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BIOL 3052 - Protistas
Dr. Fernando J. Bird-Picó - 2016 1
Capítulo 28:¿Protistas, Protoctistas o Protozoa?
Dr. Fernando J. Bird-Picó
Departamento de Biología
Recinto Univeritario de Mayagüez
Protista : Nombre informal; no es Reino
• Grupo informal y diverso de organismos eucariotas que varían en:– Plan corporal : unicelulares, coloniales, cenocíticos (varios
núcleos en una masa citoplásmica), y multicelulares– Motilidad : sésiles, pseudópodos, cilios, flagelos (membrana
ondulante)– Tipo de nutrición : autótrofos, heterótrofos y mixótrofos
(fotosíntesis y heterótrofos)– Modo de reproducción : asexual y sexual (algunos protistas
son estrictamente asexuales). • Singamia (unión de gametos)
– Cambios drásticos en la clasificación por los avances en sistemática molecular: constituyen grupo polifilético
• No existe reino Protista
Protista• Primeros organismos eucariotas que existieron; eucariotas más
diversos• La mayoría de los protistas viven en ambientes acuáticos:
– La mayoría habitan en los océanos y cuerpos de agua dulce tales como charcas, lagos, y ríos
– Formas parásitas viven en los fuídos corporales y celulares del hospedero
• De importancia para la bioesfera:– Sirven de alimento para otros organismos– Protistas fotosintéticos generan oxígeno
• Interacciones con otros organismos– Vida libre, mutualismo, comensalismo y parasitismo
• Desde microscópicos � hasta grandes • Más complejos que procariotas: protistas unicelulares bien
complejos: todas las actividades en una sola célula• 60,000 especies• Mayoría protistas son mótiles• Llevan a cabo mitosis
Protista• Hay unos sesenta grupos mayores de
protistas• Evidencia molecular apoya el agrupar los
protistas y otros eucariotas en cuatro (4) “supergrupos” informales:– Excavata– Clade “SAR”: Stramenopila, Alveolata,
Rhizaria– Archaeplastidia– Unikonta
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Figure 28.2aDiplomonads
Parabasalids
Euglenozoans
Excavata
Diatoms
Golden algae
Brown algae
Dinoflagellates
Apicomplexans
Ciliates
Forams
Cercozoans
Radiolarians
“SA
R” clade
Stram
enopilesA
lveolatesR
hizarians
Green
algae
Red algae
Chlorophytes
Charophytes
Land plants
Archaeplastida
Slime molds
Tubulinids
Entamoebas
Nucleariids
Fungi
Unikonta
Choanoflagellates
Animals
Am
oebozoansO
pisthokonts
• Teoría endosimbionte:– Algunos organelos surgieron de la simbiosis
con procariotas– Los mitocondrios surgieron a partir de
endosimbiosis de una proteobacteria alfa – Los cloroplastos surgieron de cianobacterias
Figure 28.3
Cyanobacterium
Nucleus
Membranesare representedas dark linesin the cell.
1 2 3
Heterotrophiceukaryote One of these
membraneswas lost inred andgreen algaldescendants.
