Reloj molecular

Temas faltantes antes del exámen
Evidencias de evolución molecular
Gradualismo vs. saltacionismo
Selección Natural revisitada
Reloj molecular (moderno)

Reloj molecular
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En que teoría se apoya el reloj molecular
Cuales son las moléculas que cambian mas rápido
Cuales mas lento
Aparte de los intrones, y microsatélites ¿que otra molécula creen
que es importante para analizar(secuencia)
Que es co-opted

Reloj molecular
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¿La tasa de cambio del gen de origen común (duplicación) puede
cambiar de forma completa
¿Cuáles son las tres formas en que puede variar la tasa de evolución
molecular
– Ctmu
– TPob
– CoefSel

Reloj molecular, aun mas desarreglado
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Hay otro mecanismo que ya se comento en clase que hace
referencia a la variación en el cambio de la tasa de evolución
molecular
¿Cual de las cajas nos sirve para repaso de la teoría neutral
– Que otras variables morfológicas cambian
esta tasa (muy biológicas) (ind) (rep)

Reloj molecular
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Depende de un apoyo biológico a nivel de registro fósil o de
evidencias que le den un valor mas robusto a los estudios y
predicciones
¿Ustedes confiarían en el reloj molecular después de esto
Que eventos masivos darían mucho ruido a un proceso de medición
del reloj molecular (ex)
La idea es buena aunque las aplicaciones pueden ser variadas (HIV)

Evidencias de evolución molecular
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3 ejemplos
Líneas de investigación
Diálogos de como con conocimientos enfocados AHORA se puede
reconocer el origen molecular de un proceso
Investigadores de este link
– https://www.nescent.org/media/NABTSymposi
um2010.php

●
Ejemplo uno: de ratones y genes
Hopi Hoekstra
– Integracion de
coloración de pelaje
de ratón a nivel
molecular
● Ambiente – fenotipo –
genotipo
– Selección natural – genética
– desarrollo
– Color : genes regulados
también por condiciones
ambientales en desarrollo
y por mas de un
mecanismo
– Estudios en poblaciones del
laboratorio como modelo
de campo (Florida)
– Experimentos de
depredación
– Genómica Periomyscus
colionotus (variación en 3
genes y un solo receptor)

● ¿Cómo el desarrollo evoluciona
–
Patrones de pigmentación de
Evo – Devo: unos cuantos
Drosophila
genes construyen el
desarrollo de la mayoria de
los cordados
● Sean Carroll
– Articulaciones:
– Distal-less (¡¡¡coloración!!!)
●
– Set similar de genes con una amplia
gama en la creación de
estructuras
– Co-opción nuevos usos para traits
(genes organos o estructuras
corporales) – CREs y genes
homeo
– Wingless (correlacion tiempoestructura
o lugar)
Nuevos patrones evolucionan cuando viejos
genes aprenden nuevos trucos
– Elementos reguladores en cis
(CREs)
●
¡¡¡Gen yellow en otras
funciones !!!

Rapidly Evolving Viruses: Molecular evolution RT
● Allen G. Rodrigo
●
Virus de RNA pero mas el HIV, como
elementos de alta variabilidad
– Evolución enfocada a
enfermedades y brotes
emergentes
– Radiación adaptativa
– Depredador presa +
terapias
antiretrovirales
– Interacciones entre
cambios de secuencia
y sobrevida del
paciente e interacción
con el sistema inmune
– Diversificación en clusters
entre tipos o ver si hay
diversificacion dentro
de un organismo
– Vacunas ancestrales
(SIV)

Antes que nada...
●
Sabemos ahora que la
selección natural ya no es el
único proceso, y es mas hay
procesos que apoyan o que
alteran las frecuencias aléticas
de las poblaciones...
●
●
Disruptiva
Direccional
●
Estabilizadora
●
Balanceadora

Modelos...creo que los debimos de ver
antes

Revisitando la selección natural
●
Conocemos que si bien los elementos relacuonados a la
selección natural son uno de los factoires mas importantes,
no es el único
– Teoría neutral
– Tópicos relacionados con desarrollo
– Coevolución
●
●
Que nos dan mas idea sobre los tópicos de investigación y
desarrollo de modelos actualmente
¿Como visualizan la adaptación y la evolución entonces

