![Page 1: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/1.jpg)
Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis
Marta Riutort Departament de Genètica, Microbiologia i Estadística.
Institut de Recerca de la Biodiversitat (IRBio), Universitat de Barcelona
![Page 2: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/2.jpg)
Carta de Darwin a Thomas Huxley 1857
The time will come I believe,
though I shall not live to see
it, when we shall have fairly
true genealogical (phylogenetic)
trees of each great kingdom of
nature
Haeckel’s pedigree of man
![Page 3: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/3.jpg)
Qué és un arbre filogenètic?
Z
Y X W
V
U
T
P
Q
S R
O
A
![Page 4: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/4.jpg)
Qué és un arbre filogenètic?
• Homologia: similitud resultat de l’herència a partir d’un ancestre comú
Z
Y X W
V
U
T
P
Q
S R
O
A
Grup monofilètic
![Page 5: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/5.jpg)
Per que utilitzem les filogènies?
• Classificació, taxonomia
• Evolució dels organismes
• Evolució dels processos biològics: metabolisme, desenvolupament, ...
• Evolució de gens i genomes: canvis de funció, noves interaccions, …
• Filogènies dels gens
![Page 6: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/6.jpg)
Sistemàtica dels segles XX-XXI
• Dades:
– Morfologia
– Ecologia
– Comportament
– Cariologia
– Moleculars
![Page 7: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/7.jpg)
Diversitat de metazous
![Page 8: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/8.jpg)
ANIMALS
Equinoderms Vertebrats
Artròpodes
Mol·luscs
Anèl·lids
Cnidaris
![Page 9: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/9.jpg)
ANIMALS
Equinoderms Vertebrats
Artròpodes
Mol·luscs
Anèl·lids
Cnidaris
Foto M. Riutort
![Page 10: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/10.jpg)
Cucs i companyia
Foto F. Carbayo
![Page 11: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/11.jpg)
Classificació fílums de metazous: morfologia
Patrons corporals
Foto M. Riutort
Foto F. Carbayo
Esquema M. Riutort, en El árbol de la vida: sistemática y evolución de los seres vivos
![Page 12: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/12.jpg)
Classificació fílums de metazous: morfologia
![Page 13: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/13.jpg)
Classificació fílums de metazous: morfologia
• Fílum es defineix en funció d’un patró corporal específic.
• Els diferents fílums comparteixen pocs caràcters.
• La comparació per establir homologies i a partir d’elles grups monofilètics es fa molt difícil.
![Page 14: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/14.jpg)
Limitacions de la morfologia
cucs
Taxònom
![Page 15: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/15.jpg)
L’aproximació molecular a la filogenia
• El rellotge molecular
![Page 16: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/16.jpg)
El rellotge molecular: l’alpha-globina
Emile Zuckerkandl
Linus Pauling
![Page 17: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/17.jpg)
Avantatges de les dades moleculars
• Més dades
• Menys subjectives
• Es poden quantificar
• Es pot donar un tractament estadístic
• Es poden datar els esdeveniments de cladogènesi
![Page 18: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/18.jpg)
Què necessitem per inferir un arbre?
• Marcadors genètics amb un nivell adequat de canvi:
– Gens mitocondrials, cloroplàstics
– Regions intergèniques, introns
– Exons
– Gens ribosomals
![Page 19: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/19.jpg)
Mètodes d’inferència
• Màxima parsimònia
• Distàncies
• Mètodes probabilístics :
– Màxima versemblança
– Inferència bayesiana
![Page 20: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/20.jpg)
Arbres filogenètics
Organismes
actuals
Ancestres
hipotètics Evolució,
Transformació dels caràcters
![Page 21: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/21.jpg)
L’ARBRE MOLECULAR DELS
METAZOUS
![Page 22: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/22.jpg)
Field et al, Science 1988
Primer arbre molecular dels metazous
18S rRNA
![Page 23: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/23.jpg)
Primers problemes
Winnepenninckx et al, Mol Biol Evol 1995
![Page 24: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/24.jpg)
El rellotge molecular no és perfecte
![Page 25: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/25.jpg)
Atracció de les branques llargues
Winnepenninckx et al, Mol Biol Evol 1995
![Page 26: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/26.jpg)
Noves aproximacions
Aguinaldo et al, Nature 1997 Halanych et al, Science 1995
ECDYSOZOA
LOPHOTROCHOZOA
![Page 27: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/27.jpg)
Com canvia la nostra visió de l’evolució animal?
