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Borja TosarIgnacio CrespoJuan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor SocasGastón Giribettransferencia horizontal de genesreconstrucción filogenética complicadaorganismos distantes genes comunesgenes compartidos transferencia recienteárbol genealógico emborronamiento 4000 millonesparálogos universales reconstrucción ramitasproteínas actuales secuencia estadística gilJuan Carlos Gil4.000 millones de añosMoodyADNParque JurásicoRegulinchiFrancis VillatoroD-Wave SystemsLuca
Reconstrucción filogenética complicada
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.
…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…
Significado #1 · Palabras #1
Juan Carlos Gil resume un trabajo de 2024 de Moody y sus colaboradores, en el que se intenta reconstruir cuándo vivió y cómo era el primer ancestro universal.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #13primer ancestro universal moodyreconstrucción ancestral evolución bichitostrabajo moody colaboradores 2024…Break en Facebook en el que muchos de los participantes parecían pensar que Luca era una especie de primer ser vivo en la Tierra o algo así; y nada más lejos de la realidad. Luca vivía en un ecosistema complejo y había mucha vida anterior a Luca, pues ese es El resumen de lo que os voy a contar, aunque efectivamente sí, sí, obviamente, aunque hablé bastante largo y tendido en el episodio, lo tenía aquí apuntado: 475, sobre un trabajo que a su vez era de 2024 de Moody, donde Moody y otros colaboradores intentaban reconstruir cuándo vivió y cómo era el primer ancestro universal. Esto de ancestro universal significa que de ahí múltiples ramas evolucionaron y salieron todos los bichitos. todos los seres vivos que conocemos, incluidos nosotros, pero efectivamente habría otros con toda seguridad que no llegaron, su descendencia acabó extinguiéndose por distintos motivos y también había cosas antes que Luca y en eso se intenta adentrar lo que os…
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 GilSignificado #16 · Palabras #4química 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 que aunque Luca representa el límite actual para reconstruir árboles filogenéticos, su herencia contiene elementos más antiguos que él mismo.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #19 · Palabras #14luca límite árboles filogenéticosherencia de luca elementos más antiguosparálogos de luca duplicación pre-lucadiferencias parálogos luca territorio pre-luca…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 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 genesreconstrucción filogenética complicadaorganismos distantes genes comunesgenes compartidos transferencia recienteárbol genealógico emborronamiento 4000 millonesparálogos universales reconstrucción ramitasproteínas actuales secuencia estadística gil…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 compara la capacidad actual de recrear proteínas ancestrales con una versión menos llamativa de Parque Jurásico, describiendo esta práctica como una forma de paleogenómica extrema.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #6proteínas ancestrales prelucapaleogenómica extrema juan carlos gilrecreación proteínas parque jurásicoproteína ancestral regulinchireconstrucción ancestro preluca traducciónespecialización proteínas parálogas descendientesduplicación gen regulinchi…o la alfa-fold, intentar determinar o inferir qué función podían hacer e incluso en algunos casos podemos sintetizar, porque en el laboratorio ya somos muy listos, esta cadena de aminoácidos y conseguir la proteína y estudiarla en el laboratorio, ¿no? O sea, de alguna forma somos capaces ya de resucitar experimentalmente proteínas ancestrales preluca. ¿Cómo os quedáis? Parque jurásico en versión un poquito venida menos, pero a mí me llama la misma atención. Es una especie de paleogenómica extrema, si queréis, ¿vale? En este caso no tenemos ADN antiguo, que es lo típico de la paleogenómica, como se hace con neardentales o con lo que sea, sino que además de no tener el ADN tenemos que reconstruirlo a partir de huellas, de indicios que ha dejado en genes actuales y esto se ha Hecho, se ha reconstruido un ancestro preluca de dos proteínas implicadas en la traducción, dos de las que mencionábamos antes y esta reconstrucción sugiere que el ancestro del cual salieron era a su vez una proteína más generalista, posiblemente era capaz de desempeñar funciones que después las han adquirido y se han especializado estas dos proteínas parálogas descendientes, si me permitís abusar de la metáfora. Esto mola un montón, ¿no? Una proteína ancestral hacía varias cosas, Regulinchi, su gen se duplica, tenemos dos copias de las proteínas que van evolucionando, de nuevo si me permitís la analogía, se van especializando, se van repartiendo el trabajo y así acabamos monos parlantes y pensantes, ¿no? Es la leche. El libro de Parálogos Universales, ¿no? Es el caso, y vamos a saltar a la figura 2 del panel A, está en la página 5, de la subunidad catalítica y no catalítica de la ATP sin tasa, que es así, del libro. En esta figura 2, que ya estaré un ratito hablando de…
Juan Carlos Gil resume la información sobre la herencia de Luca y explica cómo los autores esperan encontrar más rastros preluca en el futuro gracias a nuevos genomas y métodos filogenéticos.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #15rastros preluca nuevos genomasmétodos filogenéticos linajes ocultosanálisis microorganismos ramas poco muestreadasparentescos luca nueva búsqueda…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…
Juan Carlos Gil explica cómo se pueden reconstruir las características y funciones de proteínas ancestrales mediante la predicción de su estructura tridimensional y simulaciones de dinámica molecular.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #12proteínas ancestrales estructura tridimensionalsimulaciones dinámica molecular proteínasreconstrucción secuencia ancestral proteínasforma proteína molécula reconocida…la ventaja cuántica. De hecho no hay garantía de que todos los qubits estén en superposición ni mucho menos, pero bueno, oye, que han hecho cosas bastante interesantes, obviamente, bueno, ya lo hemos comentado otras veces. Y otra faceta de todo esto, también. Podemos reconstruir cómo eran y cómo funcionaban, o sea, primer peldaño: reconstruimos la secuencia ancestral como podamos. Con ello predecimos la estructura tridimensional y con la estructura podemos simular su comportamiento, por ejemplo, dinámica molecular. Estoy estirando de nuevo el chicle, pero es una vía posible. Podemos así averiguar qué forma tenía la proteína, qué molécula reconocía o incluso qué reacciones catalizaba, o sea, hasta llegar a función. Y dicen los autores que esto puede llegar a tener Aplicación práctica. Es posible que algunas proteínas ancestrales tuvieran funciones que ya no existen exactamente en esa forma en los organismos actuales. Así que, eventualmente, de nuevo extrapolando mucho el chicle, pues eso nos podría proporcionar nuevos…
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 #10 · Palabras #10árboles filogenéticos proceso aleatoriogenes seleccionados distribución de árbolesexploración paleontológica caracteres huesosfilogenia molecular depende genes proteínas…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.…