Los genes nuevos no son tan raros

Imprimiendo un análisis de ADN
Es más fácil copiar algo que desarrollar algo nuevo. Un principio que se creyó durante mucho tiempo y que se aplica también a la evolución de los genes. De acuerdo con esto, la evolución copia genes existentes y entonces se asignan nuevas tareas a las copias. Sin embargo, los científicos del Instituto Max Planck de Biología Evolutiva en Plön han revelado ahora que los nuevos genes se forman a partir de cero frecuentemente. Sus análisis en genes de ratones, seres humanos y peces han demostrado que los genes nuevos son más cortos que los antiguos y más simples en estructura. Estas y otras diferencias entre los genes jóvenes y viejos indican que nuevos genes también se pueden formar completamente a partir de regiones del genoma correspondientes a zonas no codificantes anteriormente. Por otra parte, los nuevos genes a menudo utilizan elementos reguladores existentes en otros genes antes de originarse.

Cuando los científicos descifraron los primeros genes, hicieron un descubrimiento sorprendente: variantes similares de muchos genes se encuentran en organismos muy diferentes. Este resultado puede explicarse por el hecho de que la evolución utiliza genes existentes y los adapta para la realización de nuevas tareas. La copia de genes juega aquí un papel importante. Se realizan copias de un gen y se incorporan en el genoma. La evolución puede experimentar con estas copias, mientras que el gen original puede seguir cumpliendo su función en su forma inalterada. Los genes completamente nuevos son muy raros atendiendo a este modelo.
Rafik Neme y Tautz Diethard del Instituto Max Planck de Biología Evolutiva han refutado esta idea. En base a los primeros indicios de la existencia de genes individuales completamente nuevos, analizaron más de 20.000 genes de ratón y rastrearon sus orígenes. Según sus resultados, los genes que surgieron más tarde en la evolución son a menudo más cortos que los «viejos». Además, los genes más jóvenes tienen menos exones y un menor número de dominios proteicos. Este hallazgo contradice la opinión generalmente aceptada: «Si los nuevos genes son copias de los antiguos, una correlación de este tipo entre la longitud y la edad no se esperaría. Sin embargo, un gen joven necesita tiempo para adquirir los exones e intrones adicionales. Así, los genes se hacen más largos con el tiempo y se componen de varios exones e intrones «, explica Rafik Neme. Análisis de genes pertenecientes a pez cebra, espinoso y de genes humanos han confirmado las correlaciones descubiertas en los ratones.

Los investigadores estudiaron también otra manera mediante la cuál los genes nuevos pueden surgir a partir de genes existentes: a través de un cambio en el marco de lectura. El marco de lectura genético abarca tres letras consecutivas del alfabeto genético. Cada uno de estos tripletes representa un aminoácido que se traduce a partir del código genético. Si este marco de lectura se desplaza, surgen nuevas combinaciones de tripletes y el gen se traduce en aminoácidos completamente diferentes. «Hemos encontrado varios casos en que los genes se sobrescriben debido a un cambio en el marco de lectura,» dice el Doctor Neme. Un ejemplo de esto es el gen Hoxa9, un gen que controla el desarrollo embrionario. En los roedores y primates, este gen se expresa en marcos de lectura distintos.

Tabla correspondiente al código genético.
Tabla correspondiente al código genético. Pulsar para agrandar.

De acuerdo con las conclusiones de los investigadores del Instituto Max Planck, alrededor del 60 por ciento de los genes provienen de nuestros ancestros unicelulares en la primera fase de la evolución. A partir de ahí se han añadido un gran número de nuevos genes, particularmente durante la llegada de innovaciones evolutivas fundamentales: por ejemplo, en la transición de organismos unicelulares a organismos pluricelulares y en la aparición de los vertebrados. Un número especialmente alto de nuevos genes también se formaron después de la escisión de otros roedores de su ancestro común: el ratón. Curiosamente, los científicos sólo encuentran unos pocos lugares en los cromosomas en que los genes nuevos se acumulan. De hecho, son distribuidos uniformemente a lo largo de todo el genoma. Una de las pocas excepciones es un grupo de genes en el cromosoma 14 que controlan la actividad de las neuronas, entre otras cosas.

Los nuevos genes surgen de la nada en el curso de la evolución con frecuencia. Se forman en «secciones libres de genes» del genoma, entre los genes antiguos. A menudo, esto requiere sólo cambios mínimos. «Por ejemplo, los genes necesitan unos elementos conocidos como promotores que controlan su actividad. Parece que los promotores de los nuevos genes pueden pertenecer a otros genes y utilizarlos para sus propios fines», explica Diethard Tautz, Jefe del Departamento de Genética Evolutiva del Instituto Max Planck de Biología Evolutiva.

