New
Genes Arise via Innovation,
Amplification,
Divergence
Dan I.
Andersson and Joakim Näsvall
Microbe—Volume 8, Number 4, 2013
La
pregunta, ¿Cómo se originaron los genes y Como se diversifican? Es remontarnos
hasta al menos 80 años atrás, hoy tenemos prácticamente las mismas preguntas
pero diferentes formas de contestarlas.
Según
Haldane y Muller, y sus primeros modelos, los nuevos genes surgen a partir de
duplicaciones y posteriores divergencias de las copias para adquirir nuevas funciones.
Los análisis
mas recientes de comparación genómica y bioquímica de la divergencia genética nos
dicen que es lo que puede influir en la catálisis, estructura e interacciones
funcionales con otras moléculas y proteínas. También los resultados dicen que
estos pueden formar nuevos genes a través de Protogenes transitorios, formados
a partir de la traducción de marcos de lectura abiertos, situados en las
secuencias de ADN no genético.
El
material genético bacteriano puede transferirse de una celula a otra por la transformación,
transducción o conjugación. La importancia de estos procesos como “motores de
la evolución y diversificación funcional” no se conoce, pero seguramente están involucrados
e implica una escala de tiempo.
Investigaciones
indican que las bacterias pueden adquirir funciones ya especificadas de otras
bacterias o bacteriófagos por la transferencia lateral de genes. El análisis de
este proceso se complica debido a problemas en la metodología, lo que hace difícil
identificar si se esta creando un gen internamente o si se importo de algún otro
organismo
.
A pesar
de que sabemos que los genes se duplican con relativa frecuencia, no sabemos
cual es su destino, probablemente se pierden o se inactivan. Los investigadores
han propuesto dos formas de resolver este problema. Uno de ello explica que los
genes duplicados son inicialmente redundantes, pero luego, uno de ellos
desarrolla nuevas funciones a través de la deriva génica en lugar de Selección.
La otra explicación para mantener los genes duplicados es por subfuncionalización,
en el cual ambas copias acumulan mutaciones leves, pero que afectan la función de
la copia, pero las dos copias juntas aun pueden realizar la función de la copia
original.
Muy comúnmente
se observa en todos los organismos cuando el crecimiento celular se restringe
por problemas como la presencia de una toxina, ausencia de nutrientes o por una
mutación, los cuales pueden ser resueltos por la sobreproducción de una función
de limitación, es decir, por la síntesis de mas de un agente desintoxicador o
nutriente transportador; Adaptable duplicación de genes / amplificación ( GDA )
puede permitir a los organismos escapar de estas restricciones de crecimiento.
Hace
algunos años Ulfar Bergthorsson propuso la inovacion-amplificacion, que es un
modelo de divergencia (IAD) para resolver los dilemas genéticos de los
organismos. Que dice que se permite a los
genes duplicados emerger con nuevas funciones, incluso cuando están bajo presión
para mantener la función original.
Una de
las partes centrales del modelo es que el gen ancestral tiene una débil innovación
o actividad secundaria en la que actúa la selección. Esto parece común pues se
ha demostrado que muchas enzimas y proteínas tienen estas actividades secundarias.
Un
cambio ambiental puede hacer que la selección actué a favor y aumente o se
amplifique la cantidad de genes de lo cual resulta en muchas copias la doble función
del gen. Una vez que la función secundaria es suficientemente mutada y
mejorada, las otras copias de la misma se pierden porque son inestables y
costosas; lo que resulta en genes hermanos donde uno codifica la actividad
original y la segunda la actividad secundaria “mejorada” hace mas eficiente el
trabajo.
Este
modelo fue probado con bacterias y otras pruebas, teniendo resultados
experimentales compatibles con el modelo
IAD.
No hay comentarios.:
Publicar un comentario