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evolución molecular

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CURSO DE LA MATERIA OPTATIVA<br />

EVOLUCIÓN II:<br />

EVOLUCIÓN MOLECULAR


Introducción a la <strong>evolución</strong> <strong>molecular</strong><br />

1.1Un poco de historia sobre la genética de<br />

poblaciones y el origen de la <strong>evolución</strong><br />

<strong>molecular</strong>


¿Qué es <strong>evolución</strong>?<br />

COMO DEFINIMOS LA EVOLUCIÓN.


Del Latín evolvere:<br />

desplegarse o desenrollarse<br />

Para revelar o manifestar potencialidades ocultas<br />

mmm…<br />

En un sentido muy<br />

general, la <strong>evolución</strong><br />

es cambio.<br />

Está implicada en muchos aspectos del universo.


Evolución = Cambio<br />

Cambio<br />

Está implicada en muchos<br />

aspectos del universo.


Ok, implica un cambio…<br />

Desde un punto de vista biológico…<br />

Evolución (Biológica) = ¿ Cambio ?<br />

¿A que nivel se da este cambio?<br />

¿Podemos aplicar el termino de cambio a entidades<br />

individuales durante su tiempo de vida?


Podemos aplicar el termino de cambio a entidades individuales durante<br />

su tiempo de vida<br />

NO<br />

Mas bien un sistema en <strong>evolución</strong> es uno el cual hay descendencia de<br />

entidades, una generación a la otra, en el tiempo y en el que las<br />

características de las entidades difieren en el tiempo<br />

Que implicación tiene esto…


Que implicación tiene esto…<br />

Que la EVOLUCIÓN en un amplio sentido es descendencia con<br />

modificación…<br />

Se da en un contexto poblacional!!!<br />

Donde hay variación en una o más características entre los miembros<br />

de la población…


Existe una SIMILITUD HEREDITARIA entre padres e hijos…<br />

…Y en el curso de las generaciones puede haber cambios en las<br />

proporciones de los individuos con diferentes características dentro de las<br />

poblaciones<br />

Es decir DESCENDENCIA CON MODIFICACIÓN!!!


La <strong>evolución</strong> biológica (orgánica)….<br />

Es el cambio en las propiedades de los grupos de<br />

organismos a través de las generaciones (Futuyma)<br />

Descendencia con modificación (Darwin)<br />

Cambio en las frecuencias alélicas de las<br />

poblaciones en el tiempo (Dobzhansky)


El desarrollo (ontogenia)…<br />

De un bicho “NO ES EVOLUCIÓN”<br />

Los organismos individuales no<br />

evolucionan<br />

Grupos de organismos es decir poblaciones presentan<br />

descendencia con modificación<br />

Los cambios en las poblaciones que son considerados<br />

evolutivos son los que se heredan por medio del material<br />

genético de una generación a la siguiente.


Los cambios en la biología evolutiva pueden ser…<br />

Escasos (ligeros cambios)<br />

Proporción de diferentes formas de un gen dentro de una<br />

población<br />

Alelos que determinan los diferentes grupos sanguíneos


Los cambios en la biología evolutiva pueden ser…<br />

substancial (cambios importantes)<br />

Alteraciones que dirigen de los primeros organismos a dinosaurios,<br />

abejas y humanos


¿Como se puede mostrar que las especies<br />

cambian a través del tiempo y que las<br />

especies comparten un ancestro común?


Han surgido diversas teorías para explicar la gran<br />

diversidad biológica que observamos…


La teoría de la <strong>evolución</strong> trata de explicar dos<br />

características fundamentales de la vida en la tierra:<br />

1) la diversidad en el número de<br />

especies<br />

2) La adaptación<br />

Millones de sp.<br />

Ajuste de los organismos al lugar donde viven


Tres grandes visiones…<br />

EVOLUCIÓN<br />

CREACIONISMO<br />

TRANSFORMISMO


Antes de Darwin…<br />

La filosofía y visión occidental del mundo estuvieron<br />

dominadas durante muchos siglos por…<br />

las ideas del gran filósofo griego Platón (428-348<br />

AC)<br />

y su discípulo Aristóteles (348-322 AC).


