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Borja TosarIgnacio CrespoJuan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor SocasGastón Giribetduplicación genética pre lucaproteínas en luca moodyparálogos identificados por moodyfamilias de parálogos no siempre parejasLucaMoodyJuan Carlos GilFrancis VillatoroParálogosOrtólogosMetabolismoAnimalesEspeciesglobina AOparínAaron GoldmanGregory FournierCell GenomicsÚltimo Antepasado Común Universal (UCA)ADNTabla 1figura 1Las BarajasBetul CaxaOberlin CollegeBlue Marble Space Institute of ScienceIgnacio CrespoLucas4.000 millones de añosgen A
Familias de parálogos no siempre parejas
Con
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Juan Carlos Gil explica la dificultad para detectar duplicaciones genéticas antiguas, tanto antes como después de Luca (Last Universal Common Ancestor), que se ocultan en nuestros genes.
…los que estoy viendo la figura no aparece nada naranja arriba a la derecha. Como os digo, la explicación más probable es una duplicación preluca y pérdida posterior de una de las copias. Esto indica que esto puede estar ocurriendo decenas de miles de veces. Es muy posible que hubo duplicación, Luca; post Luca y también pre Luca escondidas ahí en nuestros genes, que con cosas como estas no somos capaces de ver. De hecho, Moody estimaba esas 2700 proteínas en Luca, que os contaba antes, pero solo podía identificar con alta verosimilitud 400 familias: 400 familias de parálogos. Digo familias a veces porque no son siempre parejas, pueden ser tríos e incluso Más, y el panel C... Perdona un momento Juan Carlos porque estoy viendo en el chat que hay quien pregunta si puedes repetir el concepto de lo que son parálogos. Porque es un concepto que es muy importante aquí, que lo está usando mucho en la explicación y…
Significado #1 · Palabras #1
Juan Carlos Gil explica cómo los genes duplicados, llamados genes parálogos, evolucionan independientemente y pueden llegar a realizar funciones diferentes.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #3 · Palabras #10genes parálogos duplicación en el adnevolución independiente genes parálogosmanuscritos antiguos genes parálogosgenes parálogos evolucionan independientementeproteínas parálogas codifican funciones diferentesduplicación gen ancestral genera parálogosgenes parálogos y hemoglobinaglobinas a y b ancestro comúnfrancis villatoro y la hemoglobina70 genes parálogos ser humanoluca antepasado común vidaparálogos presentes en lucaárbol del gen a bacterias arqueasárboles filogenéticos convergiendo paralelomarcas especiación árbol filogenético…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 el ADN Se fijan dos copias, A y B, y a partir de entonces sigue pasando el tiempo y pueden evolucionar de forma independiente Es como si nos encontramos dos manuscritos antiguos, que son dos copias de un mismo original, pero que cada uno sigue una vida de copia y requetecopia distinta y van acumulando errores y sus propias variaciones En biología, muchas veces una de estas dos copias acaba desapareciendo. Otras veces se conservan las dos y se diferencian. Esto es fascinante, ¿dos cosas que servían para lo mismo? Siguen evolucionando y acaban haciendo cosas distintas, funciones diferentes. Bueno, pues esos dos genes que proceden de una duplicación de un mismo gen ancestral es lo que se llama genes parálogos y por extensión las proteínas que permiten codificar se llaman proteínas parálogas. Juan Carlos, un ejemplo más famoso, el ejemplo quizás más famoso de toda la biología: la hemoglobina. Que tienes la globina A y la globina B, que son parálogas tal cual, están codificadas por genes diferentes que en su día correspondían a un mismo gen ancestral. Sí, y justo es que es un ejemplo, pero es que esto no es algo rarísimo, ya lo ha dicho Francis: 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…
Juan Carlos Gil explica que aunque Luca representa el límite actual para reconstruir árboles filogenéticos, su herencia contiene elementos más antiguos que él mismo.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #2luca límite árboles filogenéticosherencia de luca elementos más antiguosparálogos de luca duplicación pre-lucadiferencias parálogos luca territorio pre-lucaarálogos universales cell genomicsúltimo ancestro común universalevolución anterior aaron goldmanartículo cell genomics marzo…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 Genomics en marzo de este año. Los autores son Aaron Goldman, Gregory Fournier. como Las Barajas, que yo no sé si es una referencia que entenderon mucho, mucha gente a lo mejor fuera de España o que no tengan, yo que sé, cierta edad Y Betul Caxa, afiliados respectivamente al Oberlin College, el Blue Marble Space Institute of Science, el…
