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Borja TosarIgnacio CrespoJuan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor SocasGastón Giribetluca antepasado común vidaparálogos presentes en lucaárbol del gen a bacterias arqueasárboles filogenéticos convergiendo paralelomarcas especiación árbol filogenéticoárboles filogenéticos marca de tiempoedad del uca moody colaboradorestierra formación hace 4540 millonesluca límite árboles filogenéticosherencia de luca elementos más antiguosparálogos de luca duplicación pre-lucadiferencias parálogos luca territorio pre-lucaMoodyTierra4.200 millones de años4.540 millones de añosJuan Carlos GilÚltimo Antepasado Común Universal (UCA)Lucagen AFrancis Villatoro4.000 millones de añosADNpanel AParálogos Universales
Árboles filogenéticos marca de tiempo
Con
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Juan Carlos Gil explica cómo Moody y sus colaboradores utilizaron árboles filogenéticos con marcas de tiempo para extrapolar la edad del Último Antepasado Común Universal (UCA), llegando a una estimación sorprendente de 4.200 millones de años.
…la hemoglobina. Pero es que se estima que el 70% de los genes codificantes, no del ADN mal llamado basura, el 70 % de los genes codificantes forman parte de alguna familia de parálogos en el ser humano. O sea que no es realmente algo así lateral o rarísimo. Pues para datar a Luca, para enraizar el árbol de la vida, Moody y colaboradores utilizaron 5 pares de parálogos que ya estaban presentes en Luca y que fueron obviamente posteriormente heredados por las dos primerísimas grandes linajes de la evolución, bacterias y arqueas. Así que podemos reconstruir el árbol del gen A hacia atrás que llega al gen A de Luca por dos caminos, bacterias y arqueas, y lo mismo para el otro gen B. Con lo cual tenemos dos árboles filogenéticos convergiendo en paralelo y como todos han evolucionado en el mismo contexto, en ellos quedan marcas de acontecimientos de especiación, lo que nos van poniendo mojones en la carretera, marcas de tiempo Bueno, pues con esos árboles hacia atrás y esas marcas de tiempo somos capaces de extrapolar. Es lo que hicieron Moody en colaboradores y llegaron a estos sorprendentes 4.200 millones de años. No he repasado si este estudio se ha revisado porque a mí me explota la cabeza que la Tierra se formase hace 4.540; creo que es la cifra actual, y 340 millones de años después ya estuviese el UCA este que no era nada sencillo. Vale, por lo que os he contado, esta convergencia hacia Un antepasado común parecería que hasta ahí podemos llegar, ¿no? Si todo converge en Luca, no parece que podamos llegar antes a Luca, ¿no? Porque Luca es obviamente el límite de los árboles de especies que podemos reconstruir mediante inferencia filogenética. Nos quedamos sin método, ¿no? Bueno, pues no estemos tan seguros, porque efectivamente Luca es nuestro tátara, tátara abuelo, pero en su ajuar, en su herencia, nos dejó cosas más antiguas que él mismo. Él ya tenía parejas o familias de parálogos, si Luca ya atesoraba dos de estos manuscritos, obviamente la duplicación ocurrió antes de Luca. Así que comparando las diferencias que fueron acumulando estos parálogos ya presentes en Luca, nos podemos avistar ligeramente en territorio pre-Luca y es a esto. A lo que se llama Parálogos Universales y es más o menos de lo que va a hablar el artículo que aparece en este contexto titulado: Los parálogos universales ofrecen una ventana a la evolución anterior al último ancestro común universal. Se publicó en Cell…
Significado #1 · Palabras #1
Juan Carlos Gil explica las diferentes formas de acceder al origen de la vida, incluyendo estudios químicos, simulaciones y análisis filogenéticos para reconstruir relaciones evolutivas entre organismos.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #10química prebiótica origen vidaanálisis filogenético organismos genessecuencias adn aminoácidos relación directainferencia estadistica relaciones evolutivasestromatolitos hace 3500 millones años…el ácido acético. O sea, la evolución ya había hecho bastantes cosas cuando llegó Luca, y a pesar de que fue 300 millones de años después de que esto fuese una bola de fuego, por simplificar, o sea, es fascinante lo rápido que surgió. Pero ¿qué había antes? Pues en general podemos acceder al origen de la vida de varias formas: estudios de química prebiótica, simulaciones, indicios geológicos, indicios geoquímicos y bueno, fósiles cuando ya los hay, que no es hasta muchísimo más tarde. Pero una herramienta que es especialmente útil y poderosa es el análisis filogenético, el conjunto de métodos que permite reconstruir relaciones evolutivas entre organismos, genes e incluso proteínas, normalmente comparando sus secuencias de ADN o también de aminoácidos, entre los que hay una relación bastante directa. Y cuando hablamos específicamente de inferencia filogenética, pues enfatizamos eso, la palabra inferencia, porque no se trata de observar a los organismos directamente ni al árbol, sino que inferimos estadísticamente a partir de sus descendientes actuales lo que pudo haber entonces. Insisto en que no hay fósiles, ¿vale? Los primeros fósiles son estromatolitos de hace 3.500 millones de años, estamos hablando de 800 millones de años antes. Bueno, pues este trabajo de Moody de 2024 utilizó unos genes muy particulares que son los genes parálogos, que os recuerdo rápidamente que son Imaginemos un organismo que tiene un gel cualquiera, llamémoslo gen A, y a lo largo de los millones de años, pues ese gen por error, típicamente por error, se duplica en…
