Inicio > Actualidad, Biología evolutiva, Ciencia, Microbiología > Una reciente publicación muestra la complejidad de la evolución por duplicación de genes

Una reciente publicación muestra la complejidad de la evolución por duplicación de genes

22 octubre, 2012

Uno de los mecanismos moleculares responsables de la aparición de nuevas funciones en los seres vivos, es la duplicación génica. Dos recientes publicaciones muestran la complejidad de este mecanismo, a la vez que profundizan en este proceso fundamental para la evolución.

Uno de los pasos fundamentales en los procesos de evolución biológica es la aparición de nuevas funciones. Establecer los mecanismos moleculares por los que éstas aparecen ha sido un reto para los biólogos evolutivos, pero después de muchos años de trabajo han podido determinar algunos de dichos mecanismos, como por ejemplo la transferencia de genes (tanto vertical como horizontal), la recombinación o la duplicación génica. En 1932, antes incluso de que se conociera la estructura del DNA, J.B.S. Haldane hipotetizó que la duplicación génica es un proceso importante para la evolución. En 1970, el genetista Susumu Ohno propuso una idea elegante, a la vez que simple: los genes nuevos aparecen cuando se genera una duplicación, una copia extra del gen, y esta nueva copia adopta una nueva función. Esta idea fue citada en su obra “Evolution by Gene Duplication”, que se ha convertido en un clásico de la biología evolutiva. Pero la cosa no parece tan simple.

Un experimento presentado en el último número de la revista Science (1), así como una publicación de la revista International Journal of Evolutionary Biology (2) muestran otras posibles vías para la obtención de nuevas funciones.

Ohno propuso que las mutaciones pueden acumularse en la copia extra del gen, generada por algún evento (recombinación, duplicación de la molécula de DNA durante la división celular, reorganización génica, etc), ya que sobre ella no operaría la selección natural (es neutra para el fenotipo). En la mayoría de los casos esa copia extra acaba desapareciendo, pero en algún caso llega a aportar un producto que da ventaja adaptativa en el medio que vive. Pero John Roth, de la Universidad de California en Davis y Dan Anderon de la Universidad de Uppsala, en Suecia, no veían esta hipótesis demasiado clara. Se preguntaban como era posible que una copia extra se mantuviera sin ser eliminada el tiempo necesario para ganar una nueva función.

En el año 2007, propusieron un nuevo modelo. Según dicho modelo, los mejores candidatos para el mantenimiento de la duplicación génica son aquellos genes que, teniendo una función primaria, son capaces de llevar a cabo una segunda función no esencial. Si las condiciones ambientales cambian, de tal manera que la segunda función pase a ser esencial, entonces se producirá la duplicación (o incluso más copias) con el fin de obtener un producto génico capaz de responder a esa nueva condición. Posteriores con mutaciones en una de las copias extra se incrementaría la eficiencia en la función secundaria, desapareciendo las copias extras no esenciales. La función original del gen queda garantizada por la copia que se duplicó y que no ha variado a lo largo del tiempo.

Para demostrar experimentalmente dicha hipótesis, el grupo de investigadores buscó mutantes de Salmonella que fueran capaces de sintetizar pequeñas cantidades de triptófano después de haber mutado el gen TrpF, necesario para la síntesis del citado aminoácido. Un análisis genético de estos mutantes mostró que eran capaces de sintetizar triptófano (Trp) gracias a que poseían una copia extra del gen hisA, que participa en la biosíntesis de otro aminoácido, la histidina (His), y que en este caso tenía también la capacidad de sintetizar pequeñas cantidades de Trp. Posteriormente fusionaron el gen que expresa una proteína fluorescente de color amarillo al gen dual hisA que sintetizaba His y Trp de Salmonella, con lo que la dosis génica podía monitorizarse mediante la intensidad del color amarillo producido por la proteína híbrida fluorescente. Las células se crecen en un medio de cultivo que carece de His y Trp, lo que seleccionará aquellas bacterias que son capaces de sintetizar ambos aminoácidos. La intensidad del color amarillo, como ya he comentado, es un indicador sencillo para conocer el número de copias del gen.

