Los científicos del Trinity College de Dublín y la Universidad de Pittsburgh han descubierto que los genes de novo, genes que han evolucionado desde cero, son más comunes y más importantes de lo que se creía anteriormente.
Sus hallazgos aparecen en dos estudios, uno que aparecerá en eLife mañana [martes 18 de febrero de 2020], y uno que se publicó a principios de este mes en Comunicaciones de la naturaleza .
ADN, genes y huérfanos de novo
Con el tiempo, los genes cambian a través de mutaciones aleatorias. Algunos de estos cambios producen defectos graves y rara vez se transmiten a las próximas generaciones, otros tienen poco impacto y otros confieren ventajas significativas, que se ven favorecidas debido a la selección natural y terminanse transmite a las generaciones futuras. Esta es la principal fuente de novedad genética y la diferencia entre los organismos. Sin embargo, la novedad genética también puede ser generada por genes totalmente nuevos que evolucionan desde cero.
en el eLife estudio, los científicos idearon una forma de evaluar con qué frecuencia los genes parecen evolucionar desde cero. Sus resultados fueron sorprendentes.
Explicando los genes de novo, primer autor del artículo, Nikolaos Vakirlis, Trinity, dijo: "La mayoría de los genes en un genoma tienen 'primos' en los genomas de otras especies; genes compuestos de secuencias de ADN similares que, una vez traducidasen proteínas, realizan funciones similares. Sin embargo, algunos genes son únicos y solo se pueden encontrar en una única o pequeña cantidad de especies estrechamente relacionadas. Llamamos a estos 'genes huérfanos' porque parecen no tener parientes y a menudo son responsables decaracterísticas y habilidades de los organismos. Por ejemplo, un gen que es único para los bacalaos que viven en el Ártico les permite sobrevivir en temperaturas bajo cero ".
Sin embargo, los genes huérfanos plantean un problema evolutivo difícil. No se parecen a otros genes, entonces, ¿de dónde vienen? Una idea es que pueden originarse aparentemente de la nada: a largo plazo, escalas de tiempo evolutivas, puede surgir un gen completamente nuevode novo fuera de una región del genoma que se compone de ADN basura. Alternativamente, con suficiente tiempo, dos genes 'primos' pueden divergir tanto que ya no podemos identificar la relación entre ellos. Por lo tanto, un gen puedeLa mirada parece ser huérfana sin haber surgido realmente de novo.
Un nuevo enfoque para evaluar la frecuencia del gen de novo
Durante mucho tiempo, los científicos pensaron que la mayoría de los genes huérfanos eran simplemente casos de 'familiares desaparecidos', lo que podría explicarse por la divergencia de las secuencias a través de mutaciones durante la evolución. La nueva investigación sugiere que este no es el caso.
Aoife McLysaght, profesor de genética en el Trinity College de Dublín, dijo: "Para nuestra sorpresa, a lo sumo, alrededor de un tercio de los genes huérfanos resultan de la divergencia. Entonces, a su vez, esto sugiere que la mayoría de los genes únicos en las especies que observamosson el resultado de otros procesos, incluida la aparición de novo, que por lo tanto es mucho más frecuente de lo que los científicos pensaban inicialmente ".
¿Son importantes los genes emergentes de novo?
En la segunda investigación, publicada recientemente en una revista líder Comunicaciones de la naturaleza , los científicos buscaron una respuesta a la pregunta obvia: ¿son importantes los genes emergentes de novo?
Esto puede parecer una pregunta paradójica porque no se esperaría que algo que aún no ha surgido completamente en el mundo de la evolución sea demasiado importante. Después de todo, ¿cómo puede un gen que nunca se usó antes aparecer repentinamente y desempeñar un papel importante??
Esta paradoja puede resolverse si los genes emergentes tienen un alto potencial para ser beneficiosos para el organismo. Por lo tanto, aunque se espera que no jueguen un papel particular en su forma actual, los cambios aleatorios que afectan sus secuencias o aumentan la cantidad de proteína que producencuando se traduce debería conducir a efectos beneficiosos.
Los científicos probaron si esta hipótesis puede ser cierta haciendo una serie de experimentos biológicos y computacionales utilizando levadura de panadería como organismo modelo. Y cuando permitieron artificialmente que las secuencias emergentes se expresen a niveles más altos de lo que son naturalmente, las células tendieron acrecer más rápido
Es importante destacar que el crecimiento no se mejoró al sobreexpresar genes establecidos. Por lo tanto, las secuencias emergentes tienen el potencial de ser importantes para las células
Anne-Ruxandra Carvunis, Ph.D., profesora asistente de biología de sistemas computacionales en la Universidad de Pittsburgh, dijo: "El orden parece algo difícil de lograr, pero nuestros resultados son completamente opuestos a eso. Encontramos ese orden simpleestá desenfrenado en todas partes del genoma. La propensión a crear formas simples que sean estables ya está ahí, esperando ser expuesta. El nacimiento del gen de novo se está volviendo cada vez menos misterioso a medida que entendemos mejor la innovación molecular ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Trinity College de Dublín . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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