Red alga
Green alga
Primaryendosymbiosis
Secondaryendosymbiosis
Dinoflagellates
Plastid
Stramenopiles
Plastid
Euglenids
Chlorarachniophytes
Secondaryendosymbiosis
Secondaryendosymbiosis
Chlamydomonas
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• Clasificación de los eucariotas– Ultraestructura
• Detalles finos de la estructura celular
– Datos moleculares• RNA ribosomal [rRNA]
• Genes nucleares [del núcleo]
– Lo que llamamos Reino Protista es parafilético
ANTES: División tradicional - Protistas
• Se clasificaban de acuerdo a su nutrición– Protozoarios (parecidos a animales)- heterótrofos- ingieren
(flagelo,cilios o pseudópodos)
– Mohos- Protistas que absorben nutrientes (parecidos a hongos)
– Algas- Protistas fotosintéticos (parecidos a plantas)- autótrofos
AHORA –Clasificación
Moderna
• Los Eucariotas se han dividido en cuatro supergrupos(hipótesis)
Diplomonads
Parabasalids
Euglenozoans
Excavata
Diatoms
Golden algae
Brown algae
Dinoflagellates
Apicomplexans
Ciliates
Forams
Cercozoans
Radiolarians
“SA
R” clade
Green
algae
Red algae
Chlorophytes
Charophytes
Land plants
Archaeplastida
Slime molds
Tubulinids
Entamoebas
Nucleariids
Fungi
Unikonta
Choanoflagellates
Animals
Diplomonads
Parabasalids
Euglenozoans
Excavata
Diatoms
Golden algae
Brown algae
Dinoflagellates
Apicomplexans
Ciliates
Forams
Cercozoans
Radiolarians
“SA
R” clade
Stram
enopilesA
lveolatesR
hizarians
Green
algae
Red algae
Chlorophytes
Charophytes
Land plants
Archaeplastida
Slime molds
Tubulinids
Entamoebas
Nucleariids
Fungi
Unikonta
Choanoflagellates
Animals
Am
oebozoansO
pisthokonts
Figure 28.UN06Eukaryote
Supergroup Major GroupsKey Morphological
Characteristics Specific Examples
Excavata
“SAR” Clade
Archaeplastida
Unikonta
Giardia,Trichomonas
Phytophthora,Laminaria
Pfiesteria,Plasmodium,Paramecium
Globigerina
Porphyra
Chlamydomonas,Ulva
Mosses, ferns,conifers,floweringplants
Amoeba, Dictyostelium
Choanoflagellates,nucleariids,animals, fungi
Diplomonads andparabasalids
EuglenozoansKinetoplastidsEuglenids
Modified mitochondria
StramenopilesDiatomsGolden algaeBrown algae
AlveolatesDinoflagellatesApicomplexansCiliates
RhizariansRadiolariansForamsCercozoans
Red algae
AmoebozoansSlime moldsTubulinidsEntamoebas
Opisthokonts
Green algae
Land plants
Spiral or crystalline rod in-side flagella
Hairy and smooth flagella
Membrane-enclosed sacs(alveoli) beneath plasmamembrane
Amoebas with threadlikepseudopodia
Phycoerythrin (photosyn-thetic pigment)
Plant-type chloroplasts
(See Chapters 29 and 30.)
Amoebas with lobe-shaped or tube-shapedpseudopodia
(Highly variable; seeChapters 31–34.)
Trypanosoma,Euglena
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Grupos monofiléticos de eucariotas
Cel
lula
rsl
ime
mol
ds
Pla
smod
ial
slim
e m
olds
Am
oeba
s
Zoo
flage
llate
s(d
iplo
mon
ads)
Zoo
flage
llate
s,(e
ugle
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s)
Api
com
plex
ans
Cili
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Wat
er m
olds
Gre
en a
lgae
Bro
wn
alga
e
Red
alg
ae
Fun
gi
Ani
mal
s
Land
pla
nts
Ancestraleukaryote
A
Clasificación de Eucariotas(publicada en Octubre 2005)
© 2012 J. Eukaryotic Microbiology
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Figure 28.UN06a
EukaryoteSupergroup Major Groups
Key MorphologicalCharacteristics Specific Examples
Excavata
“SAR” Clade
Giardia,Trichomonas
Phytophthora,Laminaria
Pfiesteria,Plasmodium,Paramecium
