La definición de especie bacteriana ha sido un tema controversial debido a que resulta complicado aplicar las definiciones típicas de especies (como la biológica) a las bacterias. Sin embargo, en la mayoría de estudios ecológicos o evolutivos en comunidades naturales definir las especies en términos filogenéticos no resulta de mucha utilidad. Principalmente, la alta diversidad de grupos distintos y la imposibilidad de realizar clasificaciones sólamente por características funcionales o morfológicas (debido, por ejemplo, a la transferencia horizontal de genes) llevan a la necesidad de omitir el proceso de asignación taxonómica para la mayoría de los OTUs. En cambio, definir grupos funcionales de acuerdo a su papel en los ciclos biogeoquímicos o por su papel ecológico e interacciones resulta fundamental para entender la dinámica de los ecosistemas y en comunidades con aplicaciones biotecnológicas. Igualmente, esta aproximación nos ayuda a entender otros procesos que mantienen la estabilidad en los ecosistemas como la redundancia funcional y la plasticidad fenotípica. Por último, es importante mencionar, que esto no desestima la posibilidad de realizar estudios ecológicos y evolutivos que indaguen en los procesos de diversificación y especiación.
Enrique Martínez Carranza Evolving concepts of bacterial species
Se ha discutido mucho respecto al impacto de la recombinación como fuerza evolutiva en bacterias, asimismo y muy relacionada a la selección ecológica. Debido a la dificultad para aplicar el concepto general de especie a las bacterias, también se han propuesto modelos con los que se pueda explicar la diversidad encontrada en los ecosistemas, así como metodologías cada vez más integrativas que hacen cada vez más uso de secuencias de DNA y ahora de preferencia de la secuenciación de genomas completos para la comprensión evolutiva y ecológica de diversidad bacteriana. Ahora no es suficiente estudiar marcadores genéticos como el 16S RNAr ya que deja por fuera mucho valor ecológico, las técnicas de MLST son buenas pero por si solas tampoco brindan la información suficiente. Debido a la baja capacidad de aislamiento de la mayoría de las bacterias y menor aún capacidad para secuenciar sus genomas, la metagenómica nos ha dado una resolución increiblemente poderosa de la diversidad, sin embargo no nos permite conocer la historia evolutiva de las comunidades microbianas. El papel de la recombinación al favorecer la cohesión entre las poblaciones y el de la selección en lo que parecería favorecer la divergencia deben ser interpretados correctamente para que con ayuda de las técnicas moleculares podamos definir y/o delimitar las especies en bacterias.
Grisel Córdova Villalba Evolving Concepts of Bacterial Species A pesar de que las técnicas de secuenciación nos han permitido tener una gran cantidad de datos, la interpretación no es sencilla. En el caso de las bacterias explicar la gran diversidad que existe, es uno de los principales retos, además de entender sus causas y consecuencias evolutivas. Definir el concepto de especie y de especiación en bacteria es complicado, pues a diferencia de los organismos eucariontes, las bacterias son clonales pero tienen varios mecanismos de intercambio de DNA. Sin embargo los procesos que causan diversificación en bacterias (aislamiento geográfico, aislamiento reproductivo y selección divergente) son los mismos que los de los eucariontes. Los criterios que se han usado para delimitar las especies en las bacterias es que los individuos difieran más del 1% en su gen del 16S del rRNA o más del 6% en el caso de genes que codifican para proteínas. Un enfoque más directo es probar señales de evolución independiente en patrones de variación de DNA y usar estas señales para inferir unidades de diversidad. Para construir filogenias es fácil utilizar un solo gen, pero esto quita la complejidad de las relaciones y de las interacciones que el organismo tiene. Los organismos eucariontes evolucionan independientemente si existe aislamiento reproductivo o selección divergente, pues representan diferentes pozas para la recombinación, la selección y la deriva. En organismos estrictamente clonales, la recombinación nunca ocurre, pero la selección y la deriva mantienen la cohesión dentro de las poblaciones y causan divergencia entre ellas. Si surgen barreras que impidan la propagación de un genotipo y el reemplazo de individuos en una población separada, se crean condiciones para la divergencia y la emergencia de agrupaciones genotípica y fenotípicamente distintas. En este escenario las especies constituyen fosas separadas para la selección y la deriva. Cuando la tasa de recombinación es menor a la tasa de mutación las poblaciones bacterianas se comportan como si fueran clonales, pero cuando la tasa de recombinación es igual o excede la tasa de mutación se comportan como organismos sexuales y evita que individuos de una población se vuelvan muy divergentes unos de otros. Sólo hay especiación si barreras al intercambio genético surgen (equivalente al aislamiento reproductivo en eucariontes) o si la selección divergente es suficientemente fuerte para contrarrestar la fuerza homogenizante de la población. Este modelo asume que no hay selección de genotipos distintos, es neutro, así que ofrece un modelo nulo bajo el cual se puede comparar la acción de la selección. Otro evento que disminuye la recombinación es que se inhiban los genes de competencia o que las bacterias se vuelvan más resistentes a los fagos. La divergencia genética incrementa linearmente con el tiempo siempre y cuando los nichos ecológicos estén presentes.
