Secuencias moleculares y evolución de los primates: UN EJEMPLO

Secuencias moleculares y evolución de los primates:
UN EJEMPLO DE AMINOÁCIDOS
INTRODUCCIÓN
Durante muchos años, los organismos vivos se han organizado (clasificado) en grupos
jerárquicos basados principalmente en sus similitudes y diferencias anatómicas. Está claro que
los miembros de "grupos inferiores" (especies, géneros) son muy similares en muchos
aspectos, mientras que los miembros de "grupos superiores" (clases, filums) son muy
diferentes.
Además, estudios cuidadosos de un creciente número de fósiles nos muestran claramente que
la vida ha cambiado mucho a lo largo de cientos de millones de años que la vida ha existido en
nuestro planeta. Prácticamente ninguna de las especies de hoy en día existían hace 100
millones de años, y la mayoría de los que existían entonces ya no están con nosotros.
Por otro lado, hay muchos ejemplos de fósiles que muestran los cambios graduales en el
tiempo de las formas anteriores a las formas modernas, y más se están encontrando cada año.
Todo esto indica que los ancestros comunes conectan todas las formas de vida unas con otras,
al igual que uno se relaciona con sus primos, ya que tienen los mismos abuelos. Cuando este
flujo de la vida se traza hacia atrás en el tiempo, podemos ver muchos ejemplos de cambios
graduales de las formas anteriores. Este descenso "con modificación" se llama evolución.
Estudios recientes utilizando la biología molecular (incluidos los estudios de ADN, las proteínas
y los procesos bioquímicos) han revelado patrones aún más fuerte de la ancestría, la mayoría
de confirmar los patrones anteriores basados en la anatomía, pero también revela algunas
conexiones que no estaban claras antes. Además, los métodos moleculares son más
fácilmente cuantificables, por lo que se puede medir los grados de similitud (y por lo tanto, los
grados de relación), y podemos hacer esto con una amplia gama de moléculas biológicas.
Como resultado, estas muchos esfuerzos independientes han confirmado ampliamente y
aclarar las conexiones evolutivas postuladas antes.
Esta lección ofrece una oportunidad para echar un vistazo a este mundo molecular, y ver cómo
se pone de manifiesto la ancestría. Como por ejemplo, vamos a comparar las secuencias de
aminoácidos de las moléculas de hemoglobina beta en ocho especies diferentes.
PROCEDIMIENTO
A partir de la información de la hoja de datos:
A - Construcción de una matriz de un conjunto de secuencias.
1.¿Qué comparación está representada por la primera "s" en la matriz? ¿Cuántas diferencias
se puede esperar de esta comparación? ¿Por qué? ¿Cuántas diferencias se puede esperar de
todas las otras "auto" comparaciones a lo largo de la diagonal?
Secuencias moleculares y evolución de los primates:
UN EJEMPLO DE AMINOÁCIDOS
2. Dos (o más) miembros del equipo deben contar con las diferencias entre las secuencias de
las especies I y II, a continuación, I y III, II y III después. Introducir los resultados en los tres
espacios apropiados en la matriz. ¿Están los miembros del grupo de acuerdo? Si es así, repetir
para cada par de secuencias restantes, comparando los resultados, y completar la matriz.
3. Calcular y registrar los valores medios de cada columna (ignorando S y X).
B - Organización de los datos
4. ¿Qué tendríamos que hacer si (como en la tabla siguiente) los datos no estuvieran
organizados? ¿Cómo hacemos esto? ¿qué determinaría que dos especies que ponemos en las
dos primeras columnas? ¿Y en la siguiente columna? [Compara la siguiente matriz de la matriz
obtenida en la sección A].
C - De las diferencias a las semejanzas
5. ¿Qué cadenas de 146 aminoácidos de beta hemoglobina tienen secuencias más similares?
¿Cuántas secuencias comparten? ¿Cuáles son las menos similares? ¿Cuántas secuencias
comparten?
6. Los valores dentro de la columna para cada especie son los de la comparación con cada una
de las especies a su izquierda. ¿Cuál es el patrón general de las diferencias entre los
promedios de las columnas de izquierda a derecha en la tabla? ¿Suele ser más similares entre
sí los valores dentro de cada columna de lo que son con los de las otras columnas? ¿Qué
sugiere esto acerca de las relaciones biológicas de cada especie a la especie a su izquierda?
D - Similitudes
ESPECIES Identificación: Los primeros siete especies en la tabla de datos y la matriz son los
primates:
I: humano
II: chimpancé (gran simio)
III: gorila (gran simio)
IV: gibón (simio menor)
V: mono rhesus (mono del Viejo Mundo)
VI: mono ardilla (mono del Nuevo Mundo)
VII: lemur (prosimio)
VIII (se revelará más tarde)
7. Colocad estos nombres (o abreviaturas) a la izquierda de sus números romanos en la
columna de las especies en la matriz, y por encima de sus números que se calcularon en la
parte superior de la matriz.
8. ¿Qué grupo de los primates más similar a los otros? (Prosimios, los monos del Viejo Mundo,
Los monos del Nuevo Mundo, simios, los grandes simios o los seres humanos?) ¿Son las
diferencias entre, el grupo más similar y los otros grupos aproximadamente iguales, o se
aumenta gradualmente de abajo hacia arriba, lo que sugiere una "escalera del progreso?”
9. ¿Los gorilas son más similares a los humanos, o a los chimpancés en la secuencia de
datos? ¿qué especies son más similares a los gibones en la secuencia de datos?. Los
chimpancés y los gorilas son los grandes simios. ¿Los seres humanos deben ser considerados
como los grandes simios también? ¿Cómo podría explicar estos patrones en términos de un
ancestro común?
Secuencias moleculares y evolución de los primates:
UN EJEMPLO DE AMINOÁCIDOS
E - Construcción de un árbol cladístico (cladograma)
10. ¿Cuáles son las dos especies que tienen las secuencias más similares (menor número de
diferencias)? Poned estas dos especies en los espacios en blanco que indica similitud más
cercana (las ramas más cortas, en la parte central). ¿importa cuál se pone a la izquierda? ¿Por
qué?
E - Construcción de un árbol cladístico (cladograma)
11. ¿Qué tercera especie es muy similar a las dos primeras? Colocarla en el lugar apropiado
del árbol, seleccionad la siguiente especie más similar y poner esta cuarta especie adecuada
en el árbol. ¿Por qué esta cuarta especie tienen casi el mismo número de diferencias con cada
uno de los tres primeras especies? ¿Cómo se relaciona esto con el tiempo transcurrido en la
línea que conduce a la primera especie desde que se separaron de la línea que conduce a la
cuarta especie?
12. Ahora colocad el resto de las especies en el árbol .
F - Análisis: La identificación de eventos evolutivos de los datos.
13. Mirad la posición # 33 en la ficha técnica. ¿Qué aminoácido fue el ancestro común de los
monos del viejo mundo y simios probablemente en esta posición? ¿Cómo puede saberse a
partir de la secuencia de datos a lo largo de qué rama (de árbol) la secuencia de aminoácidos
cambió?
14. ¿En qué dos posiciones la secuencia de Gibbon (IV) se diferencia de las secuencias de los
Grandes Simios (II, III)? Teniendo en cuenta tanto el árbol y la secuencia de datos de primates
(I-VII), ¿qué mutación(es) ocurrió en la posición 87 y a lo largo de la rama(s)? ¿Y en la posición
125?
15. ¿Qué mutación(es) ocurrió en la posición 50 y a lo largo de la rama(s)? ¿Y en la posición
104?