Globigerina
Diplomonads andparabasalids
EuglenozoansKinetoplastidsEuglenids
Modified mitochondria
StramenopilesDiatomsGolden algaeBrown algae
AlveolatesDinoflagellatesApicomplexansCiliates
RhizariansRadiolariansForamsCercozoans
Spiral or crystalline rod in-side flagella
Hairy and smooth flagella
Membrane-enclosed sacs(alveoli) beneath plasmamembrane
Amoebas with threadlikepseudopodia
Trypanosoma,Euglena
Excavata
• Caracterizado por citoesqueleto
• Algunos con “surco” bucal
• Poseen flagelos
• Mayoría de Excavatos viven enambientes anaeróbicos– Diplomonadidos
• Mitocondrios modificados llamados mitosomas• Sin aparato o complejo de Golgi• Dos núcleos de igual tamaño• Hasta ocho flagelos• Giardia intestinalis (G. lamblia) es un parásito
intestinal
– Parabasálidos• Mitocondrios reducidos (hidrogenosomas –
generan poca energía anaeróbicamente)• Trichomonas vaginalis – infección vaginal
2 µm
50 µm
Nucleus
Flagella
Nuclei
Excavatos: Giardia y Trichonympha
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Euglenozoa• Clade diverso que incluye desde heterótrofos
depredadores, parásitos y autótrofos fotosintéticos
• Flagelo con estructura interna espiral o cristalina: no se conoce función
• Euglénidos– Euglenoides
• 1/3 son fotosintéticos• Habitan cuerpos de agua dulce y charcas• protistas con flagello unico (flagelo que contiene en
su interior un tubo cristalizado o en espiral) • Cinetoplastidos: Un sólo mitocondrio, con DNA
organizado en una masa (cinetoplasto)• Trypanosoma causa la Enfermedad del Sueño en África [2] y el
Mal de Chagas en América del Sur [1]
Euglena gracilisFig. 28-07
Long flagellum
Eyespot
Short flagellum
Contractile vacuole
Nucleus
Chloroplast
Plasma membrane
Light detector
PellicleEuglena (LM) 5 µm
Fig. 28-05
Flagella
Crystalline rod
Ring of microtubules
0.2 µm
• Euglenozoan flagellum
Fig. 28-06
9 µm
• Trypanosoma, enfermedad del sueño- transmitido por mosca tsé-tsé
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Clade “SAR”
Figure 28.UN06a
EukaryoteSupergroup Major Groups
Key MorphologicalCharacteristics Specific Examples
Excavata
“SAR” Clade
Giardia,Trichomonas
Phytophthora,Laminaria
Pfiesteria,Plasmodium,Paramecium
Globigerina
Diplomonads andparabasalids
EuglenozoansKinetoplastidsEuglenids
Modified mitochondria
StramenopilesDiatomsGolden algaeBrown algae
AlveolatesDinoflagellatesApicomplexansCiliates
RhizariansRadiolariansForamsCercozoans
Spiral or crystalline rod in-side flagella
Hairy and smooth flagella
Membrane-enclosed sacs(alveoli) beneath plasmamembrane
Amoebas with threadlikepseudopodia
Trypanosoma,Euglena
Stramenopilos
© 2013 Evolution and Development
Stramenopilos• Mayoría con flagelo “peludo” parado a un flagelo
sencillo• Todos fotosintéticos• Diatomeas, algas doradas y algas pardas• Phytophthora infestans – hambruna de la papa
en Irlanda (Siglo 19)
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StramenopilosDiatomeas [Bacillariophyta]
• Mayormente unicelulares con “conchas” [valvas o frústulas] que contienen sílice
• Algunas diatomeas forman parte del plancton [fitoplancton]
• Clorofila A y C con pigmento accesorio –fucoxantina
• Más de 100,000 especies (marinas y dulceacuícolas
• Tierra diatomácea: filtros e insecticida
Figure 24-12Page 470
100 µm
Diatomeas
Fig. 28-13 freshwater diatom
3 µm
StramenopilosAlgas doradas (Chrysophyta)
• Mayormente unicelulares y biflageladas; algunas coloniales