Al principio, las células crecieron muy despacio, con un tiempo de duplicación de 5 horas. Pero en unas pocas generaciones, el tiempo de duplicación bajó a las 2 horas. Durante el año que duró el experimento (unas 3.000 generaciones) los investigadores analizaron el genoma de los microorganismos del cultivo. Encontraron que la copia hisA que tenía la mutación dual se había amplificado varias veces. Y en algunas bacterias, una copia mutada se había vuelto más eficiente en la síntesis de Trp, mientras que otra copia había ganado eficiencia para sintetizar His, corroborando su hipótesis de partida.

Por otra parte, una publicación firmada por Vaishali Katju, de la universidad de Nuevo México, en Alburquerque, y publicada en la revista International Journal of Evolutionary Biology (2), amplia la hipótesis de Ohno. Muestra casos en los que se produce la duplicación de una parte de un gen, y ésta se fusiona a otro fragmento de DNA, evento que se puede producir durante la duplicación del DNA. Estas fusiones son fuente de nuevos genes que serán seleccionados si suponen algún beneficio al organismo portador en las condiciones ambientales en las que se encuentra.

Referencias:

1- Näsvall, J., Sun, L., Roth, J.R., y Andersson, D.I. (2012) Real-Time Evolution of New Genes by Innovation, Amplification, and Divergence. Science 338:384-387.

2-Katju, V. (2012) In with the Old, in with the New: The Promiscuity of the Duplication Process Engenders Diverse Pathways for Novel Gene Creation. International Journal of Evolutionary Biology. doi:10.1155/2012/341932.

3-Pennisi, E. (2012) Gene duplication’s role in evolution ges richer, more complex. Science 338:316-317.


  1. 23 octubre, 2012 en 21:20

    Solo un problema. ahí no hubo selección natural, sino manipulación, es decir CREARON esa célula. yo no veo ninguna evolución, lo que veo es la creación modificada de un ser vivo.

  2. 23 octubre, 2012 en 22:57

    A ver Acertixo, ¿dices que crearon esa célula? ¿Entonces son dioses!.
    Bromas aparte, creo que no acabas de entender el experimento. Una pregunta muy simple, ¿cómo intervinieron los investigadores para que aparecieran nuevas copias del gen?, ¿con qué elementos los “crearon”?

  3. EOP
    23 octubre, 2012 en 23:15

    Calla, que como sigan así son capaces de decir que el ADN no tiene un 95 % de basura.

  4. 24 octubre, 2012 en 7:50

    EOP, el término “ADN basura” lleva obsoleto un montón de años. Ya sólo se usa en periodismo y en divulgación (como metáfora). De todas formas nunca se ha hablado de ADN “basura” en bacterias.

  5. EOP
    24 octubre, 2012 en 14:20

    Joer, Manuel, no hiles tan fino… solo era una bromilla “pa” animar el ambiente. No te preocupes, a partir de ahora me pondré las gafas (así parezco más listo) y procuraré ser más “científico” en mis comentarios.

    Ya he pedido hora para los latigazos, te remitiré el certificado y las fotos.

  6. 24 octubre, 2012 en 14:38

    Ya he pedido hora para los latigazos, te remitiré el certificado y las fotos.

    Cuidado con los latigazos, no te confundan con alguien del OPUS. Puedes ahorrarte el correo con las fotos, el sadomaso no me va. 😉

  7. Juan de terzas
    24 octubre, 2012 en 15:09

    ¿hay alguna manera de suscribirse a los comentarios sin tener que comentar nada? Es que solo estoy insertando este comentario para poder seguir el hilo, pero no tengo nada que decir porque nada sé, y, si quiero seguir el hilo, es precisamente para aprender.

  8. Víctor
    24 octubre, 2012 en 15:47

    Otro error de ACERTIXO es confundir evolución con selección. Para niños: no todo proceso evolutivo es un proceso de selección natural (véase deriva, flujo génico, etc.). Parece mentira que haya que hacer estas aclaraciones hoy en día, cuando ya Ronald Fisher en el prefacio de The genetical theory of natural selection (1930), primera frase, decía: “Natural selection is not Evolution”.