Selección natural revisitada...
●
El impacto actual de todos estos procesos es que el biólogo de hoy en día tiene que
enfrentarse a eventos de:
– Explosión biológica
– Convergencia de diferentes formas de vida
– Como combinarlo con la imagen que nos quedamos de las tasa
“constantes” con las tasas inconstantes del registro fósil
– Legado aunado a esto es que el pensamiento evolutivo nos dió un
concepto de que las condiciones son graduales cambiantes e
incluso que los procesos evolutivos cambian continuamente de
tasas y mecanismos
– Todos los procesos evolutivos que se suman a los factores de
simbiosis
– Todos los rasgos relacionados a factores que nos hacen pensar a
nivel neutral

Elementos a los que se enfrentan
●
Concebir desde un modelo de
lca hasta pensar en los
diferentes modelos de como se
originó el universo
– De como ha
permeado la
idea de Darwin
en diferentes
campos.
●
●
●
●
Mundo de RNA
Descripción de modelos de
biogeografía (marsupiales en
los polos)
Estructuras vestigiales
Diseño Suboptimo
–

Selección natural
●
Alelos adaptados como caballo de batalla para analizar algunos
fenómenos de selección y de interacción a nivel molecular

Alelos adaptados y “effective size” de los mismos
●
●
Los genes varían en su nivel de
control sobre los fenotipos
Es por este nivel o efecto que
puede evaluarse como un rasgo
importante (selección)
●
●
Todos aquellos que sean benéficos y
que este expresando en un mismo
momento, podrían originar in bajo
coeficiente de selección y por
consecuencia
Major genes:
●
El caso de este tipo de genes
puede estar relacionados a
patologías con gran impacto
ante la regulación de varios
órganos o procesos
– Diferencias fenotípicas de
entre alelos el cual puede
tener mayor efecto
fenotípico (major) o menor
(minor)
– Controla gran parte del rasgo
pero puede en algun
momento caer por deriva
pero tiene poco efecto en la
variación del sistema

Efecto alelos minor
●
Introgresión:
– La introducción
de un gen de
otra especie o
poblacion
– Mc1r como gen
que regula mas
de un procesos
●
Mamut y
ratón

Desarrollo de redes o networks para analizar interacciones entre
alelos adaptados
●
Para el estudio de una ruta
metabólica o una red de
interacción
– En este caso la prierm
enzima o la primer
señal tendrá mayor
importancia (mayor
peso adaptativo)
– Aunado a esto se
pueden estudiar
genes pleiotrópicos:
muchas
características por un
solo gen
●
●
Todos los genes que sean
centrales y o con alta
conectividad se ha visto que
tienen una menor variabilidad
en sus secuencias (insulina).
positiva
En un caso de patógenos (al
revés) como será el gen mas
importante (purificadora)
– Señales de
procesamiento
– Coordinación de
módulos de
respuesta (positiva)

Networks como sistemas
incompletos
●
●
Reguladores
transcripcionales
para mas de un gen
Aquellos genes que
se conectan a mas
redes regulatorias o
respuesta ambiental
pueden presentarse
como buenos
elementos de alelos
adaptados

Epistásis y alelos adaptativos
●
Epistasis: interacción entre genes.
La dependencia del efecto de una
mutación en otros sitios en el
mismo gen o en otros loci,
resultando en los efectos no
aditivos en el fenotipo
– Puede haber
mutaciones en donde
una misma mutación
puede tener
consecuencias en
diferentes contextos
geno típicos
●
●
Aunque es complicado …
– Escherichia coli con
su TEM – beta –
lactamasa (20/180)
Hay casos que si son
favorables
– Mc1r y regulación del
aguti para la
diversificación y
variación del color
de los ratones

Epistasis en
particular...

Recombinación y alelos adaptativos
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Cuando los alelos adaptativos se presentan dentro de regiones de alta
recombinación, ya que puede quitar a los alelos que tienen pegados...
(heterócigo)
Sin embargo puede traer consecuencias negativas a los alelos
coadaptados, causando incluso la disminución de dos poblaciones
diferentes
En algunos casos cuando estan cercanos a una región de alta
recombianción podrán ser afectados por eventos de mutaciones
deletereas...
Sin embargo, en esta variante hay ejemplos...

