Genes y BLAST
Es posible que haya escuchado a alguien usar la frase: ‘¿Eres un hombre o eres un ratón? La respuesta es fácil: todos ustedes son humanos. ¿O eres tu? Genéticamente, en realidad eres aproximadamente un 90% igual que un ratón. Esta es una de las razones por las que usamos ratones como organismos modelo, que son criaturas que usamos para estudiar la genética y las enfermedades con la esperanza de que los resultados sean aplicables a los humanos.
Los científicos saben que estamos tan estrechamente relacionados con los ratones porque han podido estudiar el genoma , o la suma total del material genético, en ambas especies. Utilizando la tecnología, han podido determinar la secuencia de las bases que componen el código genético de cada organismo, el número y orden de las bases G, A, C y T.
Hay muchos de ellos. De hecho, se necesitarían unos diez años para encontrar una secuencia genética específica en el ADN humano. Entonces, los genetistas han creado una base de datos llamada Herramienta básica de búsqueda de alineación local, o BLAST , para ayudar a encontrar secuencias rápidamente y comparar secuencias entre sí.
Para usar BLAST, deberá acceder a un sitio web de los Institutos Nacionales de Salud; podrá localizarlo utilizando un motor de búsqueda de Internet para buscar la Herramienta básica de búsqueda de alineación local. Luego ingresará una secuencia genética de un organismo y la comparará con la de otros organismos. Sin embargo, antes de repasar exactamente cómo hacer eso, veamos cómo podrías usar los resultados de tu búsqueda.
Cladogramas
Una herramienta que utilizan los científicos para mostrar las relaciones entre organismos se llama cladograma , que es una representación visual de la relación evolutiva entre especies. Quizás recuerde que las especies evolucionan a partir de un ancestro común. Diferentes especies, como ranas y salamandras, surgen debido a diferentes factores ambientales. Estos factores ejercen presión sobre una especie y, a menudo, permiten a los organismos que tienen las adaptaciones más adecuadas para el medio ambiente sobrevivir y reproducirse con mayor éxito.
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Puedes pensar en los cladogramas como árboles evolutivos. Una especie se encuentra al final de cada rama. Cuanto más estrechamente relacionados están los organismos por evolución, más estrechamente se encuentran en el cladograma. Por ejemplo, en el cladograma de insectos que se muestra, las mariposas y las moscas están más relacionadas que las mariposas y los escarabajos.
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Un cladograma bien hecho también mostrará lo que se llaman caracteres derivados , que son características que diferencian a un grupo de organismos de los demás en el cladograma. En este cladograma, por ejemplo, solo el gorila carece de cola.
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Los caracteres compartidos son características que están presentes en todos los organismos después de ese punto en el cladograma. Por ejemplo, salamandras, lagartos, tigres y gorilas «comparten» la presencia de pulmones.
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Morfología es la palabra para ‘formas’ y estructuras físicas como colas y pulmones, y esa es una manera bastante buena de hacer un cladograma. Pero podemos hacer mejores usando secuencias de ADN. Y ahí es donde entra BLAST.
Usando BLAST para hacer un cladograma
Los científicos han determinado que se conservan ciertas secuencias de genes, lo que significa simplemente compartidas entre especies. En esta ilustración, cada letra representa un aminoácido, una subunidad de una proteína.
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Cada uno de los 20 aminoácidos existentes es creado por una secuencia específica de ADN. Por lo tanto, esta secuencia de aminoácidos refleja una secuencia de ADN específica. Si comparamos esta secuencia en diferentes animales, podemos ver que hay varios números de diferencias en los aminoácidos. Por ejemplo, las secuencias de humanos y vacas difieren en 4 lugares, mientras que las secuencias de humanos y chimpancés no muestran diferencias. Interpretamos que esto significa que el chimpancé y el humano están más estrechamente relacionados que la vaca y el humano.
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Entonces, profundicemos en BLAST.
Primero, use un motor de búsqueda de Internet para encontrar la página de Laboratorios de Investigación de Biología AP. Lo encontrará en AP Central. Desplácese hacia abajo hasta llegar al Laboratorio 3 y haga clic en el enlace que dice, ‘Archivos genéticos para la Investigación 3: Comparación de secuencias de ADN para comprender las relaciones evolutivas con BLAST’. Desplácese hacia abajo nuevamente hasta que vea enlaces para el gen 1, gen 2, gen 3 y gen 4. Descargue uno de estos (no se abrirán en su computadora).
Luego, regrese a la página de inicio de BLAST que abrió anteriormente y haga clic en ‘Estrategias guardadas’ en la parte superior de la página. Haga clic en «Subir estrategia de búsqueda» y elija uno de los archivos que acaba de descargar. Luego haga clic en ‘Ver’. Sin cambiar nada más, desplácese hacia abajo y haga clic en ‘BLAST’.
Debería obtener una pantalla de dos partes como respuesta. Puede desplazarse más allá de la parte superior de la pantalla hasta ‘Secuencias que producen alineaciones significativas’. Esta lista está formada por los nombres de especies que tienen secuencias genéticas bastante similares a la secuencia que acaba de cargar. Aquellos con mayor similitud son lo primero. Puede hacer clic en el nombre de la especie para obtener más información al respecto, o puede elegir ‘Árbol de resultados de distancia’ para ver un cladograma de cómo su especie se relaciona con otras especies según las secuencias de ADN.
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Cuanto mayor sea la puntuación BLAST, más estrechamente se relacionan las secuencias. Luego, los científicos pueden usar estos resultados para crear un cladograma o para revisar uno que ya existe agregando un organismo recién descubierto.
Resumen de la lección
Recapitulemos brevemente esta lección.
Los científicos pueden aprender cómo se relacionan los organismos al estudiar sus genomas , la suma total del material genético de cada especie. Debido a que el genoma humano es tan extenso, los genetistas han creado una base de datos llamada Herramienta básica de búsqueda de alineación local, o BLAST , para ayudar a aislar y comparar secuencias rápidamente. Pueden usar los resultados para hacer un cladograma , que es una representación visual de la relación evolutiva entre especies.
Los cladogramas muestran dos tipos de caracteres: caracteres derivados , que son características que distinguen a un grupo de organismos de los demás en el cladograma, y caracteres compartidos , que son características que están presentes en todos los organismos después de ese punto en el cladograma. Los cladogramas pueden basarse en características físicas, pero son más precisos cuando se elaboran en base a secuencias genéticas. Cuanto más conservadas, o idénticas, las secuencias de ADN que comparten los organismos, más estrechamente están relacionadas.
Los resultados del aprendizaje
Trabaje con esta lección en video y esta transcripción para asegurarse de que pueda:
- Proporcionar los significados de genoma y cladograma.
- Identificar el propósito de BLAST
- Señale los dos tipos de caracteres que se muestran en los cladogramas
- Utilice BLAST
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