En el contexto de esta filosofía esencialistala variación o<br />

diversidad biológica se interpretaba como imperfección<br />

accidental.<br />

Aristóteles desarrolló el concepto platónico<br />

de inmutabilidad de las esencias<br />

proponiendo el concepto de que las especies tienen propiedades fijas.<br />

Las especies tienen esencia inmutable con características fijas.


CREACIONISMO<br />

El(los) dios(es) crean las sp<br />

Cada especie fue creada individualmente “a imagen y semejanza” del<br />

Creador, en la forma en la que las conocemos hoy.<br />

Estas ideas postulan la creación<br />

independiente e inmutabilidad de las<br />

especies<br />

Las especies tienen un origen separado y no cambian


En la creencia y filosofía cristianase asume que el orden es<br />

un estado superior al desorden<br />

Las creaciones divinas siguen un<br />

plan:<br />

una gradación que va desde objetos inanimados y formas<br />

“mínimamente animadas”, progresando a través de plantas e<br />

invertebrados hacia formas cada vez “más elevadas” de vida.<br />

Esta scala naturae culmina con el humano, la única criatura con<br />

naturaleza dual: física y espiritual.<br />

La escala natural es permanente e inmutable, ya que la posibilidad de cambio<br />

implicaría la existencia de imperfección en la creación original.


Los descubrimientos en astronomía y geología hechos en los siglos XVIII<br />

y XIX los que sentaron las bases decisivas para el nacimiento de las<br />

ideas evolutivas…<br />

Particularmente importante fue el trabajo del geólogo<br />

escocés Charles Lyell (1797-1875),<br />

Charles Lyell<br />

(1797-1875).<br />

Expuso el principio del uniformitarismo<br />

Este se basa en reconocer que los mismos procesos geológicos<br />

reconocidos en el presente operaban en el pasado, y que por lo tanto las<br />

formaciones geológicas se pueden explicar por causas observadas en el<br />

presente.


Se crean muchos sistemas de clasificación<br />

Algunos altamente misteriosos…<br />

Carolus Nilsson von Linnaeus<br />

(1707-1778)<br />

Pero todos fueron superados por el trabajo<br />

del botánico…<br />

Naturalista Sueco, hijo de pastor protestante, estudia medicina como<br />

muchos naturalsitas botánicos!<br />

Propone la nomenclatura binomial en un sistema de Clasificación<br />

Jerárquica con el objetivo de entender el plan de la creación<br />

(“descifrar” la cadena del ser)!


Lista las especies conocidas y provee un<br />

esquema de clasificación<br />

Genera nomenclatura binomial


Reemplaza los sistemas anteriores de agrupamiento de las<br />

especies…<br />

por un sistema de Clasificación Jerárquica<br />

Grupos anidados dentro de grupos<br />

Todo esto con el objetivo de entender el plan de la creación


Pero se comienza a acumular evidencias de que<br />

el mundo cambia…<br />

Algunos naturalistas buscan mecanismos más<br />

elegantes para explicar la adaptación:!<br />

Jean Baptiste Pierre Antoine de Monet, Chevalier de<br />

Lamarck<br />

conocido simplemente como Lamarck (1744 – 1829)<br />

Francés.También estudio medicina y botánica.En 1809, publica Philosophie<br />

Zoologique!


