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Borja TosarIgnacio CrespoJuan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor SocasGastón Giribettransferencia horizontal de genes bacteriasgenes plásmidos linajes no emparentadosadn circular bacterias y virustransferencia horizontal de genesgenes resistencia antibióticos bacteriaslinajes árboles selva monosreconstrucción filogenética complicadaorganismos distantes genes comunesgenes compartidos transferencia recienteJuan Carlos GilADNLucafigura 2panel CIgnacio CrespoMoody
Genes compartidos transferencia reciente
Con
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Juan Carlos Gil explica cómo la transferencia horizontal de genes complica la reconstrucción filogenética al hacer que organismos distantes parezcan compartir genes comunes.
…estaba presente en Luca. Segundo, lo que se llama divergencia de secuencia; claro, dos proteínas pudieron ser, han sido homólogas en el pasado, pero durante todo este tiempazo han ido evolucionando y ahora es que no hay forma ni de reconocer que viniesen de La misma y la tercera, súper chulo, la transferencia horizontal de genes, que es un mecanismo fascinante que no se suele contar en cursos de biología de introducción y que me gustaría tener eso en ella un pelín. Afecta sobre todo a bacterias y arqueas en los que los genes no se heredan únicamente entre antepasados a descendientes, sino que pueden recibirlos de otros linajes no emparentados por transferencia de plásmidos. 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…
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 #9genes parálogos evolucionan independientementeproteínas parálogas codifican funciones diferentesduplicación gen ancestral genera parálogos…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…
Juan Carlos Gil explica cómo la transferencia horizontal de genes complica la reconstrucción filogenética al hacer que organismos distantes parezcan compartir genes comunes.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1 · Palabras #1transferencia horizontal de genes bacteriasgenes plásmidos linajes no emparentadosadn circular bacterias y virustransferencia horizontal de genesgenes resistencia antibióticos bacteriaslinajes árboles selva monosreconstrucción filogenética complicadaorganismos distantes genes comunesgenes compartidos transferencia reciente…estaba presente en Luca. Segundo, lo que se llama divergencia de secuencia; claro, dos proteínas pudieron ser, han sido homólogas en el pasado, pero durante todo este tiempazo han ido evolucionando y ahora es que no hay forma ni de reconocer que viniesen de La misma y la tercera, súper chulo, la transferencia horizontal de genes, que es un mecanismo fascinante que no se suele contar en cursos de biología de introducción y que me gustaría tener eso en ella un pelín. Afecta sobre todo a bacterias y arqueas en los que los genes no se heredan únicamente entre antepasados a descendientes, sino que pueden recibirlos de otros linajes no emparentados por transferencia de plásmidos. 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…
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 #15duplicación 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 explica cómo un gen puede duplicarse por error durante la replicación genética, dando lugar a dos genes con funciones similares.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #5replicación genética errorgenes color ojos azulesgenes divergentes traduccióndescendiente gen duplicadogenes evolucionan desde ancestro comúnfamilias de genes parálogos lucaanalogía genes descendientes comunes…es muy importante aquí, que lo está usando mucho en la explicación y parece que a lo mejor no ha quedado todo claro, si lo puedes volver a enfatizar. Tienes un gen, lo voy a ultra simplificar, quizá pasándome un poquito, tienes un gen que hace una cosa, de Repente en un descendiente tuyo ese gen por error; los errores en genética son buenos algunas veces, por error se duplica. Ahora tengo dos genes que sirven para tener 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 continúa explicando un aspecto relacionado con la figura 2 y la transferencia horizontal en el contexto de genes relacionados con la traducción.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #5transferencia horizontal genes traducciónfigura 2 panel cfamilias relacionadas con la traducción…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 vuelvas a sacar. Hay una rama, hay una línea, una rama naranja inclinada que corresponde a una versión muy rara de la serila RNT, ARN de transferencia sintetasa, la ser RS, que encontramos en algunas arqueas y si se ve en el detalle de abajo es muy extraño porque esta rama…
Juan Carlos Gil explica cómo la transferencia horizontal de genes permitió a algunas arqueas conservar información genética de un organismo pre-Luca que se extinguió, actuando como una 'pista' de su existencia.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #4 · Palabras #4arqueas conservan gen prelucatransferencia horizontal linaje anterior lucaextinción organismo linaje prelucagen sobrevivió a la extinciónrastros preluca nuevos genomasmétodos filogenéticos linajes ocultosanálisis microorganismos ramas poco muestreadasparentescos luca nueva búsqueda…muy rara de la serila RNT, ARN de transferencia sintetasa, la ser RS, que encontramos en algunas arqueas y si se ve en el detalle de abajo es muy extraño porque esta rama aparece muy pronto, muchísimo más atrás de donde esperaríamos y la interpretación es Esa, que estas arqueas recibieron el gen no mediante descendencia directa sino mediante transferencia horizontal de algo que había ahí de algún linaje anterior a Luca y que luego se extinguió y por tanto solo la vemos ahí. Así que, fijaos, la transferencia horizontal que antes definía como un problema, como un emborronamiento, como una puñeta, pues aquí hace justo lo contrario: ha conseguido conservar una pista de un bichito pre-Luca que ya no existe ni ha dejado otras señales más que esa sutil. El organismo se extinguió, su linaje se extinguió, pero uno de sus genes pudo sobrevivir. Es como si en el ajuar, como si en la herencia de Luca, una rama de otra familia hubiera donado algún elemento para la herencia, un linaje antiguo que después desapareció y solo ha quedado ahí un anillo. Como parte de la herencia de otra familia, bueno pues este es el resumen de lo que había y a partir de aquí los autores miran hacia el futuro. Con toda probabilidad, argumentan: vamos a tener, hay mogollón de rastros preluca que quedan por descubrir y como tenemos dos cosas que nos van a permitir descubrirlos en los próximos años. Primero, mucho más genomas. Estamos haciendo ahora análisis de muchísimas ramas de microorganismos, incluso estaños, que estaban poco muestreadas. Y mejores, además, métodos filogenéticos. Esto permitirá que surjan copias raras que sobrevivieron en pocos linajes, de los cuales hay poca señal, que están ocultos en el ruido y que con estas herramientas aflorarán. Y es que además podemos buscar parentescos de otra manera. ¿recordáis uno de los problemas que también mencioné? Que era la divergencia de secuencia, donde al evolucionar van modificándose y es difícil reconocernas Bueno, pues resulta que la propia secuencia de aminoácidos en la proteína es más robusta, se suele…
Ignacio Crespo plantea preguntas sobre la definición histórica del concepto 'Luca', el último ancestro común universal, y qué se puede deducir sobre lo que existió antes de él.
Habla: Ignacio CrespoSignificado #6 · Palabras #6luca ancestro común universaltransferencia horizontal de genes crespoespeculaciones origen vida multiple…pero... Sí, voy a hacer un comentario rápido porque me parece muy interesante este estudio y por muchos motivos. Aparte de los que has dicho, hay otro que creo que es importante, que igual lo has dicho y me he despistado, pero históricamente, ¿qué es Luca? ¿Cómo entendemos esa frontera exactamente? ¿Qué podemos sacar de ella y qué no? ¿Y qué podemos deducir que había antes? Porque has comentado lo de la transferencia horizontal de genes. Muy importante tener en cuenta que ha habido especulaciones sobre que la vida puede haber aparecido no una sino tal vez dos veces, pero que en estadios muy iniciales hubiera un intercambio horizontal de genes que hiciera que fueran indistinguibles esos orígenes. Y hay también especulaciones sobre, oye, Luca tal vez como concepto, ¿no? Aquella frontera de la que estamos…