Evolución molecular, biología evolutiva, Diapositivas de Biología evolutiva

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Unidad 7

Evolución molecular

1859 × 1024 Filogenia: Hipótesis de relación ancestro-descendiente(s), con base en caracteres compartidos (morfológicos, biogeográficos, genéticos- moleculares). Árbol filogenético: Representación de la filogenia, a partir de la distribución de los caracteres.

60’s - 70’s

Filogenetica.org

Hibridación del ADN

1) Separación (desnaturalización por temperatura)

2) Reasociación (hibridación)

Electroforesis en gel

Técnica empleada para separar moléculas, con base en diferencia de potencial eléctrico.

• Moléculas: proteínas y/o ácidos nucleicos.
• Matriz: gel poroso (acrilamida, etc.).
• Separación: por fuerza electromotriz que desplaza las moléculas a través del gel.
• Las moléculas se mueven a diferentes velocidades: hacia el cátodo, si están cargadas positivamente, y hacia el ánodo, si están cargadas negativamente.

PCR (polymerase chain reaction): reacción en cadena de la polimerasa

Técnica con la que se obtiene un gran número de copias de un fragmento de ADN particular (“molde”).

• Esta técnica sirve para amplificar un fragmento de ADN, para su posterior análisis.
• Involucra una desnaturalización inicial del ADN por temperatura).
• Después una etapa de hibridación del ADN desnaturalizado con ADN cebador (aquel con que se desee comparar)
• Se elonga la cadena doble, por acción de la polimerasa.
• Instrumento: termociclador.

La evolución (mutación, sustitución) de las moléculas que constituyen ADN y/o

proteínas (nucleótidos y aminoácidos) son constantes:

Aplicaciones de los caracteres moleculares

• Como evidencia de la evolución (filogenias)
• Para clasificaciones taxonómicas:
  1. Los caracteres utilizados se basan en la estructura de los genes o de proteínas.
  2. Estos caracteres permiten cuantificar las similitudes y diferencias entre especies Moléculas informacionales =caracteres homólogos moleculares =marcadores filogenéticos No dependen de las condiciones ambientales, son propias de un grupo (compartidas) y se mantiene “inalterable” desde su aparición.

Teoría neutral de la evolución molecular Motoo Kimura (1968) Thomas H. Jukes y Jack Lester King (1969)

• “La Hipótesis de la Mutación Neutral y la Deriva Azarosa”
• La tasa de evolución molecular es igual a la tasa a la cual se producen las mutaciones en todo el ADN.
• Elevadas tasas de mutación (puntuales y duplicaciones)
• ¿Cómo es posible que de hecho se estimaran proporciones tan altos de mutación y que no se expresara una variabilidad que correspondiera? R= Las mutaciones son selectivamente neutras.
• Mutaciones fijadas al azar por Deriva génica
  • “Evolución no darwiniana”
  • La tasa de evolución molecular era compatible con la tasa de evolución a nivel de individuo (organísmica).
  • Las mutaciones que se consideraran debían ser las del ADN satélite.
  • La mayoría de las mutaciones a nivel molecular no eran neutras (solo entre 5 - 10 %), sino deletéreas.
  • Mutaciones fijadas por una fuerza estocástica.

Teoría neutral sensu Kimura Observaciones:

1. Para una proteína, la tasa de sustitución de un aminoácido por otro, parece ser igual en distintos linajes.
2. Estas sustituciones ocurren al azar.
3. La tasa total de cambio (en el ADN) era muy alta: 1 nucleótido/ 1 genoma/ 2 años (para mamíferos).
4. Gran variabilidad genética, debida a polimorfismos proteínicos (sin efectos fenotípicos visibles). Conclusiones:
5. La mayoría de las sustituciones nucleotídicas son neutras.
6. Los polimorfismos proteínicos son selectivamente neutros.
7. La permanencia de estas variantes neutras depende del azar, más que de la selección natural “Neutro” = igualmente eficaz que el nucleótido/gen/proteína original

El tiempo necesario de fijación = 4Ne (generaciones) 4Ne = tamaño efectivo de la población

Reloj molecular

• Es un análisis para estimar la divergencia entre dos especies (linajes).
• Considerando que la tasa de sustituciones moleculares son constantes, se puede deducir el tiempo transcurrido, a partir del número de diferencias entre dos secuencias de ADN.
• Zuckerkandl y Pauling ( 1962 ) observaron que la cantidad de diferencias en los aminoácidos de la hemoglobina era igual a la tasa evolutiva de divergencia basada en el registro fósil.
• Se concluyo que la tasa de cambio evolutivo de cualquier proteína específica era aproximadamente constante a lo largo del tiempo, entre diferentes linajes. ESTO NO SIEMPRE OCURRE.

Tomado de Meléndez-Hevia, et al ., 1997.

Consideraciones para refutar

• La evolución (mutación, sustitución) de las moléculas que constituyen ADN y/o proteínas (nucleótidos y aminoácidos) son “constantes” (esto no siempre puede observarse en la evidencia molecular).
• En general, la variación (transiciones y transversiones) de un ácido nucleico es más rápida y estable que en una proteína.
• En las proteínas, las probabilidades de sustitución incrementan ya que existen 20 aminoácidos involucrados en la constitución orgánica de los seres vivos.
• Las proteínas poseen una zona funcional y una zona no funcional. Las mutaciones suelen ocurrir más frecuentemente en la zona no funcional.
• Solo cuando una proteína logra una estructura óptima, entonces los cambios que se acumulen serán neutros.
• Los cambios neutrales se producen a nivel molecular, no a nivel macroscópico.