Traducido por Javier Aseguinolaza Iriondo.
Se pueden utilizar herramientas online para comparar las secuencias de proteínas y entender lo diferente que ha sido la evolución de organismos.
Citocromo c
Imagen cortesía de Klaus
Hoffmeier/Wikimedia commons
En el pasado, los científicos realizaron análisis de evolución comparando las características físicas de las especies – conocidas como sus fenotipos – que se encontraron en registros de fósiles. Sin embargo, todo esto cambió desde el descubrimiento del reloj molecular.
El concepto de reloj molecular surgió de la observación de que cuanto más tiempo pasa desde que dos especies divergen de un ancestro común, tanto más diferentes serán sus DNA o secuencias de sus proteínas (para revisar, Bromham & Penny, 2003).
Comparando genes homólogos o secuencias de proteínas – en otras palabras, aquellas de dos organismos con un ancestro común – puedes medir cuanto tiempo ha pasado desde que los organismos divergieran. Esto se puede visualizar en un árbol filogenético.
Para examinar cómo de similares son dos genes, hay que tener sus secuencias y alinearlas correctamente (Kozlowski, 2010). Era realmente difícil obtener esas secuencias, pero ya no.
Probablemente sus estudiantes le digan que todo está en internet – esta vez, tienen razón. Hay muchos ejemplos de bases de datos biológicas accesibles que contengan datos de investigaciones reales en internet, pero para esta actividad vamos a utilizar dos recursos en particular.
El Centro Nacional de Información Biotecnológica (NCBI)w1 de Bethesda, MD, EEUU, ofrece acceso a información biomédica y genómica, mientras que el Instituto Europeo de Bioinformática (EBI)w2, localizado en Hinxton, GB, ofrece datos accesibles gratuitamente de experimentos de ciencia de la vida y realiza investigación básica en biología computacional. La base de datos del NCBI te ofrecerá la secuencia de cualquier gen o proteína que ya haya sido secuenciada, y después usted puede utilizar herramientas del EBI para alinear las secuencias y analizarlas.
Cuando se investigan relaciones de evolución entre organismos diferentes, es importante elegir con cuidado qué gen o molécula se usará. Hay algunos genes homólogos bien conocidos que se pueden utilizar, tales como los utilizados para las proteínas hemoglobina o citocromo c, usaremos éste último en esta actividad. El citocromo c es una hemo-proteína pequeña que es componente central de la cadena de transporte de electrones en la mitocondria. Todos los organismos aeróbicos han evolucionado de un ancestro común que utilizó primero citocromo c, por lo que es una buena elección para nuestras intencionesw3.
Esta actividad se realiza en tres secciones diferentes:
Finalmente, se incluyen algunas cuesyiones para guiar la investigación de relaciones de evolución.
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El software Clustal Omega tiene muchas opciones diferentes que involucran más sofisticado conocimiento del que necesitamos para nuestras intenciones. Si quiere saber más sobre el uso de Clustal Omega, vea el artículo de Sievers et al. (2011).
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Cladograma: Un diagrama ramificado que muestra la relación de evolución entre especies, con longitudes de rama arbitrarias.
Secuencia de consenso: Un conjunto conocido de secuencias conservadas, o el orden calculado de los aminoácidos más frecuentes encontrados en cada posición en una alineación de secuencias.
Aminoácido conservado: Una secuencia de aminoácidos en un polipéptido que es similar en múltiples organismos.
FASTA: un formato basado en texto para representar secuencias de nucleótidos o péptidos usando códigos de una sola letra. Una secuencia en formato FASTA comienza con una descripción en una sola línea, seguida por líneas de datos de secuencias. La línea de descripción se distingue de los datos de secuencia a través del símbolo mayor que (>).
Proteína homóloga: Aquellas proteínas compartidas por algunos organismos que derivan de un ancestro común.
Arbol filogenético: Un diagrama ramificado que muestra la relación de evolución entre especies, donde las longitudes de las ramas indican la diferencia entre las dos proteínas o genes.
Evento de Especiación: El momento en que especies ancestrales divergen hacia nuevas especies.
El autor querría agradecer a su colega María Isern su ayuda en la revisión de la gramática inglesa de este artículo.