EVO Tema 5.- El origen de la variacion (2015)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 3º curso
Asignatura Evolución
Año del apunte 2015
Páginas 3
Fecha de subida 02/03/2015
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Tema 5.- Origen de la variacion
TEORIA. FECHA: 24-02-2015 11:00 - 12:00 H GENÉTICA (MAURO SANTOS)
Mutación y recombinación. Tasas de mutación. Concepto de “mutación al azar” en biología evolutiva.
BIBLIOGRAFÍA: BARTON, N. H. ET AL. 2007. CAPÍTULO12 FUTUYMA, D. J. 1998. CAPÍTULO 10

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EVOLUCIÓN arokargomez 3r Biologia UAB PARTE II: PROCESOS EVOLUTIVOS Tema 5.- Origen de la variacion TEORIA. FECHA: 24-02-2015 11:00 - 12:00 H GENÉTICA (MAURO SANTOS) Mutación y recombinación. Tasas de mutación. Concepto de “mutación al azar” en biología evolutiva.
B IBLIOGRAFÍA : B ARTON , N. H. ET AL . 2007. C APÍTULO 12 F UTUYMA , D. J. 1998. C APÍTULO 10 Hoy dia secuenciar genomas es una tarea que no presenta muchos problemas con lo cual la informacion está creciendo de una forma exponencial. Con esto se podrá ver la relacion que hay entre la longitud de los genomas y la tasa de mutacion, que muchas evecs rompen los esquemas que podríamos plantearnos previamente. Por ejemplo: el mimivirus tiene un numero de genes superior a algunas bacterias, ya que a pesar de ser tan grandes son virus y necesitan hospedadores.
NO hay una relacion directa entre el tamaño del genoma y la complejidad de los organismos (paradoja del valor C).
Uno de los requisitos fundamentales para que se de evolucion por seleccion natural es que haya variacion. Para Darwin los organismos variaban pero esta variacion debia ser suficientemente abundante y debía tener una base genética.
La variacion fenotipica no refleja la variacion genetica ya que muchos fenotipos aparecen en proporciones demasiado bajas, y tambien se dan inversiones, translocaciones, etc. que varian las proporciones fenotípicas esperadas. En los años 60 las primeras estimaciones sobre variacion genetica se hicieron sobre variacion proteica, y no fue hasta mas adelante que se pudo tener una estima de cual es realmente la variacion genetica.
Cuando un investigador americano publica un trabajo en que secuencia para el gen ADH (el gen que codifica la proteina para metabolizar el etanol en las moscas) se descubrieron dos variantes enzimaticas: una se llamaba Fast (F) y otra se llamaba Slow (S). Esto salia de que si tenemos un gel de electroforesis y ponemos una muestra vemos bandas diferentes, unas que corren mas que otras. En base a eso se le puso el nombre. Se sabía que estas variantes diferian con respecto a algunas propiedades bioquimicas importantes (F tenia mayor tasa de metabolizacion del alcohol y por tanto son resistentes a concentraciones mas elevadas de etanol).
Se secuenciaron diferentes individuos de diferentes cepas y se detectó el nucleotido que causa la diferencia de aminoácido que da la diferencia de este gen. Pero el investigador tambien detectó algunas variaciones nucleotidicas silenciosas, lo que hoy en dia se llamarian SNPs (Single Nucleotide Polymorphism). Esto puede estar asociado a la predisposicion de padecer algunas enfermedades.
Se da variacion genetica y tambien variacion críptica (la de los nucleotidos que son silenciosos, que no hacen variar la proteina).
EVOLUCIÓN arokargomez 3r Biologia UAB El por qué de la variación genética Hay varios niveles de respuesta a esta pregunta: - - Porque los mecanismos de correccion de errores en la replicacion no son del todo perfectos. Pueden darse mutaciones sinónimas (no producen cambios en la funcion de la proteina), mutaciones no sinónimas (dan cambios en la proteina). Estas ultimas pueden ser por ultralectura, deleciones, inversiones, etc.