TRANSFORMISMO<br />

Las especies cambian con el tiempo en<br />

nuevas especies…<br />

Jean Baptiste Lamarck<br />

(Philosophie Zoologique,1809).<br />

Los linajes de las especies persisten indefinidamente, cambiando de una forma a<br />

otra.<br />

Los linajes no se ramifican y no se extinguen


Jean Baptiste de Monet, chevalier de La Marck<br />

(Philosophie Zoologique,1809).<br />

Primeros acercamientos sobre la dinámica<br />

histórica de la transformación de las especies<br />

Cada especie es generada individualmente por generación<br />

espontánea a partir de materia no viva.<br />

C/sp se inicia en la base de la cadena del ser (visión filogenética)<br />

C/sp contiene un “fluido nervioso” que hace que evolucione hacia la<br />

cúspide de la cadena; ese “fluido nervioso” se transmite a los hijos.


Herencia de los caracteres adquiridos<br />

Cuanto más se usa un órgano, más “fluido nervioso”<br />

va a atraer y lo va a alargar. La acumulación de<br />

fluido nervioso es por necesidad o deseo. Cuanto<br />

menos se use, sufre atrofia, o desaparición.<br />

El cambio de ambiente genera nuevas necesidades y deseos.


Origen separado de cada linaje, a través de generación<br />

espontánea, y posterior <strong>evolución</strong> gradual por uso y desuso y<br />

herencia de caracteres adquiridos.


Darwin-Wallace y el inicio<br />

de la Teoría Evolutiva Moderna<br />

Darwin (1809-1882)<br />

Naturalista del H.M.S. Beagle (1831-1836)<br />

“On The Origin of Species by Means of Natural Selection, or The<br />

Preservation of Favoured Races in the struggle of life”<br />

Wallace (1823-1913)<br />

Estudio Archipiélago Malacio<br />

Le escribió a Darwin!!


EVOLUCIÓN<br />

Darwin demostró que …<br />

Los organismos actuales son resultado de<br />

un proceso evolutivo y todos están<br />

relacionados entre si en un gran árbol<br />

filogenético.<br />

La <strong>evolución</strong> es gradual.<br />

La <strong>evolución</strong> es resultado del proceso<br />

de selección natural.<br />

Trata de explicar dos características fundamentales de la vida en la tierra: la diversidad en el<br />

número de especies y la adaptación.


La teoría evolutiva moderna.<br />

La teoría de la <strong>evolución</strong> trata de explicar dos características<br />

fundamentales de la vida en la tierra: la diversidad en el<br />

número de especies y la adaptación.<br />

En general podemos resumir las ideas originales de Charles Darwin en<br />

3 puntos:<br />

1) Los organismos actuales son resultado de un proceso evolutivo, y<br />

todos están relacionados entre si en un gran árbol filogenético.<br />

2) La <strong>evolución</strong> es gradual.<br />

3) La <strong>evolución</strong> es resultado del proceso de selección natural.


El proceso de selección natural según Darwin se<br />

puede explicar en 4 pasos:<br />

a) existe variación en las poblaciones naturales,<br />

b) parte de esta variación tiene que ver con que el<br />

funcionamiento los organismos y es heredable,<br />

c) como los recursos son limitados, se genera<br />

competencia entre los individuos de cada especie,<br />

y ........<br />

d) como consecuencia automática de los tres puntos<br />

anteriores, tenemos un proceso de selección natural,<br />

donde los organismos van cambiando y de esta<br />

forma produce el proceso de la adaptación.<br />

El proceso es Ecológico<br />

(POBLACIONAL)...


Este proceso gradual de selección natural<br />

eventualmente genera divergencia<br />

(por competencia) entre las poblaciones<br />

y así se puede explicar<br />

tanto la gran diversidad actual como la<br />

gran adaptación de las especies.


