Rodrigo Ricardo

Evolución de los genes

Publicado el 17 agosto, 2022

Terminología y evolución genética

Quizás haya escuchado la idea errónea de que los humanos evolucionaron a partir de otros animales como los chimpancés. Por el contrario, los humanos y los simios pueden tener un ancestro similar. En algunos casos, los datos sugieren que dos o más especies divergieron de un ancestro común hace millones de años. Exploraremos conceptos relacionados con esta idea. Es importante comprender primero las estructuras involucradas en la genética.

Los genes son las unidades básicas de la herencia que proporcionan las instrucciones para todas las proteínas de un organismo. Estas instrucciones cambian con el tiempo debido a varios eventos genéticos. Los cambios a lo largo de un tiempo conducen a la evolución de genes y genomas completos. Algunos de estos cambios se pueden rastrear para vincular similitudes entre especies. Los cromosomas contienen genes, por lo que las pruebas de cromosomas, como los estudios de bandas, ayudan a comparar los genes de múltiples especies.

Los genes están formados por ADN (ácido desoxirribonucleico). En los seres humanos, los genes contienen entre unos pocos cientos y más de dos millones de bases de ADN. Un genoma es el conjunto completo de genes presentes en una célula. La investigación sugiere que los humanos tienen alrededor de 25.000 genes. Cada ser humano tiene dos copias de cada gen, una de cada padre. Los alelos son formas alternativas del mismo gen con pequeñas diferencias en su secuencia de ADN. Estas diferencias proporcionan a cada ser humano características únicas. Diferentes especies pueden compartir su ascendencia genética entre genes que se expresan como estructuras similares. Estas estructuras se denominan homólogas.

Cambios genéticos

¿Cómo cambian los genes con el tiempo? Varios procesos pueden explicar los cambios evolutivos a lo largo del tiempo. La duplicación de genes se considera el proceso más importante para la creación de nuevos genes durante la evolución del genoma. Esto puede ocurrir por duplicación del genoma completo, un solo cromosoma o un solo gen. La duplicación es un tipo de mutación y puede resultar de la retroposición. La investigación sobre la duplicación proporciona información sobre los cambios evolutivos de genes y genomas. La duplicación conduce al desarrollo de nuevo material genético. Los nuevos genes están sujetos a cambios o mutaciones genéticas, lo que conduce a nuevas funciones genéticas.

Durante la retroposición, un tipo de ácido ribonucleico, o ARN, copia genes, y estos genes luego se convierten en ADN. Este ADN se inserta en una ubicación diferente dentro del genoma. Algunos estudios sugieren que hasta el 5% del genoma de los mamíferos se creó de esta manera. La retroposición es un factor importante para la evolución.

La deriva genética es solo uno de los muchos mecanismos de evolución. Esto implica muestrear alelos entre generaciones de una especie. En cada generación, algunos individuos dejan más descendencia que otros. Los genes de la descendencia sobreviven y se distribuyen entre las nuevas generaciones en una proporción nueva y única. Tanto la deriva genética como la migración conducen a cambios en la frecuencia de genes en una población. Mientras que la deriva genética tiende a disminuir la variación genética, la migración tiende a aumentar la variación genética. En la migración, se introducen genes de diferentes grupos de la misma especie. Por ejemplo, un grupo de animales que se muda a un nuevo territorio introducirá sus combinaciones genéticas y cambiará las frecuencias de genes en la población general.

Las mutaciones cromosómicas incluyen sustituciones, inversiones, deleciones y translocaciones. Cuando se elimina parte de la información genética, esto se define como eliminación. Si la información genética se reemplaza con material nuevo, esto es una sustitución. A veces, la información genética se elimina, luego se invierte y se vuelve a insertar en las instrucciones genéticas en el orden inverso. A esto se le llama inversión. Durante la translocación, una parte del ADN se extrae de un cromosoma y luego se adhiere a un cromosoma diferente por completo.

Ejemplos de homólogos en animales

La similitud entre dos o más genes entre al menos dos especies indica que los genes se desarrollaron a partir de un ancestro que es común a ambas especies. A esto se le llama homología genética. La investigación indica que dos genes de amilasa y genes de inmunoglobulina están vinculados entre los genomas humanos y de ratón, ya que están ubicados en la misma región de cromosomas específicos. Este es solo un ejemplo de homólogos entre humanos y otras especies.

Los cromosomas se pueden mapear y visualizar utilizando técnicas de bandas, en las que aparecen bandas oscuras en regiones específicas de los cromosomas. Los estudios muestran que 18 cromosomas son casi idénticos entre humanos y chimpancés. Otro estudio comparó 60 mapas de cromosomas de primates con mapas de cromosomas humanos y concluyó que hay muchos homólogos entre los simios del estudio y los humanos. Otros estudios utilizan ‘árboles genéticos’ para mapear la historia evolutiva de los genes entre humanos y simios. La mayoría de estos estudios indican que el chimpancé es el pariente más cercano a los humanos debido a la gran cantidad de similitudes genéticas entre las dos especies.

Más técnicas de mapeo cromosómico han revelado que los cromosomas X e Y de la tortuga almizclera gigante mexicana (Staurotypus triporcatus) son homólogos del cromosoma 6 de la tortuga china de caparazón blando (Pelodiscus sinensis). Este cromosoma es un homólogo del cromosoma sexual Z en el pollo. Los resultados de este estudio demuestran que los cromosomas sexuales de las tortugas Staurotypus y los cromosomas sexuales aviares tienen el mismo origen en la evolución.

Resumen de la lección

La evolución de los genes se debe a los resultados de una combinación de cambios genéticos, que incluyen mutaciones, deriva genética, migración, retroposición y duplicación. Estos cambios se pueden estimar y cartografiar utilizando diversas técnicas de cartografía cromosómica. Estas técnicas también demuestran similitudes entre genes entre diferentes especies, llamadas homólogos. Los homólogos ayudan a los científicos a rastrear el origen y la divergencia de las especies a través de cambios genéticos evolutivos.

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