Sistemática Molecular
En este tema, vamos a tratar la sistemática molecular y cómo se utilizan a día de hoy relojes moleculares para diseñar y corregir los árboles filogenéticos.La filogenética y la sistemática han dependido tradicionalmente de la utilización de criterios morfológicos.
Esto quiere decir que para construir los árboles filogenéticos, los árboles evolutivos que representan la evolución de las especies en el pasado sobre todo, se utilizaban caracteres morfológicos, es decir, características del cuerpo y visibles principalmente de los seres vivos para poder, digamos, establecer diferencias entre los grupos.
Por lo tanto, para cada uno de los taxones que se digamos clasificaban en estos árboles filogenéticos existían caracteres diferentes, no había una homogeneidad de caracteres.
Se utilizaban pues, por ejemplo, para uno la presencia de esqueleto para otro, la presencia de una determinada glándula, para otros, la morfología del cráneo.
Es decir, cada uno, cada taxón tenía sus características concretas mediante las cuales se establecía dicha clasificación.
Y esto nos lleva directamente a un problema de coherencia, no existe un criterio unificado.
Por lo tanto, la sistemática molecular lo que vino a suplir, digamos, es esta necesidad existente de marcadores comunes, es decir, la utilización de un sistema homogéneo para clasificar a los seres vivos.
Durante el último siglo se desarrollaron diferentes herramientas moleculares, se fueron desarrollando paulatinamente, que permitieron la utilización, a día de hoy, de muchas, muchos relojes moleculares que explicaremos a continuación y que se utilizan para refinar y mejorar estos árboles filogenéticos.
Estas herramientas moleculares son, por ejemplo, la electroforesis que es básicamente la separación tanto de ADN como de proteínas en un gel principalmente de acrilamida.
También la secuenciación tanto de proteínas como de ADN, es decir, poder averiguar de una forma más o menos sencilla la secuencia de aminoácidos, en el caso de las proteínas y de bases en el caso del ADN, de bases nitrogenadas.
Y esto permite el estudio de por ejemplo, los polimorfismos, diferencias en el ADN que nos permiten identificar o marcar un grupo determinado de individuos, los conocidos como SNP´s o es del inglés single nucleotide polymorphism, que son unos polimorfismos especiales que se dan simplemente en un nucleótido y que pueden
ser característicos para determinado marcaje, pues, por ejemplo, individuos que van a sufrir una enfermedad o individuos de un determinado taxón pequeño que comparte ese SNP.
También se ha utilizado sobre todo en genética forense, lo que se conoce como huella de ADN que es también una herramienta molecular para discernir entre individuos.
Todas estas técnicas en su conjunto se utilizan de forma sistemática para elaborar los árboles filogenéticos a día de hoy.
Los relojes moleculares son elementos que nos pueden ayudar a dar una visión muchísimo más precisa y muchísimo más coherente del tiempo que ha pasado entre una modificación o una divergencia evolutiva.
Estos relojes se van a basar principalmente en determinados cambios en el ADN, en el ácido desoxirribonucleico, en los genes de un individuo o en sus proteínas.
Estos cambios suelen ser constantes, es decir, un fragmento dado de ADN o una proteína en concreto va a sufrir, a lo largo de la historia evolutiva, unos cambios constantes, es decir, las proteínas que tenían nuestros ancestros han ido cambiando progresivamente a través del árbol filogenético hasta el día de hoy y los cambios acumulados se han producido a una tasa más o menos constante.
Por lo tanto, según esto, esta acumulación de cambios midiendo el número de cambios tanto del ADN como de las proteínas, podemos medir el tiempo que ha transcurrido entre una divergencia evolutiva por lo tanto, es una herramienta muy interesante para estudiar estos árboles filogenéticos, estudiar los cambios entre los individuos y calcular las distancias temporales entre las especies.
Cómo de diferentes son dos especies, dos puede dar una idea, conociendo esta tasa de mutación, o esta tasa de cambio de las proteínas nos puede dar una idea de esta distancia evolutiva.
Una idea fundamentalmente objetiva.
Un ejemplo de esto sería tener una proteína, le podemos llamar proteína A que va a transcurrir pues un plazo de tiempo X y a través de este tiempo se van a acumular una serie de mutaciones indicadas aquí con un asterisco en rojo.
Por ejemplo, si analizásemos esa proteína cuando pasa un fragmento de esta línea temporal veríamos que la proteína acumula un número de mutaciones pequeño.
Pero si esperamos más tiempo, vamos a ver como esta misma proteína la vamos a encontrar con un número mayor de mutaciones.
Por lo tanto, vamos a poder inferir que es el individuo que porta esta proteína con más mutaciones, va a estar más distante del individuo inicial que del individuo que porta la proteína del medio.
Esto digamos es un esquema de cómo funcionan la utilización de estos relojes moleculares.
Los relojes moleculares no tienen una tasa de mutación, digamos igual todos ellos sino que varía su tasa de mutación según la importancia del papel de la proteína o del fragmento de ADN que codifica para una proteína dada para el organismo en concreto.
Una proteína cuyo papel sea extremadamente importante va a tolerar, digamos, menos cambios, una tasa de mutación menor que una proteína que sea menos importante.
Esto muy distante de ser engorroso, nos va a resultar útil ya que si tenemos diferentes proteínas con diferentes velocidades de cambio, nos va a servir para estudiar diferentes ventanas temporales en la escala evolutiva.
Por lo tanto, esto va a tener diferentes aplicaciones según el reloj molecular que utilicemos, el fragmento de ADN que codifica para una proteína en concreto o directamente estudiar la secuencia de esa proteína.
A día de hoy, a pesar de que en el pasado se utilizó mucho la secuenciación de proteínas, hoy se utiliza la secuenciación o el ADN, el ácido desoxirribonucleico, es decir, la información genética directamente.
¿Por qué?.
Pues porque la secuenciación del ADN resulta mucho más barata y cómoda que la secuenciación de proteínas.
Además, conocemos que una secuencia dada de ADN codifica directamente para la producción de una proteína.
Por lo tanto, es como es una traducción directa, pues no hay duda de que se puede utilizar el ADN como sustitutivo de la secuencia de las proteínas.
Por lo tanto, actualmente se utiliza el ADN y el esquema sería muy parecido al que se mostró anteriormente con las proteínas, teniendo una una secuencia de bases dada, de ADN que sería esta que tenemos a la izquierda, y transcurrido pues un periodo de tiempo determinado, vamos a encontrarnos con que surgen mutaciones como en este caso el cambio de una adenina por una timina.
Y con esta tasa de cambios, pues podemos medir exactamente de la misma forma que medimos con las proteínas, la distancia evolutiva.
Ya para finalizar, decir que en los últimos años, en las últimas dos décadas, con el surgimiento de la bioinformática, se han ido acumulando tanto potencia de procesado como datos de genomas secuenciados y a día de hoy es muy sencillo de realizar búsquedas y comparaciones entre diferentes secuencias, ya que se han desarrollado tecnologías y recursos que están directamente en la web, no es necesario instalar o descargar programas en muchos casos, y cualquiera los puede utilizar.
Por poner ejemplos, los proyectos que más se utilizan a nivel de ciencia son el conocido como Genebank, que es un banco de genes en el que podemos hacer múltiples comparaciones entre nuestras secuencias y las que ellos tienen guardadas, el proyecto conocido como Swiss - Prot, que guarda secuencias de proteínas tanto a nivel de secuencia como a nivel de estructura, y el proyecto Gold, que guarda genomas completos.
Pues con estos proyectos podemos, digamos hacer consultas y trabajar con estos relojes moleculares.