  9. Darìo
    24 octubre, 2012 en 18:35

    Victor, ya viste la pàgina del susodicho? Te aseguro que despuès de dar una vuelta por ella, la confusiòn que el bicho este que dices que tiene te parecerà el menor de sus problemas 🙄

    ¿Què tendremos en este blog para invocar a esta clase de angelitos? :mrgreen:

  10. EOP
    24 octubre, 2012 en 19:07

    Dario, hace poco leí esto en un blog:

    “Creemos firmemente que el camino que nos puede alejar de las tinieblas pasa inevitablemente por evitar los dogmas, la intolerancia y la descalificación. Una conversación no puede basarse en una mera exposición de consignas o en un cruce de insultos. Esto produce lo contrario de lo que queremos conseguir, ya que únicamente incita a encerrarnos en posturas antagónicas que, lejos de promover el debate, conducen a la incomunicación y frenan en avance del conocimiento. Si una disciplina carece de sentido, lo más ilustrativo es argumentar porqué; no es necesario ni efectivo calificarla de “idiotez”. El insulto no es un argumento y no conduce al debate, sino al enfrentamiento.”

  11. Darìo
    24 octubre, 2012 en 19:33

    ¿Y?

  12. EOP
    24 octubre, 2012 en 19:40

    Nada, Darío, si lo tienes que preguntar… ABSOLUTAMENTE NADA.

  13. Darìo
    24 octubre, 2012 en 20:26

    ah! bueno, sigamos entonces, y no grites 😎

  14. Cronopio
    24 octubre, 2012 en 20:50

    Darìo es maaaaaaaloooooooooo. Por su culpa visité la página y ahora me tengo que comprar unos hojos nuebos.
    Acertixo, corta mejor las colas cuando uses el alambique, que el metanol es muy malo.

  15. Víctor
    25 octubre, 2012 en 15:17

    Darío, no me quieras tanto mal 😛 Ya tengo bastante con lo que dijo aquí, como para pasarme a cotas más elevadas. Un saludo

  16. Axsisel
    26 octubre, 2012 en 16:41

    Ya e visto por algún maguforo que esta prueba no demuestra nada por que se produjo en un laboratorio y no en la naturaleza, vamos que si no lo ven ya es por que no lo quieren…

  17. ACERTIXO
    27 octubre, 2012 en 2:06

    Víctor :
    Otro error de ACERTIXO es confundir evolución con selección.: “Natural selection is not Evolution”.

    Acertixo responde: Claro las TEORÍAS se usan como calcetines se ponen y se quitan. Tiene razón, Selección natural es simple azar, juego de dados, supercehería magufa shientífica..supongo.

  18. ACERTIXO
    27 octubre, 2012 en 2:12

    Manuel :
    A ver Acertixo, ¿dices que crearon esa célula? ¿Entonces son dioses!.
    ¿cómo intervinieron los investigadores para que aparecieran nuevas copias del gen?, ¿con qué elementos los “crearon”?

    Acertixo responde: Si para usted la intervención directa en manipular un gen equivale a que sea un Dios, es su criterio y al parecer así ve la vida ud., yo no he dicho tal cosa.
    Por otro lado yo no veo ninguna selección natural, ninguna evolución, yo veo una manipulación clara y directa. Que usted se haga la ilusión de que de ese modo trabaja la naturaleza, ya es problema de ud. ¿Usted puede asegurar que alguien no hizo lo mismo en el pasado?
    Moderan los mensajes, me siento en la escuelita. lol son puros niños malcriados que comentan aquí, que fiasco.No hay adultos por lo que veo.lol

  19. Manuel Abeledo
    27 octubre, 2012 en 8:57

    Otro magufo con ínfulas y muchas quejas infundadas. Esto dejó de ser divertido hace años.

  20. Herbert West
    27 octubre, 2012 en 9:24

    Estos magufos no se quieren enterar de que la selección natural no tiene nada que ver con el azar.