Juan Carlos Gil explica que, a pesar de las expectativas basadas en el porcentaje de genes codificantes, el número real de parálogos universales identificados es sorprendentemente bajo.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #11 · Palabras #9artículo perspective cell genomicsrevisión parálogos universalesherramientas filogenéticas parálogos universalesfuturo potencial parálogos universalesparálogos universales figura 1genes y proteínas traducciónfactores iniciación elongación traducciónramas bacterianas arqueanas lucadiagrama parálogos emparentados lucagenes codificantes porcentajeparálogos universales estudiosnúmero real de parálogostabla 1 artículoparálogos universales metabolismo aminoácidostraducción proteínas parálogos universalesfuncionamiento membranas parálogos universalesmaquinaria vida piezas antiguasparálogos universales evolución tempranaseñal deteriorándose 4000 millones añazoslucas en un charco templado…que entenderon mucho, mucha gente a lo mejor fuera de España o que no tengan, yo que sé, cierta edad Y Betul Caxa, afiliados respectivamente al Oberlin College, el Blue Marble Space Institute of Science, el MIT y la Universidad de Wisconsin -Madison y ojo que esto no es un artículo de investigación al uso como solemos traer sino es un perspective, no se trata de un único gran experimento nuevo que hayan hecho estos autores sino que lo que hacen es revisar todo lo que se sabe sobre estos parálogos universales, mostrar qué hemos conseguido con ellos y sobre todo al final extrapolan que nos puede deparar el futuro con todas las herramientas filogenéticas y las capacidades de análisis nuevas que tenemos en torno a estas fantásticas herramientas de los parálogos universales. Para empezar, todo lo que os he contado se ve fenomenal en la figura 1 del artículo, de forma idealizada en el panel A de la izquierda y de forma aplicada en el panel B, donde se ilustra el caso real de unos genes y proteínas que son los factores de iniciación y elongación de la traducción. Bueno, quien tenga acceso al dibujo ahora o más tarde se ven las ramas bacterianas y arqueanas correspondientes a los distintos parálogos y como al retroceder vemos que nos llevan hacia Luca, pero como ambos parálogos están emparentados entre sí, resulta que ambas ramas terminan conectándose todavía más atrás, todavía antes a Luca. Ese es el diagrama para los que estéis viendo el YouTube. Es muy sencillo, prácticamente se entiende casi con lo que he dicho. Vale, pues si el 70% de nuestros genes son codificantes, son parálogos, pues debemos tener mogollón de parálogos universales para hacer estudios de todo tipo. Bueno, pues desafortunadamente resulta que no es así. Sorprendentemente hay bastantes pocos y eso se muestra en la tabla 1 del artículo. Es muy compacto, no sé si tiene seis páginas el artículo, es perfectamente leíble. Y en esta tabla, en la página 3, se ve. Que hay solo tres grandes categorías funcionales de parálogos universales relacionados con el metabolismo de aminoácidos, con su traducción a proteínas, como ya adelantábamos en el panel B de la figura 1, y también con el funcionamiento de las membranas; que obviamente son cosas muy básicas, piezas muy antiguas de la maquinaria de la vida como no podría ser de otra forma. Bueno, ¿por qué encontramos entonces tan poquitos? Si hay tantos ahora, ¿por qué somos capaces de trazar la pista a tan poquitos? Jolín, chicos, porque han pasado 4.000 millones de añazos y durante todo ese tiempo la señal se ha ido deteriorando. Afortunadamente, si no, no estaríamos hablando de ello; seríamos todavía Lucas en un charco templado. Los autores destacan tres problemas principales por los que esto ha ocurrido. Primero, la pérdida de genes. Claro, Lucas pudo tener A y B, pero si en muchas ramas evolutivas B acaba perdiéndose, cuando miramos ahora, pues no tenemos suficiente señal de B como…
Juan Carlos Gil explica la dificultad para detectar duplicaciones genéticas antiguas, tanto antes como después de Luca (Last Universal Common Ancestor), que se ocultan en nuestros genes.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1 · Palabras #1duplicación genética pre lucaproteínas en luca moodyparálogos identificados por moodyfamilias de parálogos no siempre parejas…los que estoy viendo la figura no aparece nada naranja arriba a la derecha. Como os digo, la explicación más probable es una duplicación preluca y pérdida posterior de una de las copias. Esto indica que esto puede estar ocurriendo decenas de miles de veces. Es muy posible que hubo duplicación, Luca; post Luca y también pre Luca escondidas ahí en nuestros genes, que con cosas como estas no somos capaces de ver. De hecho, Moody estimaba esas 2700 proteínas en Luca, que os contaba antes, pero solo podía identificar con alta verosimilitud 400 familias: 400 familias de parálogos. Digo familias a veces porque no son siempre parejas, pueden ser tríos e incluso Más, y el panel C... Perdona un momento Juan Carlos porque estoy viendo en el chat que hay quien pregunta si puedes repetir el concepto de lo que son parálogos. Porque es un concepto que es muy importante aquí, que lo está usando mucho en la explicación y…