Juan Carlos Gil explica cómo Moody y sus colaboradores utilizaron árboles filogenéticos con marcas de tiempo para extrapolar la edad del Último Antepasado Común Universal (UCA), llegando a una estimación sorprendente de 4.200 millones de años.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1 · Palabras #1luca antepasado común vidaparálogos presentes en lucaárbol del gen a bacterias arqueasárboles filogenéticos convergiendo paralelomarcas especiación árbol filogenéticoárboles filogenéticos marca de tiempoedad del uca moody colaboradorestierra formación hace 4540 millonesluca límite árboles filogenéticosherencia de luca elementos más antiguosparálogos de luca duplicación pre-lucadiferencias parálogos luca territorio pre-luca…la hemoglobina. Pero es que se estima que el 70% de los genes codificantes, no del ADN mal llamado basura, el 70 % de los genes codificantes forman parte de alguna familia de parálogos en el ser humano. O sea que no es realmente algo así lateral o rarísimo. Pues para datar a Luca, para enraizar el árbol de la vida, Moody y colaboradores utilizaron 5 pares de parálogos que ya estaban presentes en Luca y que fueron obviamente posteriormente heredados por las dos primerísimas grandes linajes de la evolución, bacterias y arqueas. Así que podemos reconstruir el árbol del gen A hacia atrás que llega al gen A de Luca por dos caminos, bacterias y arqueas, y lo mismo para el otro gen B. Con lo cual tenemos dos árboles filogenéticos convergiendo en paralelo y como todos han evolucionado en el mismo contexto, en ellos quedan marcas de acontecimientos de especiación, lo que nos van poniendo mojones en la carretera, marcas de tiempo Bueno, pues con esos árboles hacia atrás y esas marcas de tiempo somos capaces de extrapolar. Es lo que hicieron Moody en colaboradores y llegaron a estos sorprendentes 4.200 millones de años. No he repasado si este estudio se ha revisado porque a mí me explota la cabeza que la Tierra se formase hace 4.540; creo que es la cifra actual, y 340 millones de años después ya estuviese el UCA este que no era nada sencillo. Vale, por lo que os he contado, esta convergencia hacia Un antepasado común parecería que hasta ahí podemos llegar, ¿no? Si todo converge en Luca, no parece que podamos llegar antes a Luca, ¿no? Porque Luca es obviamente el límite de los árboles de especies que podemos reconstruir mediante inferencia filogenética. Nos quedamos sin método, ¿no? Bueno, pues no estemos tan seguros, porque efectivamente Luca es nuestro tátara, tátara abuelo, pero en su ajuar, en su herencia, nos dejó cosas más antiguas que él mismo. Él ya tenía parejas o familias de parálogos, si Luca ya atesoraba dos de estos manuscritos, obviamente la duplicación ocurrió antes de Luca. Así que comparando las diferencias que fueron acumulando estos parálogos ya presentes en Luca, nos podemos avistar ligeramente en territorio pre-Luca y es a esto. A lo que se llama Parálogos Universales y es más o menos de lo que va a hablar el artículo que aparece en este contexto titulado: Los parálogos universales ofrecen una ventana a la evolución anterior al último ancestro común universal. Se publicó en Cell…
Juan Carlos Gil describe cómo la transferencia horizontal de genes complica la reconstrucción filogenética a lo largo de miles de millones de años, generando un 'emborronamiento' en el árbol genealógico.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #8 · Palabras #6transferencia horizontal de genesgenes resistencia antibióticos bacteriaslinajes árboles selva monosreconstrucción filogenética complicadaorganismos distantes genes comunesgenes compartidos transferencia recienteárbol genealógico emborronamiento 4000 millonesparálogos universales reconstrucción ramitasproteínas actuales secuencia estadística gil…En bacterias el ADN es circular y pequeñito, cuando se desmonta una bacteria puede que ese ADN quede por ahí y pueda ser ingerido por otra o incluso transportado por virus. Hay virus que pasan de un organismo a otro y se puede llevar un cachito de ADN con él. Se me ocurría que es parecido a los monos en la selva, ¿no? La mayor parte del tiempo lo pasan subiendo y bajando por su propio árbol, pero de repente uno valiente salta de una rama a otra, ¿no? Los árboles serían linajes y los monos saltarines, transferencia horizontal y es algo que ocurre a lo largo de toda la historia, sigue pasando hoy; esto no se ha acabado. Por ejemplo, con genes de resistencia antibióticos, un problema de primer orden que nos afecta y que las bacterias en particular luchan contra nosotros, haciendo esta transferencia horizontal que nos viene fatal. En general, la transferencia horizontal, como podéis imaginar, complica muchísimo la reconstrucción filogenética porque puede haber dos organismos que realmente sean muy alejados pero que en determinados genes nos parecen comunes, pero no porque fuesen parálogos hace muchísimo tiempo sino porque se los han transferido hace 20 minutos en términos evolutivos, ¿vale? Así que esto produce un emborronamiento del árbol genealógico que, claro, a lo largo de 4.000 millones de años ponte tú a buscar; ese es el problema. Bueno, a pesar de todo este lío hemos conseguido identificar algunos parálogos universales y reconstruir estas pequeñas ramitas que se internan ligeramente en territorio preluca. ¿Y qué hacemos con ellos? Pues comparando las proteínas actuales podemos inferir estadísticamente la secuencia. De aminoácidos que tenían aquellas proteínas ancestrales y a partir de ahí a su vez podemos predecir su estructura tridimensional o la alfa-fold, intentar determinar o inferir qué función podían hacer e incluso en algunos casos podemos sintetizar, porque en…
Juan Carlos Gil describe una figura del libro 'Parálogos Universales' que muestra un esquema simplificado de la historia evolutiva, destacando los linajes de bacterias (azul), arqueas (naranja) y eucariotas (morado).