    Y mientras se nieguen a conocer las teorías evolutivas como son, serán incapaces de plantear un debate serio.

  21. J.M.
    27 octubre, 2012 en 11:16

    ACERTIXO :

    Acertixo responde: Claro las TEORÍAS se usan como calcetines se ponen y se quitan. Tiene razón, Selección natural es simple azar, juego de dados, supercehería magufa shientífica..supongo.

    Está claro: ni puñetera idea de qué es evolución; ni puñetera idea de qué es selección natural, y creo que ni puñetera idea de lo que es azar. Eso sí, esta ignorancia no me impide ponerme a hablar como si lo supiera todo.

    Como bien dice West, así no cabe discusión ni diálogo. Es como intentar conversar en euskera con un japonés (bueno, peor, porque con éste podríamos entenderos algo por señas).

    Es normal que te sientas en la “escuelita”, Acertixo, es muy normal…

  22. Rata de Cloaca
    27 octubre, 2012 en 11:17

    “Tiene razón, Selección natural es simple azar, juego de dados, supercehería magufa shientífica..supongo.”

    Vamos, que no entiendes absolutamente nada de lo que es la selección natural.

  23. Cronopio
    27 octubre, 2012 en 12:57

    ACERTIXO: que quiere decir “lol”?

  24. 27 octubre, 2012 en 13:06

    Cronopio :
    ACERTIXO: que quiere decir “lol”?

    http://es.wikipedia.org/wiki/LOL

    Vendría a ser el emoticón xD en inglés.

    Saludos.

  25. 27 octubre, 2012 en 13:35

    Si para usted la intervención directa en manipular un gen equivale a que sea un Dios…

    Te recuerdo Acertixo, que el hablaste de creación fuiste tú (repasa tu comentario, aún está ahí). Y eso de la creación es cosa de dioses.

    Por otro lado yo no veo ninguna selección natural, ninguna evolución, yo veo una manipulación clara y directa.

    Claro, claro. Mira te lo voy a explicar a nivel básico, a ver si así lo pillas. Se manipula un gen para obtener un mutante y posteriormente se deja crecer a la bacteria solita en un medio determinado, no se hace nada más. Sólo se analiza lo que hay. Todas las variantes nuevas obtenidas se generan por mutación natural y se seleccionan por el medio de cultivo en el que crecen. Hay determinadas especies que si se les corta una parte del cuerpo ésta vuelve a crecer sóla. Si yo corto esa parte ¿quién genera la parte cortada, yo, o el organismo? Lo hace el organismo, de igual manera quien la adaptación a la nueva situación la hace el organismo gracias a la plasticidad de su genoma y a la capacidad de variar en el tiempo. ¿Lo entiendes ahora?

    me siento en la escuelita.

    Se nota, se nota. La pena es que salieras de allí sin aprender lo básico de ciencias naturales. Aquí, por tu forma de no fundamentar absolutamente nada de lo que escribes, llevas el mismo camino. No es preciso que vuelvas ya sabemos de qué vas y lo poco que aportas.

  26. Víctor
    27 octubre, 2012 en 15:19

    ACERTIXO: Es lo que hay cuando no tienes ni idea de lo que hablas. Si quieres aprender un poco siéntate y apunta:
    1. Evolución: cambio en las frecuencias génicas de una población.
    2. Procesos que cambian las frecuencias génicas: Selección natural, deriva genética, migración, mutación, recombinación. ¿Te hago un diagrama o ya ves que hay OTROS PROCESOS de EVOLUCIÓN diferentes de la selección?
    3. Selección natural: Reproducción diferencial entre los organismos de una población. Es un proceso que favorece el éxito reproductivo de unas variantes (heredables) sobre otras por ser portadoras de un fenotipo concreto. Es decir, “the NON-RANDOM, differential reproduction of alleles from one generation to the next” (Jerry Coyne, 2009). ¿Te tengo que traducir qué quiere decir NON-RANDOM?
    De forma más técnica:
    Natural selection can be defined as a process in which:
    If a population has:
    a. variation among individuals in some attribute or trait: variation;
    b. a consistent relationship between that trait and mating ability, fertilizing ability, fertility, fecundity, and, or, survivorship: fitness differences;
    c. a consistent relationship, for that trait, between parents and their offspring, which is at least partially independent of common environmental effects: inheritance.
    Then:
    1. the trait frequency distribution will differ among age classes or life-history stages, beyond that expected from ontogeny;
    2. if the population is not at equilibrium, then the trait distribution of all offspring in the population will be predictably different from that of all parents, beyond that expected from conditions a and c alone.
    Conditions a, b and c are necessary and sufficient for the process of natural selection to occur, and these lead to deductions 1 and 2 (John Endler, 1986).