Darwin trabajó durante más de veinte<br />

años en sus ideas sobre la <strong>evolución</strong><br />

de los organismos…<br />

que desarrolló en “The Origin of Species”<br />

pero tras su publicación tanto el mismo Darwin como<br />

muchos evolucionistas siguieron investigando y<br />

descubriendo pruebas a favor de la <strong>evolución</strong>,


Darwin rompió con la idea dominante en la época de que<br />

las especies eran entidades fijas y que las diferencias en<br />

la forma, conducta y fisiología de los organismos no eran<br />

más que imperfecciones en el ideal de una especie.<br />

El principal problema del modelo Darwiniano original era la<br />

falta de conocimiento de la herencia.<br />

problema que quedó solventado con la formulación de la teoría sintética de la<br />

<strong>evolución</strong>, que integra la selección natural darwiniana y la genética mendeliana


Pero..........<br />

Gregor Mendel (1822-1884)<br />

tenía la clave de la herencia<br />

Mendel y sus chicharitos (1861): bases de la herencia.<br />

Ojo: no descubre genes, descubre los principios de la<br />

herencia:<br />

1.- Principio de la dominancia: hay caracteres que<br />

dominan sobre otros (--> dominantes-recesivos o<br />

codominantes)<br />

2.- Principio de la segregación: Cigoto tiene<br />

características de óvulo y espermatozoide y<br />

expresandose como una sola unidad, pero el óvulo o<br />

espermatozoide tienen solamente una característica.<br />

(--> Meiosis)<br />

3.- Principio de transmisión independiente: Cada<br />

caracter se segrega de forma independiente (--> gen)


Los primeros intentos de reconstruir la historia filogenética estaban<br />

basados en pocos o ningún criterio objetivo.<br />

Reflejaban las ideas o hipótesis plausibles generadas<br />

por expertos de grupos taxonómicos particulares.<br />

Ernest Haeckel:<br />

filogenias “imaginarias” (1866)<br />

Los Darwinianos originales eran Naturalistas como<br />

Darwin, y aceptaban la idea de cambio, de <strong>evolución</strong>, e<br />

interpretaban, usualmente sin experimentos ni análisis<br />

estadísticos, que las características de los seres vivos<br />

eran resultado de la selección natural y por lo tanto<br />

adaptaciones


.<br />

En 1900 se redescubre<br />

la genética y las<br />

ciencias<br />

experimentales<br />

comienzan a adquirir<br />

preeminencia dentro de<br />

la biología.<br />

Hugo de Vries con Oenothera lamarckiana<br />

Los genetistas desde el principio dudaron sobre<br />

la relevancia de la selección natural, y<br />

propusieron que la <strong>evolución</strong> sucedía gracias a<br />

grandes mutaciones que generaban nuevos<br />

tipos de organismos y atacan la forma de hacer<br />

ciencia de los naturalistas (que se convierten en<br />

Ecólogos y Taxónomos), tensión que sigue<br />

hasta nuestros días.


En las décadas de 1920-30…<br />

Nace la Síntesis Evolutiva o Síntesis Moderna.<br />

R. A. Fisher<br />

(1890-1962)<br />

S Wright<br />

(1889-1988)<br />

JBS Haldane<br />

(1882-1964)<br />

Sientan las bases de LA TEORÍA DE GENÉTICA DE POBLACIONES, desarrollando<br />

además muchos de los índices estadísticos usados para estimar la intensidad de<br />

fuerzas evolutivas como la deriva, selección, mutación y migración.<br />

La síntesis original entre las ideas de Mendel y Darwin


LA MOTIVACIÓN inicial de Fisher, Wright y Haldane fue<br />

mostrar que las ideas de Darwin y Wallace eran compatibles<br />

con la GENETICA MENDELIANA<br />

Natural Selection: Differential<br />

survival and reproduction


Ronald A. Fisher (1890-1962):<br />

Genetical Theory of natural Selection<br />

(1930)<br />

La Selección Natural fuerza más<br />

importante<br />

En 1928 inició la escritura de su obra seminal, que<br />

apareció en 1930: “The genetical theory of<br />

natural selection”.<br />

Describe como se comporta la variación genética en<br />

poblaciones naturales y como opera sobre esta variación<br />

las fuerzas evolutivas, con especial énfasis en la<br />

selección natural. Presenta las ideas fundamentales<br />

para una síntesis entre Darwinismo y<br />

Mendelismo.