De nuevo se va comprendiendo mejor la genética y los mecanismos que permiten la evolución de las especies. Curiosa la importancia de las zonas no codificantes del genoma ¿verdad?.

Referencias: Neme, R. and Tautz, D. Phylogenetic patterns of emergence of new genes support a model of frequent de novo evolution, BMC Genomics 2013, 14:117. doi:10.1186/1471-2164-14-117

Este post participa en la XXII edición del Carnaval de Biología, que hospeda @CEAmbiental en su blog Consultoría y Educación Ambiental.
BIOCARNAVAL-edición-XXIII

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El eslabón perdido entre el mono y la comunicación humana

Esto está chupao
Una de las preguntas que recuerdo al estudiar aquella asignatura llamada Antropología era cuando los humanos comenzaron a utilizar el lenguaje para comunicarse. La Doctora Anna Roberts, de la universidad de Stirling (Reino Unido), ha identificado entre 20 y 30 gestos manuales utilizados por una comunidad de chimpancés salvajes que utilizan para comunicarse unos con otros en una serie de actividades que incluyen la lactancia, la alimentación, el sexo, la agresión y la defensa. Al menos un tercio de estos gestos son compartidos con los seres humanos y estas similitudes nos pueden ayudar a descubrir cómo evolucionó el lenguaje en los seres humanos.

Los chimpancés utilizan gestos con los brazos para hacer señas, para pedir que los demás pasen los alimentos y aplauden con sus manos para expresar emoción.
Este estudio demuestra lo cercanos que nos encontramos de los chimpancés en cuanto a la comunicación se refiere y, por lo tanto, el ancestro común entre ambas especies ya tenía estas capacidades comunicativas como bien dice la Dra. Roberts: «Los chimpancés utilizan estos gestos intencionadamente para provocar una respuesta en otros chimpancés y pueden ser el eslabón perdido entre el mono y la comunicación humana. Ahora sabemos que estos gestos ya debían haber estado en el repertorio de nuestro ancestro común y podrían haber sido el punto de partida para la evolución del lenguaje. Además, estos gestos manuales que desarrollan los chimpancés son controlados por las mismas estructuras cerebrales que se encargan del habla en el cerebro humano.»
comparativa de tamaño entre el cerebro de un ser humano y el de un chimpancéA lo largo de toda su investigación, la Dra. Roberts ha descubierto que no sólo son capaces de desarrollar estos gestos y comprenderlos sino que tienen la capacidad de conocer las intenciones de cierto individuo por cómo actúa. Como cuando nosotros decimos que somos capaces de leer la mente por cómo actúa una persona. Vamos, que ya existen «mentalistas» entre los chimpancés, lo que hace más fascinante todo el trabajo realizado en tierras inglesas.
Desde siempre a los biólogos nos ha fascinado esa distinción que existe entre los seres humanos y otras especies animales con respecto al lenguaje. Y esto no es sólo a nivel científico. Sólo hay que observar que la gran mayoría de las historias fantásticas y dibujos animados que se desarrollan para el entretenimiento de niños (y mayores…;D) se basan en dar un «toque humano» a animales. Nuestro lenguaje nos permite cooperar, aprender unos de otros y crear una sociedad cohesionada. Ninguna otra especie tiene un sistema tan complejo y flexible de comunicación, pero se sabe muy poco acerca de cómo llegamos a tener el lenguaje.
Para terminar la Dra. Roberts advierte que «si los chimpancés aprenden la estructura precisa de los gestos de los demás, esto significa que las habilidades cognitivas fundamentales necesarias para la evolución del lenguaje ya están presentes en nuestros parientes vivos más cercanos.»
Alucinante. ¿Recordáis aquel artículo en el que explicaba la sofisticación de la mente de los grandes simios? Pues ante estas evidencias, si las anteriores eran pocas, a ver quien es el ser inteligente que sigue separando la realidad de ficciones con donaciones de costillas y manos divinas. En fin.