El celoma, els segments I els apendixs van apareixer en una única ocasió
En la visió clàssica:
![Page 28: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/28.jpg)
Nova filogenia molecular
El celoma, els segments I els apendixs van apareixer al menys en dues ocasions
El árbol de la vida: sistemática y evolución de los seres vivos. Pablo Vargas y Rafael Zardoya (Eds.) Madrid 2012
![Page 29: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/29.jpg)
NGS
• Roche 454
– 1 plate = 1 milion reads
– 1 read ~500 pb
– 500 megabases (Mb)
• Illumina
– 1 plate = 120 million reads
– 1 read ~100 pb
– 1 lane ~ 30 Gb
– Metazoan mitochondrial genome16 Kb 20 Kb
– Coverage x 50 = 1000 Kb = 1 Mb
– Human genome ~3.200 Mb
![Page 30: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/30.jpg)
Filogenòmica
Dunn et al., NATURE 452 2008
150 gens
![Page 31: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/31.jpg)
Filogenòmica: més dades
Hejnol et al., Proc. R. Soc. B December 22, 2009 276 (1677) 4261-4270
~ 1500 gens
![Page 32: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/32.jpg)
Springer et al, TREE, 2004
Mamifers: morfologia vs molècules
![Page 33: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/33.jpg)
Evolució convergent
Springer et al, TREE, 2004
![Page 34: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/34.jpg)
I AIXÍ, QUÈ HA CANVIAT EN
L’ARBRE DE LA VIDA?
![Page 35: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/35.jpg)
Arbre de la vida de Haeckel
• Generelle Morphologie der Organismen (1866).
• Aquest el podriem considerar el primer arbre de la vida modern, mostra tres Regnes: Plantae, Protista i Animalia
Imatge procedent de la Wikipedia
![Page 36: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/36.jpg)
La classificació en cinc Regnes
Biologia 2, Castellnou edicions, 2009
Procariotes
Eucariotes
![Page 37: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/37.jpg)
5 Regnes
![Page 38: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/38.jpg)
Les dades moleculars i l’arbre de la vida
![Page 39: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/39.jpg)
El nou arbre: 3 dominis
“Bacteris” que
viuen a altes
temperatures
o produeixen
metà
16S like rRNA
N. Pace
![Page 40: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/40.jpg)
L’arbre de la vida amb genomes complerts
Hillis lab web
http://www.zo.utexas.edu/faculty/antisense/downloadfilestol.html
![Page 41: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/41.jpg)
I els eucariotes?
Evolution, Barton et al. CSHL Press
![Page 42: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/42.jpg)
ARBRES FILOGENÈTICS
Com els representem i com s'interpreten
![Page 43: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/43.jpg)
Cladogram Phylogram Chronogram
Tipus d’arbres
![Page 44: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/44.jpg)
Relacions entre grups
![Page 45: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/45.jpg)
L’escala de la vida?
http://tolweb.org/tree/
![Page 46: Les dades moleculars i l’arbre de la vida: dels regnes als dominis](https://reader031.vdocumento.com/reader031/viewer/2022022201/58894a021a28abde5a8b6017/html5/thumbnails/46.jpg)
Els vertebrats no som la culminació de l’evolució
You are here
Hillis lab web
http://www.zo.utexas.edu/faculty/antisense/downloadfilestol.html