburg C, Presissner R, Kloetzel PM, Gobel UB, Frommel C (2003). A comprehensive view on proteosomal sequences: implications for the evolution of the proteasome. J Mol Biol, 326:1437-1448.

* 6)Transplastomics – a convergence of biotechnology and evolution.

Over tsjok45
Gepensioneerd . Improviserend jazzmuzikant . Instant composer. Jamsession fanaat Gentenaar in hart en nieren

4 Responses to FYLOGENETICA

  1. Pingback: evodisku inhoud GLOS F « Tsjok's blog

  2. Pingback: FOSSIELEN | Tsjok's blog

  3. Pingback: VERKLARENDE WOORDENLIJST PALEONTOLOGIE E | Tsjok's blog

  4. Pingback: (NESTED Hierarchies ) GENESTE HIERARCHIEEEN | Tsjok's blog

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s

%d bloggers op de volgende wijze: