Hoorcollege 6, fylogenie, hoofdstuk 22
Fylogenie, het classificeren en reconstrueren van de geschiedenis van het leven. Het is de studie van
evolutionaire relaties tussen organismen of genen. Dus een beschrijving van het ontstaan en de
verwantschap van groepen. Deze wordt vaak weergegeven in een fylogenetische boom.
Waarom is classificatie zo belangrijk? Er zijn wel meer dan 1.3 miljoen soorten beschreven en circa
10 miljoen geschat om deze soorten allemaal te begrijpen is het handig om ze in een ‘hokje’ te
stoppen. Dus:
- Het geeft overzicht en duidelijkheid
- We kunnen er hypotheses mee testen (Darwin
- Als we soorten ontdekken willen we daar een naam aan kunnen geven
Soms ontdekken we echter nieuwe soorten waar we een genus/geslacht voor moeten maken.
Begrijpen hoe de diversiteit in de biologie is ontstaan is 1 van de centrale vragen in de
evolutionaire biologie.
Darwins idee, hij dacht dat organismen van een gezamenlijke voorouder afstammen,
populaties veranderen door de tijd door o.a. natuurlijke selectie en nieuwe soorten ontstaan
uit kleinere populaties van voorouderlijke soorten. Hij probeerde dit zelfs weer te geven met
de allereerste fylogenetische boom →. Wat valt daaraan op:
- Er is één hele verre common ancestor
- Je kan de absolute tijd niet bepalen, maar wel de relatieve tijd (wie is
later afgesplitst)
- Je ziet vertakkingspunten, korte stompjes zijn uitgestorven
Micro-evolutie, (drift, selectie, migratie etc.) zorgt voor verandering in
allelfrequenties binnen populaties: reproductieve isolatie genereert
evolutionaire onafhankelijkheid → soortvorming. Micro is het begin.
Verwantschap, welke groepen zijn meer verwante met elkaar? Recent
gesplitste groepen zijn meer verwant aan elkaar dan eerder gesplitste groepen. Je
moet kijken naar de MRCA.
MRCA, most recent common ancestor. Groepen die een recentere voorouder delen,
zijn meer verwant. Zo zijn de kikker en de mens hier meer verwant dan de kikker en
een goudvis. Het maakt niet uit of de kikker boven staat of de mens (mobiel).
Tip, een taxa die op het eind van de evolutionaire boom staat. Dit kan representatief
zijn voor en soort, gen of populatie.
Branch, lineages die door de tijd heen evolueren, leidend naar aftakkingen
(speciatie) die vervolgens weer vertakken.
Node, een punt in de fylogenie waar een tak splitst, een speciatie event.
Clade, een gemeenschappelijk voorouder en al zijn nakomelingen.
Hiërarchisch, classificatie en fylogenie zijn
hiërarchisch. Het heeft een vaste rangorde
in plaatsing van groepen. Deze groepen
maken we steeds specifieker (op basis van
verwantschap, waardoor ze steeds kleiner
worden. Zo vallen meerdere soorten
samen onder één geslacht/genus etc.
Bijvoorbeeld:
- Soort: luipaard (Panthera pardus)
- Geslacht: Panthera
- Familie: Felidae
- Order: Carnivora
Ezelsbruggetje, King Philip Comes Over For Good Sex
Taxon, een benaming voor een groep zonder hiërarchische indeling. Een soort heeft een
hiërarchische indeling, deze valt onder een geslacht; een geslacht heeft een hiërarchische indeling,
, deze valt onder een familie etc. Je gebruikt dus de benaming taxon als je ergens naar wil kijken,
waarvan je de indeling nog niet weet of je waar je nog geen hiërarchische indeling aan wil geven.
Clade2, clades kunnen bestaan uit meerdere taxa maar soms ook uit 1 of 2 representatieve leden om
grotere stappen weer te geven bv mens en kat als representatieve voor de zoogdieren. Fylogenie
probeert hierbij orde aan te brengen in de diversiteit van het leven, middels verwantschap en
gedeelde geschiedenis.
Systematiek, probeert groepen te maken op basis van fylogenetische verwantschap, hiervoor
gebruikt ze monofyletische groepen.
Monofyletisch, een groep van één voorouder met al zijn
nakomelingen. (A)
Parafyletische groep, één voorouder waarvan je een paar
nakomelingen weglaat. Zo is de groep reptielen heel lang
parafyletisch geweest omdat we de vogels er niet bij
betrokken. (ook mens)(B)
Polofyletisch, je neemt taxa in een groep die verschillende
voorouders hebben. Je zou zelfs de goudvis er nog bij kunnen
nemen. Een belangrijk verschil met parafyletisch is dat de
gezamenlijke voorouder er niet bij wordt gerekend. (C)
Alleen een monofyletische groep is een clade!