J.B.S. Haldane (1882-1964)<br />

inicia en 1924 una serie de 5 artículos titulados:<br />

“A mathematical theory of natural and artificial<br />

selection”: análisis de las fuerzas evolutivas y<br />

desarrollo de la Genética de Poblaciones.<br />

En el primer artículo presentó el análisis inicial del de<br />

selección natural direccional: el melanismo industrial en<br />

Biston betularia.<br />

Estos cinco artículos fueron la base conceptual de su libro “The<br />

causes of evolution”, publicado en 1932.


JBS Haldane, Conclusión:<br />

Desarrolla con claridad las ideas de la genética de<br />

poblaciones y de la <strong>evolución</strong> moderna.<br />

Revisa las evidencias genéticas, paleontológicas y<br />

taxonómicas.<br />

Da estimaciones y métodos para estimar los<br />

parámetros relevantes como los coeficientes de<br />

selección y las tasas de mutación.


Sewall Green Wright(1889-1988)<br />

1925 (1931) – Evolution in Mendelian<br />

Populations<br />

Papel fundamental de la Deriva Génica<br />

Deriva Génica: cambio aleatorio en las<br />

frecuencias alélicas de una población como<br />

resultado del muestreo aleatorio de gametos<br />

Shifting balance (Topografía adaptativa)


DERIVA GÉNICA<br />

•FLUCTUACIÓN ALEATORIA DE LAS FRECUENCIAS<br />

ALÉLICAS COMO CONSECUENCIA DEL TAMAÑO<br />

POBLACIONAL FINITO.<br />

Simulación<br />

Inicial:<br />

p =<br />

0.5<br />

N = 10<br />

q =


ERRORES DE<br />

MUESTREO...<br />

UNOS DEJAN<br />

MÁS HIJOS QUE<br />

OTROS<br />

POR AZAR...<br />

•LA DERIVA PUEDE CONDUCIR A LA EVOLUCIÓN SIN<br />

SELECCIÓN, LOS CAMBIOS QUE PROMUEVE SON<br />

SIMPLEMENTE PRODUCTO DEL AZAR.


Posteriormente viene una segunda fase, en la que T. Dobzhansky,<br />

inicia la genética de poblaciones empírica y experimental.<br />

Theodosius<br />

Dobzhansky<br />

George Simpson<br />

Ernst Mayr<br />

Fusionan las teorías propias de las disciplinas de genética,<br />

paleontología, zoología y botánica bajo la luz de la teoría evolutiva en lo<br />

que se vino a conocer como la nueva síntesis.<br />

básicamente, en popularizar, ampliar y adaptar las ideas<br />

de Fisher, Wright y Haldane al estudio de diferentes<br />

grupos de organismos y subdisciplinas dentro de la<br />

biología.


En los años 60s, la r<strong>evolución</strong> de la genética <strong>molecular</strong><br />

alcanza a ésta área de la biología.<br />

Por un lado se comienzan a aplicar los métodos de<br />

electroforesis en proteínas, que revelan una riqueza<br />

extraordinaria de variación genética.<br />

Por el otro, se comienzan a acumular los primeros datos de<br />

<strong>evolución</strong> <strong>molecular</strong> en la forma de secuencias de<br />

aminoácidos para proteínas.<br />

Los datos de electroforesis se podían interpretar usando las<br />

herramientas analíticas de la teoría de Fisher, Wright y<br />

Haldane, y permitieron analizar la estructura genética en<br />

gran cantidad de organismos.


