Evolución Molecular
La evolución molecular estudia cómo las secuencias de ADN, ARN y proteínas cambian a lo largo del tiempo evolutivo, y los roles relativos de la mutación, la deriva y la selección en su conformación.
Definition
La evolución molecular es el estudio de las tasas, patrones y procesos de cambio en las macromoléculas biológicas, principalmente las secuencias de ácidos nucleicos y proteínas. Busca explicar la variación y divergencia de secuencias observadas en términos de mutación, deriva genética y selección natural.
Scope
Esta área cubre los procesos que rigen el cambio en las secuencias moleculares: las teorías neutral y casi neutral que enmarcan gran parte del cambio molecular como deriva, la detección de selección adaptativa en genes y proteínas, las tasas y patrones de sustitución, y la evolución de genomas completos, incluyendo su tamaño, estructura y contenido.
Sub-topics
Core questions
- ¿Qué fracción del cambio molecular es impulsada por la deriva versus la selección?
- ¿Cómo varían las tasas de sustitución entre sitios, genes y linajes?
- ¿Cómo se puede detectar la evolución adaptativa en secuencias moleculares?
- ¿Cómo evolucionan el tamaño, la estructura y el contenido génico del genoma?
Key theories
- Teoría neutral de la evolución molecular
- La mayoría de las sustituciones moleculares y gran parte de la variación existente son selectivamente neutrales y están gobernadas por la deriva, lo que convierte al modelo neutral en la hipótesis nula esencial para la evolución molecular.
- Teoría casi neutral
- Las mutaciones ligeramente deletéreas se comportan como efectivamente neutrales o son eliminadas dependiendo del tamaño efectivo de la población, vinculando las tasas de sustitución a la demografía y refinando el marco neutral.
Mechanisms
La evolución molecular procede mediante la fijación de mutaciones a lo largo de las generaciones. Las mutaciones neutrales se fijan a una tasa igual a la tasa de mutación, independientemente del tamaño de la población, mientras que las mutaciones deletéreas suelen ser eliminadas y las beneficiosas ocasionalmente son llevadas a la fijación por selección. Las tasas de sustitución varían con la restricción funcional, por lo que los sitios sinónimos y los pseudogenes evolucionan más rápido que los sitios codificantes restringidos. Las comparaciones de las tasas de sustitución sinónimas y no sinónimas, y los contrastes de polimorfismo con divergencia, permiten inferir la selección. A escala genómica, procesos como la duplicación génica, la actividad de elementos transponibles y el reordenamiento dan forma al tamaño, la estructura y el contenido génico.
Clinical relevance
El análisis evolutivo molecular identifica regiones funcionalmente importantes y de rápida evolución en patógenos y genes inmunes del huésped, guía la interpretación de la conservación en secuencias asociadas a enfermedades y rastrea la evolución de la resistencia y la virulencia.
History
La evolución molecular surgió en la década de 1960 con las comparaciones de secuencias de proteínas y luego de ADN, el reloj molecular y la teoría neutral de Kimura, que desató el debate neutralista-seleccionista. La teoría casi neutral de Ohta la refinó, y desde la era genómica el campo se expandió a análisis de selección a escala de genoma completo y de población.
Debates
- Visiones neutralistas versus seleccionistas
- Cuánto de la variación y divergencia molecular refleja la deriva neutral versus la selección positiva y equilibradora ha sido el debate central del campo desde la década de 1960 y ahora se prueba con datos a escala genómica.
Key figures
- Motoo Kimura
- Tomoko Ohta
- Masatoshi Nei
- Carl Woese
Related topics
Seminal works
- kimura1983
- ohta1973
- saetreRavinet2019
Frequently asked questions
- ¿La teoría neutral niega la selección natural?
- No. La teoría neutral acepta que la selección impulsa la adaptación, pero argumenta que la mayoría de las sustituciones moleculares y los polimorfismos son selectivamente neutrales y están gobernados por la deriva genética.
- ¿Por qué algunas partes del genoma evolucionan más rápido que otras?
- Porque están bajo una restricción funcional más débil; los sitios donde los cambios tienen poco o ningún efecto sobre la aptitud, como las posiciones sinónimas y los pseudogenes, acumulan sustituciones más rápido que los sitios funcionalmente importantes.