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Describir el único árbol de la vida

Unos científicos europeos crearon modelos matemáticos a gran escala de la biología evolutiva que, probablemente, proporcionarán información sobre la historia de la vida y los procesos de la evolución genómica.
Describir el único árbol de la vida
Charles Darwin fijó las bases de la biología evolutiva moderna con dos conceptos fundamentales: todas las especies se relacionan entre sí a través de un ancestro común y la selección natural refleja la interconexión entre la información hereditaria (en términos modernos, los genes) y el entorno en el cual evoluciona esa especie. Las rutas de descendencia de especies procedentes de un ancestro común se representan habitualmente en un árbol filogenético. De la misma manera, la historia genética puede representarse en árboles. Sin embargo, estos se diferencian notablemente de la historia de las especies, ya que los genes se ven afectados por numerosos procesos evolutivos como la duplicación, la pérdida o la transferencia horizontal.

Los científicos del proyecto GENEFOREST, financiado con fondos comunitarios, se propusieron diseñar técnicas filogenéticas destinadas a reconstruir árboles multigenéticos en el contexto de un árbol de especies. Su objetivo fue crear modelos para su aplicación en bases de datos de grandes dimensiones a través de la reconstrucción a gran escala de procesos genómicos como la duplicación, la transferencia y la pérdida de genes (DTP). Estos métodos, a pesar de resultar intensivos desde el punto de vista informático, posibilitan el estudio de genomas completos en lugar de un grupo de genes y, por lo tanto, permiten reconstruir la historia completa de estos genomas. Cabe destacar que estos métodos proporcionan también información temporal sobre la diversificación de especies, incluso en ausencia de datos fósiles.

Como prueba preliminar, se utilizó el modelo probabilístico ODT (organización, duplicación, transferencia y pérdida de genes) para la reconstrucción de la filogenia fechada de treinta y seis especies de cianobacterias utilizando más de ocho mil familias de genes. Los científicos ampliaron el modelo ODT para crear el primer modelo de adquisición y pérdida de genes junto con líneas extinguidas o sin muestrear (exODT). Se espera que esta ampliación permita el estudio de una gran diversidad de formas de vida actualmente extintas pero que hayan contribuido a originar genomas a través de antiguas transferencias genéticas horizontales.

Los científicos crearon también el primer método probabilístico capaz de determinar simultáneamente el árbol de especies y todos los árboles genéticos que, juntos, participan en la historia de los genomas, mejorando notablemente la calidad de ambos tipos de árboles. Este programa, denominado PHYLDOG, se utilizó para reconstruir la historia evolutiva de treinta y seis genomas de mamíferos.

Por último, los investigadores combinaron el modelo exODT con otros modelos probabilísticos a fin de obtener el modelo de estimación aproximada de verosimilitud (EAV). El EAV es capaz de inferir un árbol genético con una precisión sorprendente para un árbol de especies dado y puede incluir hasta cien genomas.

Los modelos integrales a gran escala de evolución de genomas creados en el proyecto GENEFOREST representarán un avance importante en el estudio de los árboles filogenéticos de especies, árboles genéticos y de sus interconexiones.

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