La definición de especie bacteriana ha sido un tema controversial debido a que resulta complicado aplicar las definiciones típicas de especies (como la biológica) a las bacterias. Sin embargo, en la mayoría de estudios ecológicos o evolutivos en comunidades naturales definir las especies en términos filogenéticos no resulta de mucha utilidad. Principalmente, la alta diversidad de grupos distintos y la imposibilidad de realizar clasificaciones sólamente por características funcionales o morfológicas (debido, por ejemplo, a la transferencia horizontal de genes) llevan a la necesidad de omitir el proceso de asignación taxonómica para la mayoría de los OTUs. En cambio, definir grupos funcionales de acuerdo a su papel en los ciclos biogeoquímicos o por su papel ecológico e interacciones resulta fundamental para entender la dinámica de los ecosistemas y en comunidades con aplicaciones biotecnológicas. Igualmente, esta aproximación nos ayuda a entender otros procesos que mantienen la estabilidad en los ecosistemas como la redundancia funcional y la plasticidad fenotípica. Por último, es importante mencionar, que esto no desestima la posibilidad de realizar estudios ecológicos y evolutivos que indaguen en los procesos de diversificación y especiación.
ResponderBorrarMarcelo Navarro
Enrique Martínez Carranza
ResponderBorrarEvolving concepts of bacterial species
Se ha discutido mucho respecto al impacto de la recombinación como fuerza evolutiva en bacterias, asimismo y muy relacionada a la selección ecológica. Debido a la dificultad para aplicar el concepto general de especie a las bacterias, también se han propuesto modelos con los que se pueda explicar la diversidad encontrada en los ecosistemas, así como metodologías cada vez más integrativas que hacen cada vez más uso de secuencias de DNA y ahora de preferencia de la secuenciación de genomas completos para la comprensión evolutiva y ecológica de diversidad bacteriana. Ahora no es suficiente estudiar marcadores genéticos como el 16S RNAr ya que deja por fuera mucho valor ecológico, las técnicas de MLST son buenas pero por si solas tampoco brindan la información suficiente. Debido a la baja capacidad de aislamiento de la mayoría de las bacterias y menor aún capacidad para secuenciar sus genomas, la metagenómica nos ha dado una resolución increiblemente poderosa de la diversidad, sin embargo no nos permite conocer la historia evolutiva de las comunidades microbianas.
El papel de la recombinación al favorecer la cohesión entre las poblaciones y el de la selección en lo que parecería favorecer la divergencia deben ser interpretados correctamente para que con ayuda de las técnicas moleculares podamos definir y/o delimitar las especies en bacterias.
Grisel Córdova Villalba
ResponderBorrarEvolving Concepts of Bacterial Species
A pesar de que las técnicas de secuenciación nos han permitido tener una gran cantidad de datos, la interpretación no es sencilla. En el caso de las bacterias explicar la gran diversidad que existe, es uno de los principales retos, además de entender sus causas y consecuencias evolutivas.
Definir el concepto de especie y de especiación en bacteria es complicado, pues a diferencia de los organismos eucariontes, las bacterias son clonales pero tienen varios mecanismos de intercambio de DNA. Sin embargo los procesos que causan diversificación en bacterias (aislamiento geográfico, aislamiento reproductivo y selección divergente) son los mismos que los de los eucariontes.
Los criterios que se han usado para delimitar las especies en las bacterias es que los individuos difieran más del 1% en su gen del 16S del rRNA o más del 6% en el caso de genes que codifican para proteínas. Un enfoque más directo es probar señales de evolución independiente en patrones de variación de DNA y usar estas señales para inferir unidades de diversidad.
Para construir filogenias es fácil utilizar un solo gen, pero esto quita la complejidad de las relaciones y de las interacciones que el organismo tiene.
Los organismos eucariontes evolucionan independientemente si existe aislamiento reproductivo o selección divergente, pues representan diferentes pozas para la recombinación, la selección y la deriva. En organismos estrictamente clonales, la recombinación nunca ocurre, pero la selección y la deriva mantienen la cohesión dentro de las poblaciones y causan divergencia entre ellas. Si surgen barreras que impidan la propagación de un genotipo y el reemplazo de individuos en una población separada, se crean condiciones para la divergencia y la emergencia de agrupaciones genotípica y fenotípicamente distintas. En este escenario las especies constituyen fosas separadas para la selección y la deriva.
Cuando la tasa de recombinación es menor a la tasa de mutación las poblaciones bacterianas se comportan como si fueran clonales, pero cuando la tasa de recombinación es igual o excede la tasa de mutación se comportan como organismos sexuales y evita que individuos de una población se vuelvan muy divergentes unos de otros. Sólo hay especiación si barreras al intercambio genético surgen (equivalente al aislamiento reproductivo en eucariontes) o si la selección divergente es suficientemente fuerte para contrarrestar la fuerza homogenizante de la población. Este modelo asume que no hay selección de genotipos distintos, es neutro, así que ofrece un modelo nulo bajo el cual se puede comparar la acción de la selección. Otro evento que disminuye la recombinación es que se inhiban los genes de competencia o que las bacterias se vuelvan más resistentes a los fagos.
La divergencia genética incrementa linearmente con el tiempo siempre y cuando los nichos ecológicos estén presentes.