Recombinación en mariposas
●
Background selection
– “pagan justos por pecadores”
– Se purgan genes no deletereos
dentro de región de los
deletereos
– Este tipo de mutación incluso
se presenta este tipo de
casos en poblaciones
humanas
– Dentro de estudios recientes
se ha logrado reconocer que
dentro de procesos de
inversiones se mantienen
todos los alelos adaptativos

Migración y adaptación en práctica
●
Idea básica de que si hay una
entrada de alelos que fueron
borrados previamente en una
población...
– Migración de ambientes
divergentes
– Sin embargo en
modelos de
Drosophila incluso
concluyeron que
despues de este
proceso no se
incrementó la
variabilidad genética

Selección natural revisitada
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Se depende de tomar en cuenta a fuerzas biológicas no selectivas que
permiten tener un mejor análisis de la biología de los organismos...
Los modelos mas recientes y antiguos (infinitesimales (pg) vs
mendelianos) dan una imagen mas completa del proceso.
Tasa de evolución suave y ruda
Necesario comprender mas acerca de los modelos de redes
moleculares
Si bien se presentan varios alelos que dan ventaja en un ambiente,
posiblemente en otro ambiente no den el mismo impacto en el fitness,
mas alto o mas bajo...
Los experimentos a baja escala para medir fitness y consecuencias de
evolución en un proceso y trait simple dan mucha información

Gradualismo y saltacionismo
●
Darwin comprendió al
gradualismo en el sentido en
el que el pensó la selección
natural – actuaba en
variaciones que tenía efectos
pequeños.
●
¿Quiénes se acuerdan que
estaban en contra
– Las adaptaciones
complejas no
aparecen todas a la
vez sino son el
resultado de un
proceso gradual
●
Huxley en 1859 fueron de los que
les decían a Darwin que no era
necesario restringirse a el mismo,
ya que esto podría todavía entrar
otros procesos (saltacionismo)

Consecuencias
●
Un saltacionista cree en la
selección natural
●
El problema o conflicto se
encuentra del como se
originan...
●
La crítica que puede hacer un
saltacionista a un gradualista
es el registro fósil
●
●
Saltacionista – complejo
Podría limitar las
características o lo elementos
graduales

Registro fósil
● Gould Eldredge (1977):
ciertas características del
registro fósil son un
problema para la síntesis
moderna...
– No se encuentran
tendencias
evolutivas de larga
duración
– Hay periodos de
estásis seguidos de
etapas de un
cambio repetino
que surge de
repente

Mas problemas...
●
Gould y Eldredge presenta
argumentan que se requiere de
varios procesos
macroevolutivos sumados o
como complementos a la teoría
gradualista
●
●
Ellos proponen el equilibrio
puntuado...
Es una hipótesis evolutiva la
cual propone
– Menor cambio o cambio
pequeño para la mayoría
de su registro fósil y para
su historia evolutiva
(stasis)
– Cuando pasa un cambio
significativo, el cual esta
restringido a un tiempo
muy rápido (geológico), el
cual es muy raro
(cladogénesis)

●
Cladogénesis: (R = radiación
adaptativa)
– Con cambios “de
repente” nos lleva a
originar un mayor #
de especies
aunado a que se
pueden originar
tendencias de larga
duración
– “mas tela para cortar
para la selección
natural”

Primeros puntos en contra...
●
●
De los problemas que nos podemos enfrentar es el encontrar
estos cambios a nivel de genética de poblaciones tradicional...
Turner (1986) Lepidoptera, se daba cuenta que esto si tenia
mucho de relación con el comportamiento de ciertas especies de
mariposas
– Incluso algunos patrones “exitosos”podrían tener dentro
de diferentes especies una presión de selección
– Bichos fosilizados
– Éxito

Ejemplos de Turner
●
●
Mimetismo Batesiano
(monarca y falsa monarca)
Myrmarachne
– Posiblemente tanto
en la coloración
como algunas
características
como la forma, en
algunos de los
casos deben de
estar codificados
por pocos genes

●
“La evolución parece en
algunos casos haber sido
menos gradual de lo que se
esperaba..”
●
Gould & Eldredge, dicen que
el gradualismo filético es
falso
●
Todavia pendiente el
contestar vs equilibrio
puntuado...

Vamos mas a fondo ...para cerrar
●
●
Macromutaciones resultan
de mutaciones en genes del
desarrollo
– Los genética del
desarrollo es
campo tambien
en algunos casos
de la Síntesis
Extendida
●
Eldredge y Gould comentan
dos puntos importantes:
– Evolución procede de
procesos de stasis
y cambios rápidos
– El cambio rápido
podría hacer
referencia a
eventos de
especiación...
– Sin embargo no
siempre pasa así...