Genent es el orden completo del organismo de ADN, que generalmente es casi idéntico entre individuos del mismo tipo. Desde una perspectiva evolutiva, se puede considerar un sello de identidad, ya que contiene información genética única de cada organismo. A cambio, las mutaciones que cambian esta secuencia pueden causar cambios biológicos que en algunos casos dan la apariencia de nuevas especies.
En las últimas décadas, el orden de Genomas mil especies nos ha permitido comprender mejor cómo la evolución dio forma a la extraordinaria diversidad de la vida en la tierra. Uno de los hallazgos más famosos es que la pérdida de genes puede desempeñar un papel tan importante como su adquisición en la evolución de las especies.
Menos es: pérdida de gen en evolución
Aunque conectamos intuitivamente la pérdida de gen con las funciones reductoras, las hipótesis "menos" sugieren que en algunos casos las pérdidas pueden dar ventajas evolutivas.
Hay varios ejemplos: en las personas que pierden ciertos receptores celulares dan resistencia a enfermedades como la malaria o el VIH. En Hummimiri, la pérdida del metabolismo energético y los músculos facilitó la evolución de su vuelo estacionario característico.
Sin embargo, la pérdida del gen no solo implica la desaparición de su función, sino que afecta la evolución de otros elementos del genoma previamente comunicado. Aunque los mecanismos y consecuencias de este proceso aún no se entienden, su estudio es esencial para comprender que la pérdida de genes moldeó la biodiversidad.
La secuenciación de masa del genoma reveló que la pérdida del gen ocurrió con diferente intensidad en cada rama del árbol de la vida, especialmente participando en ciertos grupos de seres vivos. En algunos organismos, la eliminación de los genes parece ser un motor evolutivo clave, lo que los convierte en modelos ideales para explorar este fenómeno.
Oicopleura Dioci: un perdedor exitoso
La Oicopleura dioica, un pequeño organismo planificado presente en todo el mundo, se convirtió en un modelo clave en nuestra genética y la Biodiversidad Instituto de Biodiversidad de la Universidad de Barcelona para estudiar la pérdida del gen. Pertenece a Applendicularia, subgrupos para primos cubiertos, más cercanos a la columna vertebral.
Durante su evolución, el genoma O. diocica se redujo drásticamente hasta menos de 70 megabasas, aproximadamente 50 veces menos que los humanos. Esta reducción incluyó una gran pérdida de genes, muchos de los cuales son vitales para otros animales, que el enigme evolutivo original hace O. diocicu.
Rompecabezas genético
Entre sus pérdidas más significativas de señales de ácidos de la red de señalización (RA), se expiran una vitamina crucial que es un derivado para el desarrollo embrionario. Esto establece preguntas clave: ¿Cómo se desarrolla O. dioca sin AR? ¿Qué influencia tiene esta pérdida en la evolución de otros mecanismos de desarrollo regulatorio?
Factor de crecimiento de fibroblastos humanos. CC sería
Para responder a esta pregunta, analizamos otra forma: factores de crecimiento de fibroblastos (FGF). Hace unos 600 millones de años, en pretensiones conjuntas, las computadoras portátiles, las pistas RA y FGF se equilibraron entre sí para definir los ejes del cuerpo del embrión. Ese equilibrio se dejó en todos sus descendientes ... excepto en Applendiculia. La desaparición de la entrega de RA en O. El Dioci convierte la ruta FGF en el modelo ideal para el estudio de los efectos evolutivos de la pérdida de genes.
Nuestra investigación reveló que, aunque O. diocica conserva la ruta FGF, también sufrió pérdidas de masa. De las ocho subfamilias originales heredadas del antepasado común de los cables, solo dos sobrevive: FGF9/16/20 y FGF11/12/13/14. Los primeros grupos son la validez crucial de los factores de señal extracelulares para el desarrollo embrionario, mientras que otros contienen factores intracelulares con funciones clave en el sistema nervioso.
Según las "menos" hipótesis, estas dos subfamilias pueden representar el conjunto mínimo de FGF necesarios en el cable, mientras que la pérdida de otras seis contribuyó a la evolución de características únicas. Por ejemplo, en otras audiencias, las subfamilias FGF7 / 10/22 y FGF8 / 17/18 regulan la metamorfosis, el proceso en el que las larvas, inicialmente nadan gracias a la cola, la perdieron y se transformaron en adultos. La pérdida de estas subfamilias adjuntas podría explicar por qué conservan la cola y mantienen el estilo de vida libre durante su existencia.
Nueva complejidad
La mayor sorpresa fue detectar que, además de ser los únicos sobrevivientes, FGF9 / 16/20 y FGF11 / 12/14 expandieron duplicaciones de genes al alcanzar un total de 10 genes. Durante el análisis de su estructura, las proteínas codificadas y sus expresiones de frases, observamos que cada gen ha ganado funciones únicas. En algunos casos, estas funciones están relacionadas con innovaciones evolutivas típicas de uso adicional; En otros, los genes duplicados tomarían el papel de la subfamilia perdida. En cualquier caso, nuestros resultados indican que los genes resultantes de esta expansión funcionalmente diversificados.
Por lo tanto, la pérdida de la mayoría de la subfamilia FGF, combinada con la expansión de dos sobrevivientes, parece explicar algunas adaptaciones evolutivas características de O. dioca. Esta forma coincide con otra recuperación sorprendente: a pesar de la reducción drástica de su genoma, O. diocica tiene más de 20,000 genes, una cifra comparable a ese ser humano y superior a otros túngos con genomas más grandes.
Menos pero más
Evolución de la familia de genes FGF en Oicopleuri dioica. Todas las subfamilias se pierden excepto FGF9 / 16/20 y FGF11 / 12/13 / 14, que se ha expandido a través de la duplicación de genes. El gen que es el resultado de la expansión diversificada, adquirió funciones únicas relacionadas con las innovaciones evolutivas O. dioca. Cristian Canestro, etc.
La evolución de la ruta FGF en las contribuciones respalda la hipótesis "menos es más": la pérdida de los genes facilitó su adaptación de evolución. Sin embargo, lejos de la simple reducción, la eliminación del gen se acompaña de expandir y diversificar a los preservados, creando una "nueva complejidad".
Este fenómeno es similar a lo que se observa en la evolución de los receptores olfactados en animales adaptados a varios entornos o en la diversificación de proteína de globina en mamíferos, lo que indica una forma recurrente en la naturaleza.
A partir de estos hallazgos, proponemos un modelo que expande la hipótesis "menos" que los contextos en los que la pérdida de genes aparece junto con la duplicación y la diversificación del gen sobreviviente. Lo llamamos "menos, pero más", señalar cómo la pérdida de genes puede abrir nuevas oportunidades evolutivas a través de la expansión funcional restante.
Este modelo identifica cuatro consecuencias principales: preservar antepasados, pérdida de funciones relacionadas con genes eliminados, intercambiar funciones entre duplicados de genes y genes perdidos y, finalmente, nuevas funciones después de la duplicación.
Lejos de la presentación de solo un proceso simplificado, la pérdida de genes puede actuar como un motor evolutivo afecta la reestructuración del genoma y la promoción de la innovación y la adaptación.
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