News and Science: La selección natural sin precisión desde Darwin
La selección natural no se ha medido con precisión desde Darwin
Los biólogos deben tener presente constantemente que lo que ven no fue diseñado, sino más bien evolucionado.-Francis Crick
El pensamiento neodarwiniano razonó que podría ocurrir una mayor selección natural con más codones.
Se propusieron varias hipótesis para explicar este aparente estancamiento en la evolución del código genético. Crick y otros finalmente aplicaron la selección natural para pensar que los codones redundantes eran neutrales para explicar la selección neutral .
La cuestión de por qué el código genético dejó de incorporar nuevos aminoácidos siguió siendo un tema fascinante en la biología evolutiva hasta Cas9 Crispr.
La redundancia de codones, donde múltiples codones pueden especificar el mismo aminoácido, se ha considerado durante mucho tiempo una característica neutral del código genético. Esta suposición fue impulsada por Motoo Kimura, quien propuso que la presencia de codones redundantes no afectaba significativamente la trayectoria evolutiva del código. Kimura desarrolló la relación Ka/Ks para calcular la selección natural. Kimura pensó que la mayoría de las mutaciones eran "neutrales". Sin embargo, los "seleccionistas" utilizaron su fórmula durante 60 años para demostrar que la "selección natural" era positiva.
Las proporciones Ka/Ks, una medida de las tasas relativas de sustituciones no sinónimas (que alteran los aminoácidos) y sinónimas (silenciosas), se han utilizado ampliamente para estimar la fuerza de la selección natural que actúa sobre los genes que codifican proteínas. A lo largo de 60 años, decenas de miles de artículos los utilizaron para " probar " la selección natural. La suposición de una evolución neutral para los codones redundantes simplificó estos cálculos con efectos desastrosos .
Sin embargo, en los últimos años esta cuestión se ha resuelto gracias a Cas9 Crispr. Estudios recientes han cuestionado la estricta neutralidad de los codones redundantes, sugiriendo que pueden desempeñar un papel más activo en la evolución de las proteínas de lo que se pensaba anteriormente. Por ejemplo, el sesgo en el uso de codones, la preferencia no aleatoria por ciertos codones sobre otros, se ha relacionado con factores como la eficiencia de la traducción, la estabilidad de las proteínas y la regulación genética.
Estos hallazgos sugieren que los codones redundantes no son meros espectadores neutrales, sino que pueden desempeñar un papel importante en la configuración de la evolución de las proteínas.
CRISPR/Cas9 es una poderosa herramienta de edición del genoma que ha revolucionado nuestra capacidad para estudiar y manipular el ADN. Es una herramienta versátil que se puede utilizar para realizar cambios precisos en el código genético, incluida la introducción de mutaciones sinónimas. Mutaciones sinónimos son cambios en la secuencia del ADN que no alteran la secuencia de aminoácidos de la proteína que se produce. Sin embargo, la secuencia de aminoácidos está lejos de ser la historia completa. Se pensó que estas mutaciones eran neutras durante 60 años , lo que significa que no se pensaba que tuvieran ningún efecto en el organismo.
Investigaciones recientes que utilizan CRISPR/Cas9 han demostrado que las mutaciones sinónimas pueden tener un impacto significativo en la aptitud de un organismo. Esta aptitud no es una aptitud neodarwiniana según Ka/Ks , sino una aptitud "real" a nivel de nucleótidos . Ka/Ks se supone a nivel de población : gran diferencia. Además, Ka/Ks ignora las mutaciones sinónimas no neutrales. Las mutaciones sinónimas pueden afectar la forma en que los genes se transcriben y luego se traducen en proteínas. El neodarwinismo contemplaba la traducción como esclava de la transcripción según el "Dogma central " de Crick.
Por ejemplo, las mutaciones sinónimas pueden cambiar la disponibilidad de los ARN de transferencia (ARNt) , que son moléculas pequeñas esenciales para la traducción. Esto puede provocar cambios en la tasa de traducción de proteínas, lo que a su vez puede afectar la aptitud del organismo. El neodarwinismo asumió un efecto igual de los ARNt en la traducción.
CRISPR/Cas9 también se ha utilizado para estudiar los efectos de mutaciones sinónimas en la evolución de las proteínas. Los investigadores han descubierto que mutaciones sinónimas pueden acumularse con el tiempo y provocar cambios en el plegamiento y la función de la proteína . Esto sugiere que las mutaciones sinónimas desempeñan un papel más importante en la evolución de las proteínas de lo que se pensaba anteriormente.
En general, CRISPR/Cas9 ha proporcionado nuevos conocimientos sobre los efectos de mutaciones sinónimas. Estos hallazgos tienen implicaciones importantes para nuestra comprensión de la genética y la evolución.
A continuación se muestran algunos ejemplos específicos de cómo se ha utilizado CRISPR/Cas9 para estudiar mutaciones sinónimas:
Los investigadores han utilizado CRISPR/Cas9 para introducir mutaciones sinónimas en los genes de las células de levadura. Han descubierto que estas mutaciones pueden afectar (de forma no neutral) la tasa de crecimiento de la levadura y su capacidad para sobrevivir en diferentes entornos.
Los investigadores han utilizado CRISPR/Cas9 para estudiar los efectos de mutaciones sinónimas en el plegamiento de proteínas. Han descubierto que mutaciones sinónimas pueden cambiar la forma en que se pliegan las proteínas, lo que puede afectar su función. El neodarwinismo simplemente asumió que el plegamiento de proteínas era igual entre las sustituciones sinónimas redundantes.
Los investigadores han utilizado CRISPR/Cas9 para estudiar los efectos de mutaciones sinónimas en la evolución de las proteínas. Han descubierto que mutaciones sinónimas pueden acumularse con el tiempo y provocar cambios en la secuencia y función de la proteína .
Estos son sólo algunos ejemplos de cómo se utiliza CRISPR/Cas9 para estudiar mutaciones sinónimas. A medida que crezca nuestra comprensión de esta herramienta, podemos esperar aprender aún más sobre los efectos de estas mutaciones en la genética y la evolución.
Por ahora los neodarwinistas han perdido su mayor herramienta para " asumir " la selección natural.
De hecho, como estas fórmulas (por ejemplo, Ka/Ks) reemplazaron a fórmulas más antiguas y menos precisas, hasta la fecha no ha habido un solo artículo que mida con precisión la selección natural desde Darwin.
Después de 170 años uno sólo puede preguntarse si existe tal cosa.