De toda la variacion que observamos, cuanta es adaptativa? Cuanta esta sujeta a la accion de la seleccion natura? En el caso del gen ADH sabemos que un SNP determinado es el causante de la sustitucion de un aminoacido por otro y que da proteinas distintas. En este nivel podemos atribuir un papel selectivo a ese SNP. A su vez hay otros SNP que son silenciosos y no se sabe muy bien que hacen.
El origen de la variacion es un problema fundamentalmente genético. Otro problema es llegar a saber qué consecuencias tiene esta variacion sobre las poblaciones. Esto muchas veces ha puesto en desacuerdo a científicos.
Una de las primeras polemicas que habia habido era si la mutacion es preadaptativa o postadaptativa. La mutacion surge al azar, lo que no significa que no haya zonas en el genoma con mayor probabilidad de mutacion (Hotspots). Lo importante es que la mutacion es aleatoria respecto a sus consecuencias sobre los organismos y su funcionalidad despues de que ocurra.
Segun esto, tenemos que la mutacion es preadaptativa. La mutacion se da al azar, y la seleccion natural es el filtro que hace ´que la mutacion pase a las siguientes generaciones o no.
La resistencia a antibioticos es un problema sanitario muy importante. Esto es porque las bacterias tienen mecanismos de resistencia a estos.
Ejemplo: Un champú tiene unos efectos quimicos que matan a los piojos. Hay dos posibles explicaciones para esto: que los piojos creen resistencias y no se les pueda matar (los individuos serian resistentes antes de la aplicacion), o la vision que dice que la propia aplicacion del champu es la que hace que se de la mutacion para la resistencia. El primer caso recurre a la teoria de mutacion preadaptativa y el segundo caso a la mutacion postadaptativa.
La síntesis moderna dice que si la mutacion ocurre al azar es porque la mutacion es preadaptativa: es aleatoria con respecto a sus consecuencias. Supone que las variaciones existen y son las condiciones ambientales las que seleccionan la supervivencia de una de las variables sobre las otras.
Experimento de fluctuacion Habia una serie de bacterias y querian ver la resistencia a un determinado fago que podia causar su muerte. Tenian un cultivo primario de bacterias resistentes a este fago del que hicieron dos cultivos: uno simple y uno replicado.
EVOLUCIÓN arokargomez 3r Biologia UAB Cuando el cultivo simple se siembra en placa se toman muestras aleatorias provenientes de la misma poblacion, cuando se hacen cultivos diferenciales obtenemos muestras de poblaciones distintas. Se contaron cuantas colonias eran resistentes al fago de ambos cultivos.
Si la mutacion es preadaptativa y preexiste, cuando se tiene un unico cultivo el numero de colonias que se observan estaran siempre alrededor de una media, siempre sera similar en todas las placas ya que se parte de la misma poblacion.
Pero si se tienen poblaciones distintas aisladas puede darse que la mutacion surja en momentos distintos de la evolucion. Lo que se espera es que la distribucion estadisitca de colonias resistentes fuera diferente.
Los resultados del experimento confirmaron totalmente que la mutacion es preadaptativa, se validaron las suposiciones que se pensaba que debian ocurrir. La capacidad de responder a la seleccion natural es en base a la variacion genetica. La seleccion natural actua sobre la variacion pre-existente.
En el grafico observar: se puede En el eje x el tamaño del genoma y la tasa de mutacion en el eje y. Se puede observar una relacion negativa.
Aquellos genomas que tienen la tasa de mutacion mas alta suelen ser los que tienen el tamaño de genoma mas pequeño. Organismos como los humanos tenemos una tasa de mutacion por nucleotido mas pequeña.
Si hacemos la tasa de mutacion por genoma la variacion no es demasiado grande en toda la diversidad biologica. Para todos los organismos la tasa de mutacion por genoma esta en torno a 10-2 o 10-3.
La pregunta que surge y que se resolverá en las siguientes clases es: cuánta de la variacion que existe esta regulada por la seleccion natural? ...