De sus experimentos y datos de drosofilas,<br />

propone el “modelo balanceado de la estructura<br />

genética de las poblaciones”:<br />

poblaciones e individuos ricos en variación<br />

genética: cada individuo es rico en loci<br />

heterócigos, mantenidos por selección<br />

balanceadora (ventaja del heterócigo)<br />

t


Los neodarwinistas pensaban que solo era relevante la<br />

Selección Natural especialmente la balanceadora (ventaja de<br />

heterócigo) y esperaban mucha variación en las poblaciones naturales<br />

(modelo balanceado de la estructura genética de las poblaciones)<br />

R. Lewontin<br />

T. Dobhzansky


Lo contrasta con:<br />

“ El modelo clásico de las estructura genética de las poblaciones”:<br />

las poblaciones casi sin variación genética. La mayor parte de las<br />

mutaciones son constantemente eliminada por la selección<br />

natural purificadora (direccional)...<br />

Se lo atribuye a H.J. Muller, genetista que descubrió el efecto de<br />

los rayos X en generar mutaciones, etc.<br />

t


Al usar técnicas de electroforesis para alo/isoenzimas, R.<br />

Lewontin (1966) detectó mucha variación...., que se<br />

ajustaban al modelo balanceado de T. Dobhzansky<br />

R. Lewontin (alumno estrella) de<br />

T. Dobhzansky<br />

Levels of Genetic Variation in Natural Populations<br />

Lewontin y Hubby (1966): average H= 0.12 y P 30% in 18 loci in<br />

D. pseudoobscura... similar high levels in most organisms!!!


Los datos electroforéticos de las alozimas se ajustan a la<br />

teoría de la Genética de Poblaciones de F. H. &W.<br />

Levels of Genetic Variation in Natural Populations<br />

Lewontin y Hubby (1966): PROMEDIO H= 0.12 y P 30% en 18<br />

loci de D. pseudoobscura.<br />

1966 Harris y Hubby y Lewontin (isoenzimas/alozimas)


En los años de 1970 hacen su aparición las primeras<br />

secuencias de aminoácidos.<br />

codifica en tripletes,<br />

20 aminoácidos, 64<br />

combinaciones.<br />

Como hay aminoácidos que pueden ser codificados por más de un<br />

codón decimos que nuestro código genético es degenerado, ya que un<br />

código genético no degenerado implicaría una relación un aminoácidoun<br />

triplete; y no varios tripletes como es nuestro caso.


Estas herramientas y la Reacción en Cadena de la Polimerasa<br />

(PCR por sus siglas en inglés: “Polymerase Chain Reaction”)<br />

han revolucionado los métodos de análisis en las últimas<br />

décadas. Actualmente se han desarrollado marcadores<br />

inespecíficos que generan información sin previo<br />

conocimiento de las secuencias de genes de las especies que<br />

se quieran estudiar.


La <strong>evolución</strong> <strong>molecular</strong> utiliza marcadores<br />

<strong>molecular</strong>es obtenidos apartir de distintos métodos:<br />

Entre otros para obtener<br />

información de diversos<br />

tipos


MARCADORES MOLECULARES COMO HERRAMIENTA:<br />

Usados para analizar problemas en <strong>evolución</strong>...<br />

Electroforesis y análisis de haplotipos de DNA para estimar la variación<br />

genética dentro y entre las poblaciones.<br />

Estructura de las poblaciones, flujo génico y sistemas de apareamiento.<br />

Diferencias entre especies<br />

Análisis genealógicos de haplotipos para inferir historias: tamaño<br />

poblacional, flujo génico y evidencias de selección<br />

Secuencias de DNA para obtener información de las relaciones filogenéticas<br />

entre especies.


Con este estimulo en 1970´s y 80´s se<br />

comenzaron a desarrollar cientos de estudios<br />

en documentar los montos de variación en<br />

distintos organismos...<br />

Sin embargo los altos montos de variación<br />

genética resultaron no ser consistentes con la<br />

teoría...