Juan Carlos Gil continúa explicando cómo los genes pueden evolucionar y diversificarse a partir de un ancestro común, utilizando una analogía con las familias o descendientes.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #4 · Palabras #4genes evolucionan desde ancestro comúnfamilias de genes parálogos lucaanalogía genes descendientes comunes…color de ojos azules, pero la evolución sigue su curso y se vuelven a producir errores, cambios de letras, errores en la traducción y esas dos copias que inicialmente eran idénticas divergen, acaban siendo ligeramente distintas. Esos son dos genes para los. Y a partir de ahí uno se puede perder, uno puede desarrollar una función y ya no te da color de ojos azules, sino las orejas grandes. Son pares o familias, tríos, cuartetos de genes que inicialmente provenían de un gen común. Es como si los genes también tuviesen familias o descendientes, que bueno, estamos estirando mucho el lenguaje, pero es que es bastante directa la analogía. Entonces, algunos de estos genes parálogos de hoy estaban antes de Luca. Luca es el primer organismo del que derivamos todos, pero hay genes que él tenía ya duplicados, por tanto se produjo antes la duplicación. Si me permites un detalle, Juan Carlos, quizás también habría que recordar el tema de ortólogos, que son los genes que…
Juan Carlos Gil explica la diferencia entre parálogos y ortólogos, destacando que los parálogos existen dentro de una misma especie mientras que los ortólogos se encuentran en especies distintas con un ancestro común.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #2 · Palabras #12parálogos dentro misma especieortólogos ancestro común especiesmetabolismo animales casi idénticogenes ortólogos identifican convergenciasfrancis explica parálogos ortólogos…por tanto se produjo antes la duplicación. Si me permites un detalle, Juan Carlos, quizás también habría que recordar el tema de ortólogos, que son los genes que son muy parecidos entre sí, que tienen un ancestro común, pero que están en especies diferentes. Los parálogos están dentro de la misma especie, de los individuos de la misma especie; los ortólogos son los que están en especies distintas, aunque provienen de un ancestro común, que era una especie ancestral a esas dos especies. Y así ocurre, gracias Francis, porque el metabolismo de la mayor parte de los animales es casi idéntico, porque tenemos un mogollón de genes ortólogos, claro; este es un caso extremo que nos permite tener varias vías para retroceder hacia atrás y identificar estas convergencias. Decía en la figura 2 que el panel C ya es el más curioso porque recupera otro de nuestros problemas, el de la transferencia horizontal. En el cuadrito de las dos familias están relacionadas con la traducción, pero si se ve la figura no hace falta que la…
Juan Carlos Gil explica que los parálogos universales no permiten rastrear el origen químico de la vida hasta los coacervados de Oparín, sino que se limitan al código genético, pero sí ayudan a extender la filogenia más allá de Luca.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #5coacervados de opari n origen vidafilogenia más allá de lucaparálogos universales código genético…Obviamente, no podemos ir para atrás hasta los 4.540 millones de años, hay una frontera y es la existencia del propio código genético. Si no hay código genético no hay nada que heredar que haya llegado hasta nuestros días y por tanto no hay nada donde mirar. Además, os decía: las pérdidas pueden haber borrado estos indicios y demás. Así que estos parálogos universales no nos llevan hasta el origen químico, si queréis, de la vida. Hasta los coacervados de Oparín, ¿no es así? Se queda en el código genético, claro, pero sí nos permite empujar la filogenia un poquito más allá de Luca y eso ha sido brutal. Concluyendo, ¿por qué me ha parecido importante lo que cuenta este artículo? Héctor, como te decía, porque demuestra o aclara o deja claro que Luca no es el principio de la vida. Cuando apareció ya había una maquinaria molecular que llevaba una razonablemente…
Ignacio Crespo continúa la conversación sobre el concepto de 'Luca', el último ancestro común universal, y cómo los estudios genéticos ofrecen pistas sobre lo que existió antes de él.
Habla: Ignacio CrespoSignificado #15luca ancestro común universalgenes parálogos funciones celulareslínea filogenética único origencélula antes de luca…vivo como entendemos ahora, sino un metabolismo complejo, autorreplicable, que se encontraba en fumarolas hidrotermales, en el fondo de los océanos, en las alcalinas, que tienen como cavidades pequeñitas que pueden hacer también de frontera con el espacio. O sea, había muchas preguntas ahí no tan antiguas abiertas y este tipo de estudios nos da buenas pistas porque si realmente estos genes parálogos nos dicen esas funciones que estás comentando apuntan a que bueno al menos durante un tiempo previo a esa frontera sí que hablamos de una única línea filogenética por decirlo así un único origen y que ya había una célula como tal. Entonces todo eso son como aportes extras que ayudan a podar esas ramas de las especulaciones en torno al origen de la vida. Vale, pues muchas gracias Juan Carlos. Y después eso, que recordar a todos los oyentes que todo lo que digamos sobre Luca y más lo que digamos de antes de Luca, que hay que cogerlo muy entre comillas, ¿vale? Que estamos hablando de cosas que conforme avance…