Referencias: Universidad de Stirling

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Un mundo desconocido

Para los amantes del método científico creo que podéis pasar un buen rato con lo que os voy a presentar. Se trata del último episodio del podcast Decadencia Occidental, donde nos presentan (porque, al menos en mi caso, fue algo «exótico») «Mundo Desconocido» (punto com). Chemtrails, la extraña e INCOHERENTE evolución humana, los planetas huecos y algún que otro tema más son tratados aquí. Simplemente seguro que os hace pasar un buen rato. Yo me he reído bastante, aún sabiendo que hay gente que se cree estas cosas.
A parte del sentido común que caracteriza al podcast y que sirve sobradamente para desmontar todas estas conjeturas, Rubén, Óscar y Nacho se han servido de Carles y Óscar del podcast Geocastaway para opinar sobre las afirmaciones de la teoría de la tierra hueca. Además, yo también doy mi opinión sobre esa «interesantísima» teoría sobre la falsa evolución humana (ojo! que explica la aplicación de ingeniería genética por unos extraterrestres/dioses) y que tira por tierra nuestra coherencia científica con gran sabiduría (por no decir imaginación desbordante). Me hubiera gustado enviarles un audio, pero no tengo tiempo ni para enchufar el micro.
Si queréis pasar un buen rato, escuchad el podcast. Tomadlo a cachondeo, aunque haya detrás un gran número de seguidores de este individuo dando palmas. Si tenéis alguna opinión al respecto, ya sabéis cómo comentar. También podéis comentar en la entrada del podcast. (por cierto, no he puesto el enlace directo a dicha «web desconocida» porque no creo que tenga mérito alguno visitarla mediante este blog).

Enlace a Decadencia occidental

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Ineficacia del funcionariado como lastre evolutivo

Rectorado de León
Como este blog se basa en la experimentación y la experiencia, espero que esto sirva para los venideros universitarios porque a los que ya hemos pasado por el aro de todo lo que hacen (más bien no hacen) los funcionarios de las universidades, todo esto lo sabemos muy bien. En fin, en este artículo me quería referir a lo mal que te hacen pasar los funcionarios trabajadores de la Universidad. Esos que, en cuanto tienen que hacer un trámite que requiera un esfuerzo mayor al de hacer clic dos o tres veces en su grandísima y complicada interfaz tipo suite de ofimática y más de tres casillas para rellenar lanzan suspiros y te miran mal. Esos que, aún siendo tú un licenciado con un currículo bastante amplio y que te estás partiendo el culo por un sueldo mil eurista (si llega), no son capaces de tratarte de usted. Vaya por Dios!, menudo esfuerzo. A mi me han enseñado desde pequeño a tratar a las personas con educación y ni por asomo se me ocurre tutear a alguien que no conozco de primeras en el ámbito laboral. Ya se que soy un tiquismiquis, pero el respeto empieza por el ejemplo y las generaciones venideras están perdiendo ambos. Volviendo a las personas que deben tramitar los papeleos, pocas son las que te dicen buenos días antes de que tú lo digas o que te atienden con una sonrisa. No se si se creerán que todos los papeleos son para putearles, pero eso parece desde fuera. Eso sí, como conozcas a alguien del entorno y «marujees» un rato, tienes abiertas todas las puertas. Curioso ¿verdad?. Esos trabajadores que tienen como norma hora y media de café sin contar los pitillos o las visitas a las amigas/os de turno…ains!!. Os lo explico con un ejemplo práctico: aquí, en León, el rectorado (que es el lugar donde se debe tramitar todo el papeleo) se encuentra tal que a 45 minutos a toda castaña andando, 25 minutos si vas en bus y 13 minutos en bici (sí, lo tengo cronometrado). Bien, si se trabaja en el campus y más como yo en un laboratorio, tienes que diseñar tus proyectos con días de antelación en ocasiones para tener un tiempo para tramitar papeleos. (NOTA: me refiero a papeleos que estén fuera del correo interno, que menos mal, funciona relativamente bien para cosas que se responsabilizan ELLOS). Pues tienes que saber de antemano quién te tiene que atender para estimar cuándo toma el café y si fuma o no. Y si tiene un colegueo más que desarrollado para añadir sorpresas. Es fantástico. Y luego te suspiran, resoplan, miran mal, no te respetan y, por supuesto, no se esforzarán ni para hacer una fotocopia (a no ser de que apliques tácticas de integración social, marujeo…etc.).
No creo que se hayan parado a pensar alguna vez en lo que pasamos los verdaderos currantes para que estas personas tan ineficaces trabajen. Irónico.
Y todo esto tan sólo para la primera fase de los papeleos, porque la inoperancia en cuanto a revisiones de solicitudes, registros, reclamaciones y demás deberían revisarse con calma y yo no tendría espacio en el servidor para decir todo lo que se después de muchos años.
De todas formas, a todos los que empiecen con papeleos los recomiendo que tengan la mente en blanco cuando se enfrenten al funcionariado, si son irascibles por naturaleza que escuchen o vean antes de ir algo que les haga sonreir y que, si se tiene un día malo mejor dejar la visita para otro momento si es posible. Yo tengo amigos funcionarios y creo que en la Universidad se acentúa el problema. Soy tajante en esto pero es una verdad como un templo: sobran la mitad de esas personas y a la otra mitad habría que revisarlas. Y si no, id a la hora de fichar, contad a las personas que entran a trabajar, seguidlas a su puesto y luego repetid la operación a las 12 de la mañana. Sería un estudio estadístico con resultados bien conocidos.
Bueno, tengo la ligera esperanza que la selección natural acabe con ciertas cosas y que la genética me ayude un poco para eliminar de la evolución a esta raza que es muy pero que muy inferior a la media. Menuda afirmación más radical pensaréis, pero nada más lejos de la realidad. El avance científico se debe motivar y ayudar en la medida de lo posible y estos individuos están siendo un lastre que implica un retraso en el avance científico. Y creo que la ciencia tiene un cierto peso en nuestra forma de evolucionar, ¿no creéis?.
Espero no compartir con muchos esto que acabo de exponer, pero me da que hay cierta «clonación» en esto del funcionariado.

