La evolución molecular

LA EVOLUCIÓN MOLECULAR.

* La genética es la ciencia de los genes, de la herencia y la variación de los organismos. Se puede dividir en tres ramas: Clásica o mendeliana, que hace referencia al estudio de los cromosomas y los genes, y de cómo se heredan de generación en generación; Molecular, que estudia el ADN, su composición, función y la manera en que se duplica; Evolutiva, que se preocupa del comportamiento de los genes en una población.

* La evolución molecular (Li, Wen-Hsiung, 1997) comprende dos áreas de estudio: la evolución de macromoléculas y la reconstrucción de la historia evolutiva de genes y organismos, también conocida como filogenia molecular, dos disciplinas que están muy relacionadas entre sí, aunque sean campos de estudio independientes. La primera área incluye las tasas y patrones de cambio en el material genético y sus productos codificados a lo largo del tiempo evolutivo y los mecanismos reponsables de estos cambios, su objetivo es aclarar las causas y efectos de los cambios evolutivos en moléculas. La filogenia molecular, utiliza los datos moleculares como herramienta de trabajo para reconstruir la historia evolutiva de organismos y macromoléculas.

El estudio de la evolución molecular tiene sus raices en la genética de poblaciones y la biología molecular. La genética de poblaciones es la rama de la genética que estudia la distribución y evolución genética entre los individuos de una o varias poblaciones bajo la influencia de diferentes procesos evolutivos, como la selección natural, deriva genética, flujo genético o migración, recombinación y mutación; uno de los objetivos de la genética de poblaciones es encontrar los procesos que conducen a la evolución de las especies (wikipedia.org/).

La biología molecular es el estudio de la biología a nivel de las moléculas. Este campo está relacionado con otras áreas como la genética y la bioquímica. Principalmente, intenta comprender las interacciones entre los diferentes sistemas de una célula, incluyendo la relación entre la síntesis de proteinas de ADN y ARN, así como la regulación de estas interacciones.

* La filogenia estudia la historia evolutiva y las relaciones genealógicas de las razas o cepas. Las comparaciones de secuencias de ADN y de proteinas gracias al desarrollo de las técnicas de la biología molecular y la genómica, junto con el estudio comparativo de fósiles y otros restos paleontológicos, generan la información necesaria para el análisis filogenético.

* Un concepto básico de la biología es que toda la vida proviene de un origen común que ha seguido el proceso de evolución. Según la cronología, diferentes echos tuvieron una gran relevancia. En 1859 Charles Darwin publicó El Origen de las Especies, planteó la teoria de la evolución. En 1865 Gregor Mendel publicó su trabajo, estudiaba como se heredaban las características de padres a hijos. A principios del siglo XX Thomas Hunt Morgan demostró que los genes formaban parte de los cromosomas y Alfred Sturtevant creó el primer mapa genético de un cromosoma. En 1931 se descubre que la causa de la recombinación es el entrecruzamiento. El año 1941 se demostró que los genes codifican para proteinas y el 1944 que el ADN es el material genético, etcétera.

Paralelamente a los descubrimientos de la genética, la evolución molecular también tuvo sus orígenes a finales del siglo XIX y principios del siglo XX, donde, mediante estudios de inmunoquímica se observaron  reacciones  serológicas cruzadas más intensas así como más relacionados estaban los organismos. La primera proteina secuenciada fue la insulina, y a mediados de los años 50 ya se habían acumulado una gran cantidad de proteinas secuenciadas. Los datos demostraban que la sustitución aminoacídica no ocurría al azar entre diferentes regiones de una proteina; y también que, la mayoría de sustituciones aminoacídicas encontradas en la misma proteina en diferentes especies, no parecían tener un efecto significante en sus actividades biológicas, mientras que un número pequeño de aminoácidos diferentes podían dar lugar a grandes diferencias en las actividades biológicas de dos proteinas diferentes pero relacionadas. En 1953 James D. Watson y Francis Crick observaron que la estructura del ADN es una doble hélice, y en 1958 Meselson y Stahl demostraron mediante un experimento que la replicación del ADN es semiconservativa.

1960 fue un período de rápido progreso y gran controversia en la evolución molecular. Estudios comparativos de secuencias sugieren que el ratio de sustitución de aminoácidos en proteinas era aproximadamente el mismo entre diferentes linajes de mamíferos (Zuckerhandl and Pauling 1962, 1965; Margoliash 1963), y en 1965 se propuso la Teoría del Reloj Molecular, donde el ratio de evolución molecular es aproximadamente constante en la evolución de linajes, de manera que es posible una estimar la divergencia entre especies y reconstruir relaciones filogenéticas entre organimos. Esto causó un gran impacto en el desarrollo de la evolución molecular. Toda esta controversia dio lugar a un fuerte apoyo de la hipótesis de la mutación neutral (Kimura, 1969), donde se defendía que la mayoría de mutaciones son selectivamente neutras; a nivel molecular, la gran parte de los cambios evolutivos son debidos a la deriva genética de mutaciones selectivamente equivalentes.

La deriva genética es un fuerza evolutiva que actúa junto co la selección natural cambiando las características de las especies en el tiempo. Como la selección, actúa sobre las poblaciones, alterando la frecuencia de los alelos y la predominancia de los caracteres sobre los individuos de una población, y cambiando la diversidad del grupo. Los efectos de la deriva se ven incrementados en poblaciones de pequeño tamaño, como puede ocurrir en el efecto de cuello de botella, y resultan en cambio que no son necesariamente adaptativos.

Las décadas de 1960 y 1970 fueron años de gran avance en estudios de filogenética molecular, la gran acumulación de secuencias dió lugar a los estudios de reconstrucción de árboles filogenéticos y el desarrollo de estos métodos.

Los científicos generalmente están de acuerdo en que la selección natural genera muchas de las disparidades morfológicas, de comportamiento y fisiológicas entre especies por el proceso de adapatación (Endler 1986; Harvey and Pagel 1991). Aún así, no existe un acuerdo en el grado en el cual la selección causa la diversificación filogenética de taxones mediante la especiación. Cuando especies relacionadas difieren en rasgos adapatativos, estos rasgos pueden contribuir a la especiación.

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