Habla: Juan Carlos GilPalabras #13árbol filogenético bacterias arqueas eucariotasduplicación ideal genes bacterias arqueaspanel a esquema simplificado historia evolutivapreluca conservación copias genes…el cuadrito de arriba es un esquema ultra simplificado de la historia. Está desde el pasado abajo hacia los linajes actuales arriba. Si la muestras exacto, muchas gracias. Los colores son azules bacterias, naranja arqueas y morado eucariotas; es la página 5. Ahí está ese figurón. Tres paneles A, B y C, el árbol vertical que os decía, súper simplificado, y abajo todo el árbol filogenético completo que sustenta el esquema de arriba; basta con mirar arriba, decía: azul, bacterias; naranja, arqueas; morado, eucariotas. Bueno, pues el caso: el panel A vemos que es un caso limpio de duplicación ideal, preluca, se conservan las copias de los dos genes, tanto en bacterias como en arqueas y por eso arriba hay cuatro pegotones, están pintados en forma de triángulos, cuatro dos a dos en arqueas y bacterias y dos colores correspondientes. Es el patrón que estamos hablando del principio, pero claro, no siempre se conserva el patrón perfecto. En el caso B, que es una familia de metiltransferasas de la RN, también sugiere una duplicación anterior a la copia, pero una de las copias se perdió. Arriba solo hay tres pirámides, tres grupos de genes. Esta pérdida ocurrió muy pronto; se ve abajo en el…
Francis Villatoro explica que la construcción de árboles filogenéticos es un proceso aleatorio y dependiente de los datos genéticos o fósiles seleccionados.
Habla: Francis VillatoroSignificado #2 · Palabras #3árboles filogenéticos proceso aleatoriogenes seleccionados distribución de árbolesexploración paleontológica caracteres huesosfilogenia molecular depende genes proteínasárboles filogenéticos información suplementariagenes proteínas árboles filogenéticoselección caracteres árboles filogenéticoscuestión estadística árboles filogenéticos…no son fenómenos objetivamente distintos. No hay una frontera donde se pase de micro a macro, es simplemente que la macro emerge de muchas micros cuando se acumulan durante muchísimo tiempo. Evolución atendida de forma micro, muchos linajes a la vez. La gracia es: tenemos que mirar señales genéticas distintas y nos queremos ir muy atrás en el tiempo, que estén muy bien conservadas. Y un punto clave que a veces se olvida: esto de los árboles filogenéticos es completamente una cosa torcástica y aleatoria. Depende de qué genes elijas, tienes una distribución de árboles diferente. Y esa distribución de árboles es evolutivamente significativa, semánticamente relevante a nivel evolutivo o no. Entonces tú tienes que elegir adecuadamente los genes o las proteínas o los caracteres de los huesos que has obtenido en una exploración paleontológica porque en función de los caracteres o de los genes o de las proteínas que tú elijas, los árboles son distintos y la filogenia molecular que reconstruyes es completamente distinta. ¿Es creíble o no es creíble? Y eso hace que muchos artículos de filogenia molecular te presentan en el paper principal uno o dos árboles y en la información suplementaria te presentan unos cientos de árboles. Luego han calculado decenas de miles de árboles. Realmente decidir qué árboles son los buenos y cuáles son malos es una cuestión puramente estadística y aplicar tu intuición y aplicar ciertas ideas y la clave es la buena elección de los caracteres, de los genes, de las proteínas que tú quieras usar para construir esos árboles Y por eso está creciendo de forma exponencialmente porque necesitas explorar tal cantidad de datos que son los últimos años empiezamos a acercarnos a la capacidad de cómputo necesaria Una pregunta de Spinn, en concreto…