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Una visión molecular de la evolución

Los cambios en el código genético son la base de la evolución. Un proyecto europeo está investigando pequeñas modificaciones en el ADN que no provocan alteraciones en las proteínas pero que siguen siendo importantes para mantener la función del gen.
Una visión molecular de la evolución
El codón es una unidad básica de codificación para un determinado aminoácido y está constituido por un triplete de nucleótidos. Una sustitución sinónima o silenciosa en un codón no afecta al aminoácido codificado por este. En cambio, una sustitución no sinónima sí que provoca un cambio en el aminoácido codificado por un codón y, por tanto, debería ser más importante en la selección y, en última instancia, en la evolución.

El proyecto REALISTIC CODON MODE (Biologically-motivated probabilistic evolutionary models and their use for genomic analyses) se dedicó a desarrollar un modelo evolutivo. Su objetivo era corroborar la presunción generalizada de que todas las tasas de sustitución sinónima son idénticas en todas las secuencias.

Gracias al modelo desarrollado, ahora los investigadores pueden determinar los efectos de la selección a nivel de nucleótido. Es más, relacionar la biología evolutiva y la genómica tiene el potencial de mejorar el conocimiento sobre la adaptación de las especies hasta el nivel de una molécula individual.

Durante la primera fase del proyecto, los investigadores finalizaron el modelo evolutivo de secuencias basado en codones. El empleo del modelo puso de manifiesto la existencia de una gran variabilidad en el índice básico de la tasa de sustitución ADN/ARN en las secuencias codificantes de vertebrados. Esto probablemente refleje diferentes grados de selección a nivel de nucleótido.

Los investigadores del proyecto definieron el modelo de codón y desarrollaron un modelo de mezcla que identifica los sitios asociados con la característica analizada. Mediante simulaciones, comprobaron la precisión del nuevo modelo y determinaron que ésta se incrementa cuanto mayor sea la cantidad de datos disponibles (por ejemplo, el tamaño del árbol).

El modelo fue aplicado posteriormente a la evolución del genoma del virus de la inmunodeficiencia humana tipo 1. Los investigadores desarrollaron una herramienta de validación con el objetivo de predecir regiones funcionales en el ADN enclavadas dentro de regiones que codifican para proteínas. Es más, el análisis de la ratio de Ks confirmó que existen regiones de ADN que no se espera que tengan una función, pero que están sometidas a presión selectiva. Los experimentos de mutagénesis en una de estas regiones del gen pol no revelaron ningún efecto claro sobre la replicación vírica.

Durante el periplo de REALISTIC CODON MODE, doce estudiantes de grado, cinco de postgrado y tres de postdoctorado acumularon experiencia en este campo. Estudios relacionados con este tema y realizados en la Universidad de Tel Aviv empleando modelos evolutivos basados en la probabilidad han sido objeto de artículos en varios congresos internacionales.

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Palabras clave

Evolución, selección, codón, substitución, adaptación de las especies, modelo evolutivo basado en la probabilidad
Número de registro: 175025 / Última actualización el: 2016-07-05
Dominio: Biología, Medicina
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