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Estudios sobre evolución de las plantas

Un estudio que aparece «on line» en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS), revela 100 millones de años de evolución a través de un extenso análisis de genomas de plantas. Se dirige a uno de los momentos importantes en la evolución de la planta, cuando los antepasados de la mayoría de las plantas con flores del mundo se dividió en dos grupos principales.
Juntos, los dos grupos representan casi el 70 por ciento de todas las plantas con flores y se parte de un clado conocido como Pentapetalae, lo que significa cinco pétalos. Comprender cómo se relacionan estas plantas podría ayudar a comprender mejor a los ecólogos cuáles especies son más vulnerables a los factores ambientales, como el cambio climático.
Poco después de que los dos grupos se separasen, comenzó una explosión de nuevas especies que duró 5 millones de años. Este estudio muestra cómo las especies están relacionadas y arroja más luz sobre el surgimiento de plantas con flores, un fenómeno evolutivo descrito por Charles Darwin como un «misterio abominable».
Pentapetalae tiene una diversidad enorme y contiene casi todas las plantas con flores. Los dos grandes grupos de este gran conjunto fueron separados entre 111 millones y 98 millones de años y ahora representan más de 200.000 especies. Uno de estos grupos incluye el hibisco, robles, el algodón y rosas. El otro, incluye a la menta, azaleas, cerezos silvestres y girasoles.
Los primeros estudios fueron limitados por la tecnología ya que participan sólo cuatro o cinco genes. Esos estudios coincidían con los resultados encontrados en el nuevo estudio, pero «carecían de apoyo estadístico», dijo el co-autor del estudio Pam Soltis, profesor distinguido de la Florida y perteneciente al Museo de Historia Natural de la sistemática molecular y genética evolutiva.
El nuevo estudio analizó 86 secuencias completas del genoma de plastidios(también llamados plastos) de una amplia gama de especies de plantas. Plastidios son el componente celular de las plantas responsables de la fotosíntesis.
Análisis genéticos previos de Pentapetalae no desentrañan las relaciones entre las especies vivas, lo que sugiere que las plantas se separaron rápidamente hace más de 5 millones de años.
La secuenciación del genoma en plantas lleva más tiempo que en el caso de los animales ya que el ADN de los plastidios es aproximadamente 10 veces más grande que el ADN mitocondrial utilizados en el estudio de los genomas de animales. Pero las mejoras continuas en las tecnologías de secuenciación de ADN están permitiendo a los investigadores analizar grandes cantidades de datos más rápidamente (recordad todo lo que os he contado antes sobre secuenciadores y los next generation sequencing methods).
El estudio proporciona un marco importante para seguir investigando las relaciones evolutivas, proporcionando una imagen mucho más clara de la profunda divergencia que llevó a la división dentro de las plantas con flores, que dio lugar a la especiación de las dos ramas separadas.
Finalmente, los investigadores esperan cierta coincidencia entre estos estallidos de evolución con fenómenos geológicos y climáticos en la historia de la Tierra.
Bueno, espero que os haya gustado.

Fuente: PNAS

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Plantas, evolución, sexo y el árbol de la vida

Las plantas evolucionan, como el resto de los seres vivos, pero su evolución se diferencia notablemente de la que acostumbramos a estudiar en los animales. Se puede descargar la entrevista con D. Pablo Vargas Gómez, investigador científico en el Real Jardín Botánico, en Madrid, directamente o mediante la suscripción al podcast Hablando con científicos, cuyo feed lo podéis descargar desde la página Podcasting del blog.

Enlace al archivo mp3 de la entrevista.

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