Verder blijken sommige oude indelingen helemaal niet juist te zijn, rekening houdend met cladistiek.
Zo zijn groepen die eerst parafyletisch waren nu monofyletisch geworden door nieuwe kennis.
Tree of life (Tol), een hele grote fylogenetische boom waarin superveel representatieve taxa inzitten.
LUCA, de wortel van het leven op aarde volgens de tree of life, het midden van de cirkel dus. LUCA
staat voor Last Universal Common Ancester.
Archeopteryx, vogelachtige dinosauriër die als fossiel gevonden. Rond die tijd werden er
vergelijkende fossielen gevonden. Dat moest dan wel een monofyletische groep zijn toch? Ze leken
heel veel op elkaar. Dat bleek na onderzoek dus niet zo te zijn. Met een fylogenetische boom kan je
dit soort hypotheses testen.
Voorbeeld hypothese, om te kijken of een bepaald kenmerk 1x is ontstaan of meerdere keren
onafhankelijk is ontstaan, kan je ook een fylogenetische boom maken. Deze boom kan je dan maken
door ook naar heel veel andere kenmerken te kijken. Je kan dan zien dat het meerdere keren ontstaat
als het groepen voorkomt die ver van elkaar afstaan. Vervolgvraag: hoe is dat dan ontstaan en
waarom? Dat kan je soms beantwoorden m.b.v. natuurlijke selectie en dat geeft inzicht in het leven.
Hoe maak je een fylogenetische boom?
1. Data verzamelen: kenmerken en toestanden
2. Dat vergelijken: wie lijkt op wie?
3. Richting geven aan de boom
4. Welke boom is de juist?
1. Data verzamelen, welke data hebben we? Welke kunnen we gebruiken? Je kan verschillende
soorten data verzamelen:
Fossiel materiaal
Vergelijkende anatomie, bijvoorbeeld vergelijking botstructuur
Vergelijkende embryologie, en dan met name de
ontwikkelingsstadia
Vergelijkend DNA-materiaal, is iets van de nieuwe tijd en levert
heel veel data op, maar is niet perse een stuk makkelijker, want we
hebben alleen het heden over en ook is het niet altijd makkelijk te verkrijgen. (Morfologisch
materiaal hebben ook vooral van het heden op fossielen na.)
2. Data vergelijken, als je bepaalde kenmerken van je data vergelijkt en twee taxa lijken op elkaar dan
zullen ze wel nauw verwant zijn
Fylogenie, het classificeren en reconstrueren van de geschiedenis van het leven. Het is de studie van
evolutionaire relaties tussen organismen of genen. Dus een beschrijving van het ontstaan en de
verwantschap van groepen. Deze wordt vaak weergegeven in een fylogenetische boom.
Waarom is classificatie zo belangrijk? Er zijn wel meer dan 1.3 miljoen soorten beschreven en circa
10 miljoen geschat om deze soorten allemaal te begrijpen is het handig om ze in een ‘hokje’ te
stoppen. Dus:
- Het geeft overzicht en duidelijkheid
- We kunnen er hypotheses mee testen (Darwin
- Als we soorten ontdekken willen we daar een naam aan kunnen geven
Soms ontdekken we echter nieuwe soorten waar we een genus/geslacht voor moeten maken.
Begrijpen hoe de diversiteit in de biologie is ontstaan is 1 van de centrale vragen in de
evolutionaire biologie.
Darwins idee, hij dacht dat organismen van een gezamenlijke voorouder afstammen,
populaties veranderen door de tijd door o.a. natuurlijke selectie en nieuwe soorten ontstaan
uit kleinere populaties van voorouderlijke soorten. Hij probeerde dit zelfs weer te geven met
de allereerste fylogenetische boom →. Wat valt daaraan op:
- Er is één hele verre common ancestor
- Je kan de absolute tijd niet bepalen, maar wel de relatieve tijd (wie is
later afgesplitst)
- Je ziet vertakkingspunten, korte stompjes zijn uitgestorven
Micro-evolutie, (drift, selectie, migratie etc.) zorgt voor verandering in
allelfrequenties binnen populaties: reproductieve isolatie genereert
evolutionaire onafhankelijkheid → soortvorming. Micro is het begin.
Verwantschap, welke groepen zijn meer verwante met elkaar? Recent
gesplitste groepen zijn meer verwant aan elkaar dan eerder gesplitste groepen. Je
moet kijken naar de MRCA.
MRCA, most recent common ancestor. Groepen die een recentere voorouder delen,
zijn meer verwant. Zo zijn de kikker en de mens hier meer verwant dan de kikker en
een goudvis. Het maakt niet uit of de kikker boven staat of de mens (mobiel).
Tip, een taxa die op het eind van de evolutionaire boom staat. Dit kan representatief
zijn voor en soort, gen of populatie.
Branch, lineages die door de tijd heen evolueren, leidend naar aftakkingen
(speciatie) die vervolgens weer vertakken.
Node, een punt in de fylogenie waar een tak splitst, een speciatie event.
Clade, een gemeenschappelijk voorouder en al zijn nakomelingen.
Hiërarchisch, classificatie en fylogenie zijn
hiërarchisch. Het heeft een vaste rangorde
in plaatsing van groepen. Deze groepen
maken we steeds specifieker (op basis van
verwantschap, waardoor ze steeds kleiner
worden. Zo vallen meerdere soorten
samen onder één geslacht/genus etc.
Bijvoorbeeld:
- Soort: luipaard (Panthera pardus)
- Geslacht: Panthera
- Familie: Felidae
- Order: Carnivora
Ezelsbruggetje, King Philip Comes Over For Good Sex
Taxon, een benaming voor een groep zonder hiërarchische indeling. Een soort heeft een
hiërarchische indeling, deze valt onder een geslacht; een geslacht heeft een hiërarchische indeling,
, deze valt onder een familie etc. Je gebruikt dus de benaming taxon als je ergens naar wil kijken,
waarvan je de indeling nog niet weet of je waar je nog geen hiërarchische indeling aan wil geven.
Clade2, clades kunnen bestaan uit meerdere taxa maar soms ook uit 1 of 2 representatieve leden om
grotere stappen weer te geven bv mens en kat als representatieve voor de zoogdieren. Fylogenie
probeert hierbij orde aan te brengen in de diversiteit van het leven, middels verwantschap en
gedeelde geschiedenis.
Systematiek, probeert groepen te maken op basis van fylogenetische verwantschap, hiervoor
gebruikt ze monofyletische groepen.
Monofyletisch, een groep van één voorouder met al zijn
nakomelingen. (A)
Parafyletische groep, één voorouder waarvan je een paar
nakomelingen weglaat. Zo is de groep reptielen heel lang
parafyletisch geweest omdat we de vogels er niet bij
betrokken. (ook mens)(B)
Polofyletisch, je neemt taxa in een groep die verschillende
voorouders hebben. Je zou zelfs de goudvis er nog bij kunnen
nemen. Een belangrijk verschil met parafyletisch is dat de
gezamenlijke voorouder er niet bij wordt gerekend. (C)
Alleen een monofyletische groep is een clade!
Verder blijken sommige oude indelingen helemaal niet juist te zijn, rekening houdend met cladistiek.
Zo zijn groepen die eerst parafyletisch waren nu monofyletisch geworden door nieuwe kennis.
Tree of life (Tol), een hele grote fylogenetische boom waarin superveel representatieve taxa inzitten.
LUCA, de wortel van het leven op aarde volgens de tree of life, het midden van de cirkel dus. LUCA
staat voor Last Universal Common Ancester.
Archeopteryx, vogelachtige dinosauriër die als fossiel gevonden. Rond die tijd werden er
vergelijkende fossielen gevonden. Dat moest dan wel een monofyletische groep zijn toch? Ze leken
heel veel op elkaar. Dat bleek na onderzoek dus niet zo te zijn. Met een fylogenetische boom kan je
dit soort hypotheses testen.
Voorbeeld hypothese, om te kijken of een bepaald kenmerk 1x is ontstaan of meerdere keren
onafhankelijk is ontstaan, kan je ook een fylogenetische boom maken. Deze boom kan je dan maken
door ook naar heel veel andere kenmerken te kijken. Je kan dan zien dat het meerdere keren ontstaat
als het groepen voorkomt die ver van elkaar afstaan. Vervolgvraag: hoe is dat dan ontstaan en
waarom? Dat kan je soms beantwoorden m.b.v. natuurlijke selectie en dat geeft inzicht in het leven.
Hoe maak je een fylogenetische boom?
1. Data verzamelen: kenmerken en toestanden
2. Dat vergelijken: wie lijkt op wie?
3. Richting geven aan de boom
4. Welke boom is de juist?
1. Data verzamelen, welke data hebben we? Welke kunnen we gebruiken? Je kan verschillende
soorten data verzamelen:
Fossiel materiaal
Vergelijkende anatomie, bijvoorbeeld vergelijking botstructuur
Vergelijkende embryologie, en dan met name de
ontwikkelingsstadia
Vergelijkend DNA-materiaal, is iets van de nieuwe tijd en levert
heel veel data op, maar is niet perse een stuk makkelijker, want we
hebben alleen het heden over en ook is het niet altijd makkelijk te verkrijgen. (Morfologisch
materiaal hebben ook vooral van het heden op fossielen na.)
2. Data vergelijken, als je bepaalde kenmerken van je data vergelijkt en twee taxa lijken op elkaar dan
zullen ze wel nauw verwant zijn