Por lo que para explicar estos grandes montos de variación<br />

genética...<br />

King & jukes (1969)<br />

Proveen evidencia de análisis de secuencias, tasas de substitución en<br />

diferentes linajes (humanos, caballos, conejos,etc) sesgos composicionales en<br />

mutaciones sinónimas, tasas de substitución de E. coli e incluso datos<br />

inmunológicos.


Y por su parte Kimura (1969) propone LA TEORÍA NEUTRAL<br />

“La variación genética es<br />

primariamente influenciada por<br />

mutación que genera la variación y<br />

deriva génica que la elimina”.<br />

CONVIRTIENDOSE EN EL EJE PARA ENTENDER LA<br />

EVOLUCIÓN MOLECULAR<br />

PUEDE SER USADA COMO HIPÓTESIS NULA, POR LO<br />

CUAL SE PUEDEN ELABORAR PREDICCIONES DE LA<br />

MAGNITUD Y PATRONES DE LA DIVERSIDAD GENÉTICA


Kimura decide pensar una alternativa...<br />

¿y si el proceso a nivel <strong>molecular</strong> es, un balance entre<br />

mutación y deriva?<br />

Es decir, extender las ideas de Wright al mundo <strong>molecular</strong>,<br />

no al mundo de Mendel...


M. Kimura (1968, 1983) propone la<br />

Teoría Neutra de la Evolución Molecular:<br />

La variación genética es el balance entre la<br />

mutación y la deriva génica...<br />

la selección juega un papel secundario, como<br />

purificadora...<br />

Kimura es alumno, indirecto, de<br />

Wright y de Muller...


Según Motoo Kimura (1924-1994): Hay mucha<br />

variación, pero es nula para la selección natural (no la ve, y si<br />

hay, es purificadora)<br />

Balance entre la Deriva Génica y la Mutación (que hacen que se pierda o<br />

se fije la variación genética) Fundamentos Evolución Molecular!!


La mutación es un proceso importante en la genética de<br />

poblaciones y en la <strong>evolución</strong> por que ES LA FUENTE DE<br />

LA VARIACIÓN EN LAS POBLACIONES.<br />

El proceso de la mutación se da en varios niveles y puede<br />

propiciar cambios en un nucleótido, varios nucleótidos,<br />

parte de un gen, parte de un cromosoma o cromosomas<br />

enteros.


LA MUTACIÓN SE PUEDE DAR POR VARIAS CAUSAS:<br />

Errores en la replicación del “DNA”<br />

Roptura fisca del cromosoma<br />

Inserción de un elemento transponible<br />

MUTÁGENOS ESPECÍFICOS :<br />

Radiaciones que inducen mutaciones:<br />

rayos gamma o rayos x que provocan<br />

ruptura de las cadenas de DNA<br />

Químicos


Las mutaciones usualmente bajan la adecuación (sobrevivencia o<br />

fecundidad) de la población, la mayoría son neutras y muy pocas<br />

aumentan la adecuación<br />

Letales matan a todos los<br />

que las portan.<br />

Deleterious<br />

Neutrales: no afecta<br />

mucho a la adecuación son<br />

las mas comunes<br />

Deleteras: reduce la adecuación.<br />

Ventajosas: incrementan la adecuación y puede ser favorecida por la<br />

selección


MODELO DE ALELOS INFINITOS (KIMURA Y CROW)<br />

- El genoma es tan grande y la tasa de mutación tan pequeña,<br />

que cada mutación ocurre en un sitio diferente del gen.<br />

- Cada mutación genera un alelo único (haplotipo)<br />

- La mutación aumenta el número de alelos y<br />

- La deriva genera un polimorfismo efímero y luego reduce el<br />

número de alelos.