• Fotosintéticas; algunas tambien heterotróficas (mixótrofas)
• Tanto marinas como dulceacuícolas• Carotenoides amarillo y marrón
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Figure 28.11
Flagellum
25 µm
Outer container
Living cell
10 µm 1 µm
Algas Doradas
StramenopilosAlgas Pardas (Phaeophyta)
• Multicelulares con alternación de generaciones (haploide y diploide)
• De importancia ecológica en aguas oceánicas templadas
• “Kelp” posee “láminas” que parecen hojas, estipos que parecen tallos, estructuras de anclaje parecidas a raíces y vejigas de gas (flotadores)
• Clorofila A y C con pigmento accesorio – fucoxantina
• Almidón que produce es laminarina• Pared celular con algina
Figure 28.12
estipo
lámina
anclaje
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“Bosque” submarino del alga parda, Laminaria
Figure 28.13a-2
Haploid ( n)Diploid (2 n)
Sporangia
MEIOSIS
Sporophyte(2n) Zoospore
Gameto-phytes(n)
Female
Male
Sperm
Egg
Zygote(2n)Mature female
gametophyte(n)
Developingsporophyte
FERTILIZATION
Clade “SAR”: Alveolados
• Sacos membranosos (alveoli) debajo de la membrana celular
• Flagelos peludos y suaves• Incluye organismos fotosintéticos• Dinoflagelados
• Mayormente unicelulares con 2 flagelos; célula reforzada por placas de celulosa
• Mayormente fotosintéticos, tambienmixótrofos y heterótrofos
Fig. 28-08
Flagellum Alveoli
Alveolate
0.2
µm
Alveoli
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Dinoflagelados: Protoperidinium y Ceratium Dinoflagelados: BioluminiscenciaPyrodinium bahamense
Gambierdiscus toxicus : dinoflagelado causante de la ciguatera
(ciguatoxina)
Dinoflagelados: Marea Roja (Dynophysis [DSP – diarrheic shellfish poisoning],
Alexandrium [PSP – paralytic shellfish poisoning] y otros)
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Alveolados: Apicomplexa
• Nombre alude a complejo apical que poseen para penetrar células hospederas
• Parasíticos, con etapas sexuales y asexuales que requieren dos o más expecies de hospederos para completar ciclo de vida
• Formadores de esporas (esporozoitos)• Plasmodium ocasiona malaria [3 especies]
Figure 28.16
Merozoite
0.5 µm
Apex
Red bloodcell
Haploid ( n)Diploid (2 n)
Sporozoites(n)
Inside mosquito Inside human
Liver
Livercell
Redbloodcells
Merozoite(n)
Game-tocytes(n)
Gametes
Zygote(2n)
OocystMEIOSIS
FERTILIZATION
Alveolados: Ciliados
• Locomoción por medio de cilios• Micronúcleo para reproducción sexual• Macronúcleo para control metabólico• Reproducción sexual por conjugación• Cápsula con agentes químicos para
defensa• Estructura celular compleja: boca
(citostoma), ano (citopigio), vacuola contráctil (osmoregulación)
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Paramecium, un CiliadoFigure 28.17
Contractilevacuole
50 µm Cilia
Micronucleus
Macronucleus
Oral grooveCell mouth
Food vacuoles
(a) Feeding, waste removal, and water balance.
Compatiblemates
(b) Conjugation and reproduction.
MEIOSIS
The originalmacronucleusdisintegrates.
Diploidmicronucleus
Haploidmicronucleus
MICRO-NUCLEARFUSION
ConjugationAsexualreproduction
Diploidmicronucleus
250 µm
Citofaringe
Macronúcleos
Cirros
Stentor
Euplotes
Clade “SAR”: Rhizaria
• Son células ameboides que usualmente poseen externamente conchas duras y perforadas, llamadas “testas”, a través de las cuales se extienden al exterior projecciones citoplásmicas (pseudódopos) filamentosas.