    4. Cuando sepas diferenciar entre una TEORÍA CIENTÍFICA y lo que entiendes tú por teoría (es decir, HIPÓTESIS), vienes y nos lo cuentas. Mientras tanto, deja de hacernos perder el tiempo.

  27. Darío
    27 octubre, 2012 en 19:11

    Moderan los mensajes, me siento en la escuelita. lol son puros niños malcriados que comentan aquí, que fiasco.No hay adultos por lo que veo.lol

    Por lo que veo, desertaste de los estudios básicos y luego acusas a los demás de lo que careces 😎 Ahora que estarás fuera de aquí aprovecha los cursos nocturnos para adultos y aplicate, por qué no tienes NPI de lo que escribes.

  28. Sbachmm
    27 octubre, 2012 en 21:31

    Si vieran las perlitas de este iluminado, megalomaniaco llamado Acertixo:

    – La Guerra de las Galaxias es diez mil veces mejor que la teoría de la Evolución. Es decir es más bonita, tiene más lógica y es coherente.lol

    – ¿Porque creen en la Evolución si nadie la a visto? Es una farsa teórica

    -Lo único que No Evoluciona es la Evolución, sigue siendo una teoría…Un supuesto, una conjetura, una idea, una mentira, pues…

    “Aprendí desde niño, que muchos adultos no sabían muchas cosas. Aprendí a conversar con adultos que me decían que me estaban lavando el cerebro, pero cuando les hacia preguntas, me daba cuenta que no sabían muchas de las cosas que yo ya había aprendido. ”

    -El creador del Universo es más que una hipótesis, es un hecho palpable en toda la creación.Como en éste mismo blog señalo, los días creativos son el resultado de un fractal. Nadie nunca antes lo había imaginado, pero es la verdad.Gracias por sus positivos comentarios.
    Extravagancia, no porque sea una bufonada, sino porque analizo bufonadas escépticas y científicas.Dentro de la rareza que es la sabiduría Divina para el resto de los mortales.

    Bueno, para que seguir.

  29. Cronopio
    27 octubre, 2012 en 22:03

    kc1994 :

    Cronopio :
    ACERTIXO: que quiere decir “lol”?

    http://es.wikipedia.org/wiki/LOL
    Vendría a ser el emoticón xD en inglés.
    Saludos.

    KC….era una pregunta dirigida. Pretendía una respuesta de ACERTIXO. Lol.

  30. EOP
    27 octubre, 2012 en 23:41

    Hombre, Sbachmm, hay que reconocer que el chaval tiene razón… La Guerra de las Galaxias es más bonita, sobre todo la banda sonora, ¡dónde va a parar! XD.

  31. ACERTIXO
    29 octubre, 2012 en 9:38

    Herbert West :
    Estos magufos no se quieren enterar de que la selección natural no tiene nada que ver con el azar.
    Y mientras b serán incapaces de plantear un debate serio.

    Acertixo responde: ¡Discutir una teoría! Ud. lo ha dicho, un supuesto, una ilusión, no una realidad.Sigo sin ver la evolución. Cita: “Pero John Roth, de la Universidad de California en Davis y Dan Anderon de la Universidad de Uppsala, en Suecia, no veían esta hipótesis demasiado clara” Continúo, inventar historias es muy fácil, el problema es que concuerden con la realidad, ésta por ejemplo, es una clara muestra de manipulación genética. Cita:
    “el grupo de investigadores buscó mutantes de Salmonella que fueran capaces de sintetizar pequeñas cantidades de triptófano”
    Díganme ¿que parte no comprenden o que parte no he comprendido aquí? NO hubo tal evolución se CREARON las condiciones, por lo tanto no veo ninguna evolución.