La teoría neutra no niega la existencia de selección<br />

natural, mas bien funciona como MODELO NULO A<br />

PROBAR.<br />

La teoría neutra de la <strong>evolución</strong> <strong>molecular</strong>:<br />

sostiene que, aunque una pequeña minoría de mutaciones en<br />

el DNA o en secuencias de proteínas son ventajosas y son<br />

fijadas por selección natural<br />

Y aunque algunas son desventajosas y son eliminadas por<br />

selección natural purificadora...<br />

La gran mayoría de las mutaciones que son fijadas son<br />

efectivamente neutras con respecto a la adecuación y son<br />

fijadas por deriva génica


La Teoría Neutral<br />

De acuerdo con esta teoría...<br />

La mayoría de la variación genética a nivel <strong>molecular</strong> es<br />

selectivamente neutra carece de un significado adaptativo<br />

Además las substituciones evolutivas a este<br />

nivel ocurren a una tasa aproximadamente<br />

constante, tanto que el grado de las<br />

diferencias de las secuencias entre las<br />

especies puede funcionar como un reloj<br />

<strong>molecular</strong>...


RELOJ MOLECULAR...<br />

Emile Zuckerkandl fue junto con Linus Pauling uno de los pioneros<br />

de la disciplina de la <strong>evolución</strong> <strong>molecular</strong> ,<br />

Descubren que las moléculas de DNA y las proteínas<br />

que codifican son “documentos de la historia<br />

evolutiva” dada la relativa constancia con la que<br />

acumulan variaciones ( mutaciones).<br />

Ambos publican un artículo<br />

histórico en 1965 proponiendo<br />

formalmente la existencia de un<br />

reloj <strong>molecular</strong>


EJEMPLOS RELOJ MOLECULAR...<br />

Para cualquier macromolécula dada los cambios se acumulan a la<br />

misma tasa en todos los linajes evolutivos<br />

el reloj <strong>molecular</strong> (divergencia<br />

<strong>molecular</strong> proporcional al<br />

tiempo de separación de las<br />

especies).


La sistemática y <strong>evolución</strong> <strong>molecular</strong>…<br />

Engloban a un conjunto muy amplio de herramientas y<br />

modelos bio-estadísticos que nos permiten estudiar la<br />

“arqueología <strong>molecular</strong>” de los organismos<br />

Es decir, el registro evolutivo escrito en el material<br />

hereditario (DNA) y en sus productos (proteínas y RNAs<br />

estructurales, etc.)


Lo anterior con el fin de poder hacer inferencias sobre:<br />

1. Las relaciones ancestro-decensdiente (filogenéticas) de dominios<br />

de proteinas, genes y organismos.<br />

Las hipótesis filogenéticas resultantes son la base para hacer<br />

predicciones (inferencias) sobre propiedades biológicas de los grupos<br />

revelados por la filogenia mediante el mapeo de caracteres sobre la<br />

topología (hipótesis evolutiva).<br />

2. Estimar la intensidad y papel de las fuerzas evolutivas (selección,<br />

deriva, migración, recombinación) en el modelaje de la estructura de<br />

dominios protéicos, genes, poblaciones y genomas (<strong>evolución</strong><br />

<strong>molecular</strong>).


La sistemática <strong>molecular</strong> usa marcadores genéticos para hacer<br />

inferencias sobre procesos que acontecen en las poblaciones y para<br />

reconstruir su filogenia.<br />

Así se generan grandes bases de datos de secuencias de genes<br />

específicos para una gran cantidad de especies y organismos<br />

Los estudios de <strong>evolución</strong> <strong>molecular</strong> usan estos sets de datos para<br />

evaluar tasas , procesos y constricciones en el cambio <strong>molecular</strong> a lo<br />

largo del tiempo.<br />

Los resultados de estos estudios de <strong>evolución</strong> <strong>molecular</strong> a su vez<br />

proveen de nuevos criterios para la selección más informada de<br />

marcadores <strong>molecular</strong>es para estudios filogenéticos y de genética de<br />

poblaciones .


http://web.ecologia.unam.mx/laboratorios/evolucion<strong>molecular</strong>/index.php/es/

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