• Radiolarios, foraminíferos y cercozoarios
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Rhizaria: Radiolario
• Esqueletos internos simétricos y delicados compuestos de sílice
• Utilizan peudópodos (radían del cuerpo central) para capturar microorganimos y luego fagocitarlos
Un actinípodo
Fig. 28-18
Pseudopodia
200 µm
Rhizaria: Foraminíferos
• Testas multilobuladas con poros• Extensiones citoplásmicas para la
locomoción y obtención de alimento• Récord fósil extenso en los depósitos
marinos– Medidas de Mg en estos depósitos sirve para
medir cambio climático (temperatura)500 µm
Foraminíferos
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Rhizaria: Cercozoa
• Protistas con células ameboides y flageladas que poseen pseudópodos filamentosos
• Hábitats terrestres, marinos y ducleacuícolas
• Mayormente heterótrofos (algunos parásitos y depredadores)
Figure 28.UN06b
EukaryoteSupergroup Major Groups
Key MorphologicalCharacteristics Specific Examples
Archaeplastida
Unikonta
Porphyra
Chlamydomonas,Ulva
Mosses, ferns,conifers,floweringplants
Amoeba, Dictyostelium
Choanoflagellates,nucleariids,animals, fungi
Red algae
AmoebozoansSlime moldsTubulinidsEntamoebas
Opisthokonts
Green algae
Land plants
Phycoerythrin (photosyn-thetic pigment)
Plant-type chloroplasts
(See Chapters 29 and 30.)
Amoebas with lobe-shaped or tube-shapedpseudopodia
(Highly variable; seeChapters 31–34.)
Archaeplastidia• Incluye:
– Algas rojas (Rhodophyta- mayormente multicelulares)• Clorofila A• Ficoeritrina: pigmento rojo que enmascara el verde de la clorofila• Ficocianina es otro pigmento accesorio• Almidón florideano• Pared celular de celulosa y agar
– Algas Verdes (Chlorophyta - unicelulares y multicelulares)• Clorofila A y B; carotenoides• Almidón• Pared celular de celulosa
– Plantas (Viridiplantae) poseen cloroplastos con membranas internas y externas (“tilacoides”)
• Clorofila A y B• Almidón• Pared celular de celulosa
• Plantas terrestres, Algas Rojas (Rhodophyta), y Algas Verdes (Chlorophyta) son monofiléticas
Figure 28.UN04
Chlorophytes
SAR clade
Archaeplastida
Unikonta
Excavata
Charophytes
Red algae
Green algae
Land plants
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• Algas rojas son mayormente multicelulares– De importancia ecológica en aguas cálidas
tropicales– Las algas rojas que depositan cabonato de
calcio en sus paredes celulares son importantes en la formación del arrecife coralino
© 2013 Evolution and Development
Algas Rojas
• Algas verdes [Chlorophyta] poseen diversidad de tamaños, formas, complejidad estructural, y modos de reproducción– Son los ancestros de las plantas terrestres,– Formas multicelulares no poseen células
diferenciadas en tejidos, como las plantas terrestres
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Figure 28.23
Haploid ( n)
1 µm
Diploid (2 n)
Flagella
Cell wall
Nucleus
Crosssectionof cup-shapedchloroplast
(TEM)
Zoospore
ASEXUALREPRODUCTION
Gamete(n)
Mature cell(n)
Zygote(2n)
FERTILIZATION
MEIOSIS
+
+
+
+
−
−
−
−
SEXUALREPRODUCTION
Algas verdes: Volvox y Ulva
Figure 24-21Page 476
50 µm
Conjugación Spirogyra © 2013 Evolution and Development
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Figure 28.UN05
SAR cladeArchaeplastida
Unikonta
Excavata
Slime moldsTubulinidsEntamoebasNucleariidsFungiChoanoflagellatesAnimals
Figure 28.UN06b
EukaryoteSupergroup Major Groups
Key MorphologicalCharacteristics Specific Examples
Archaeplastida
Unikonta
Porphyra
Chlamydomonas,Ulva
Mosses, ferns,conifers,floweringplants
Amoeba, Dictyostelium
Choanoflagellates,nucleariids,animals, fungi
Red algae
AmoebozoansSlime moldsTubulinidsEntamoebas
Opisthokonts
Green algae
Land plants
Phycoerythrin (photosyn-thetic pigment)
Plant-type chloroplasts
(See Chapters 29 and 30.)
Amoebas with lobe-shaped or tube-shapedpseudopodia
(Highly variable; seeChapters 31–34.)
Grupo Unikonta• incluye animales, fungi, y algunos protistas (aquellos
que parecen animales (amebas) y hongos (mohos))• Protistas:
• Incluye Amebas con pseudópodos tubulares (tubulínidos)
• Incluye “slime molds” (lamosos)• Incluye Entamebas
• Las amebas se mueven y obtienen su alimento utilizando extensiones citoplásmicas llamadas pseudópodos– Capturan partícula alimentaria y llevan a cabo
endocitosis rodeando y formando una vacuola alrededor de la misma con los psedópodos
© 2013 Evolution and Development
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100 µm
Algas verdes
Pseudópodos
Ameba, nótese los pseudópodos y algas verdes atrapadas.
Hongos lamosos: Mycetozoa
• Mycetozoa – no son hongos, se parecen por convergencia evolutiva
• Dos linajes: plasmoidales y celulares
Mycetozoa: Plasmoidales
• Etapa alimentaria es un plasmodio multinucleado cuya extensión puede alcanzar hasta 12” de diámetro
• El plasmodio puede ser bien colorido (amarillo u anaranjado) – no es multicelular– Extiende pseudópodos por material en descomposición
(fagocitosis)
• Muchos núcleos diploides
• En la etapa reproductiva, tallos o pedúnculos llamados esporangios producen esporas haploides
Hongos lamosos Plasmoidales
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Mycetozoa: Celulares
• Hongos lamosos celulares:– Etapa alimentaria formada por células amiboidales
individuales
– En tiempos de escasez de alimento y humedad, se congregan en un pseudoplasmodio migrante
– Forman cuerpos fructíferos pedunculados que contienen esporas
Figure 28.26-2
Haploid ( n)
200 µm
600 µm
Diploid (2 n)
Spores (n)
Emergingamoeba ( n)
Solitary amoebas(feeding stage)(n)
Fruitingbodies(n)
ASEXUAL REPRODUCTION
Aggregatedamoebas
Migratingaggregate
SEXUALREPRO-DUCTION
Zygote(2n)
Amoebas(n)
FERTILIZATION
MEIOSIS
Hongo lamoso celular(Dictyostelium discoideum )
Entamoebas
• Amebas parasíticas de vertebrados y algunos invertebrados
• Entamoeba histolytica ocasiona la disentería amebiana (tercera causante de muertes humanas por parásitocs eucariotas)
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Tubulínidos
• Amebozoarios con pseudópodos lobulados o tubulares
• Heterótrofos que consumen bacterias y otros protistas (forrajeadores activos)
• Los protistas más comunes en suelos y medios ambientes marinos y dulceacuícolas
Importancia de protistas
• protistas fotosintéticos (productores) suplen oxígeno a ecosistemas acuáticos
• Algunos son componentes del plankton- comunidad de organismos microscópicos fotosintéticos en superficie de agua, incluye algas (diatomeas, dinoflagelados) y cianobacterias que son la fuente de alimento- son el principio de la cadena alimentaria marina y agua dulce
• Algunos son parásitos patógenos-hasta fatal ej. Malaria• Alimentos algas rojas-agar, mantecado, pasta de diente• Algas pardas (marrón) sustancia en “marshmellow”• Digieren celulosa en intestino de polilla
Evolución
• Plantas, animales y hongos evolucionaron de protistas
• Ancestro de plantas- posiblemente Algas verdes
• Ancestro de animales-posiblemente algún flagelado
• Ancestro de hongos- amebozoa
Unikonta
Excavata
Chromalveolata
Rhizaria
Archaeplastida
RESULTS
Commonancestorof alleukaryotes
DHFR-TSgenefusion
Choanoflagellates
Animals
Fungl
Amoebozoans
Euglenozoans
Alveolates
Stramenopiles
Rhizarians
Diplomonads
Red algae
Green algae
Plants
Figure 28.23
BIOL 3052 - Protistas
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Célula
Flagelo
Collar demicrovellos
tallo
© 2013 Evolution and Development