  32. 29 octubre, 2012 en 9:55

    NO hubo tal evolución se CREARON las condiciones, por lo tanto no veo ninguna evolución.

    Me encanta los comentaristas que se contestan ellos solos. Se genera una condición ambiental ¡y aparecen mutantes para vivir en esa nueva condición! Eso es lo que predice la teoría de la evolución. Y así funciona, por mucho que te cueste entender. Anda, no nos hagas perder más el tiempo, por favor. Para escribir ocurrencias ya tienes tu propio blog.

  33. EOP
    29 octubre, 2012 en 11:19

    Una de las asignaturas pendientes de la Ciencia es identificar, con absoluta precisión, las secuelas irreversible que causa un balonazo en la cabeza de un humano en edad de desarrollo…¿verdad Acertixo?

  34. este8an
    29 octubre, 2012 en 17:26

    Aqui te dejo un acertijo a ver si aciertas alguna:

    Cuando un virus por ejemplo el de la gripe muta y se adapta a las vacunas, cuando una bacteria muta y se hace resistente a los antibioticos ¿que es lo que es?………………. ahhh si evolucion. No es dificil entender el concepto creo yo.
    A estos virus y bacteria quien los “manipula”………….. ¿Dios?. Entonces entramos en otro debate.
    Puede ser tambien que entiendas como adaptacion al medio, como adaptacion a las circunstancias o elementos presentes. Entonces lo que estas propugnando es que somos criaturas predeterminadas, o que todo ha sido creado para que las criaturas se adapten, lo cual es todavia mas fascinante, en la falacia. Lo que tu estas propugnando es que fue primero la gallina o el huevo.
    Venga haz un esfuerzo e intenta contestar.

  35. 29 octubre, 2012 en 18:31

    Este8an, no te canses, no va a volver (de eso nos encargamos nosotros). Estoy cansado de creacionistas y sus falacias (siempre las mismas) cargadas de incultura científica. Cuando ya no saben por donde salen, acuden al “es una creación de laboratorio”. Pero lo que no saben (porque sólo leen un libro) que precisamente en los laboratorios es donde menos se ve la evolución. La composición de los medios y las condiciones ambientales son muy estables, nada que ver con lo que ocurre en el medio ambiente. Y falta algo muy importante: transferencia de genes. Las bacterias viven juntas, y hay paso directo de genes y reorganizaciones con el DNA incorporado. Los bacteriofagos son también importantísimos, haciendo de vehículos entre bacteria y bacteria de segmentos de DNA. Cuando se trabaja en microcosmos, vemos la evolución en acción amplificada respecto al laboratorio.

  36. Herbert West
    29 octubre, 2012 en 20:10

    Manuel, gracias por evitar una retahila de comentarios donde intentamos hacerle entender que significa teoría en ciencia a alguien que no quiere entender.

  37. 30 octubre, 2012 en 2:57

    Hola Manuel gracias por el artículo que me ha parecido super interesante y me mantiene un poco actualizada. Siempre creí que Susumu Ohno era un genio y creo que este experimento lo demuestra. Como sucede con los genes de Hisctompatibilidad que están en copias múltiples, algunas son psudogenes y otras son copias activas. Gracias como siempre y saludos a todos. Y lo RT, gracias

  38. Xgergox
    29 septiembre, 2013 en 22:36

    Hace unos meses tuve un pequeño debate con este idiota (Acertixo) en youtube, es tan poco su nivel de entendimiento que me cansó en muy poco tiempo y deje de contestarle. Por supuesto para el fue toda una victoria, hasta dice que puso en ridículo a madeofstardust. En fin en su pequeño mundo ilusorio en donde el es el rey, tal vez.

  1. No trackbacks yet.
Los comentarios están cerrados.
A %d blogueros les gusta esto: