Enrique Martínez Carranza Impact of recombination on bacterial evolution
Con el avance de la tecnología de secuenciación ha quedado cada vez más claro que la recombinación en bacterias es un fenómeno que ocurre muy fuertemente entre poblaciones, dentro de una misma especie o incluso entre especies distintas, siendo la recombinación muy importante en la adaptación a nuevos nichos o en cambios ambientales bruscos. Sin embargo se ha encontrado que la frecuencia de recombinación es mayor entre organismos de la misma población que entre dos especies distintas, aunque ésta última no se descarta por ningún motivo. Por lo anterior es muy importante conocer y seguir aprendiendo a que grado la recombinación afecta o favorece a los organismos que la llevan a cabo, en adaptación a nicho y especialización (donde hay varios ejemplos de una baja importante en las tasas de recombinación). Además se ha hecho evidente que las regiones genómicas con mayores tasas de recombinación son aquellas que están bajo selección positiva, lo cual tiene sentido si se considera que en aquellos genes de importancia en un ambiente determinado tienen mutaciones deletéreas es posible llevar a cabo recombinación para corregir los errores. Aún con el avance de la tecnología y las bases de datos se tiene material de investigación insuficiente para analizar a profundidad el fenómeno de la recombinación en bacterias, por tanto es necesario desarrollar metodologías que permitan el estudio de mayor cantidad de datos que nos ayuden a comprender mejor los fenómenos que ocurren en bacterias que llevan a cabo recombinación.
Impact of recombination on bacterial evolution Me pareció una revisión muy interesante sobre los procesos de recombinación, done el autor comienza enmarcando el intercambio genético como una de las fuerzas evolutivas de mayor importancias en las bacterias, este intercambio es cotidiano pero inusual en patógenos genéticamente monomórficos, tal proceso es mediado por mecanismos como la conjugación, transducción y transformación, que promueve la adquisición de nuevo material genético y por lo tanto a la aparición de nuevos fenotipos. La importación de genes o fragmentos de estos es conocido como recombinación homóloga y esta mediado por la proteína RecA. Se pueden considerar los eventos de recombinación efectiva, en los que se pueden medir los efectos sobre el material genético, o bien la recombinación no efectiva en la que no se pueden medir. Menciona que a menudo la recombinación promueve cambios genéticos y esta recombinación esta bajo la influencia de la selección. A continuación menciona que la recombinación homóloga puede ser estudiada por medio de la tipificación por multilocus sequence typing (MLST) de siete locus, que clasifica fragmentos de secuencias de genes housekeeping distribuidos en todo el genoma por lo que un sólo evento de recombinación improbablemente afectará más de un fragmento, o bien la secuenciación del genoma completo ya que no hay la limitante del número de genes housekeeping a analizar. En los casos en lo que no existe intercambio de material genético, la variación es generada por mutaciones puntuales de novo, y puede ser caracterizadas por 1. Desequilibrio por ligamiento, 2. Filogenia tipo árbol o 3. Congruencia. El artículo considera tres aspectos importantes del proceso de recombinación, a) la frecuencia con la que un miembro de la población es afectado por eventos de recombinación, b) las regiones en su genoma que pueden ser intercambiadas, y c) la fuente del material genético importado. Es entonces que introduce el concepto de “tasa de recombinación relativa”, con la cual se pueden estimar los eventos de recombinación, hasta donde entiendo entre más baja sea la tasa, tiene un efecto mayor la recombinación que la mutación y son estimadas en base al resumen estadístico de los datos de la secuencia nucleotídica o reconstrucción de algoritmos con el uso del software ClonalFrame. Sin embargo, la utilización de una sola herramienta de análisis mostró que las tasas de recombinación pueden variar entre microorganismos de diferentes géneros, y diferencias aún mayores pueden ser observadas entre poblaciones bacterianas cercanamente relacionadas, estos métodos pueden sufrir sesgo debido a las estrategias de muestreo, como por ejemplo son distintas las frecuencias de especies específicas en una población. El autor menciona algunos ejemplos de tasas relativas constantes e inconstantes de recombinación. De manera interesante también se menciona que bacterias cercanamente relacionadas pero con distintos nichos ecológicos pueden presentar tasas de recombinación muy diferentes, es interesante que posteriormente menciona que la posible puede ser consecuencia de la especialización de las bacterias, y por lo tanto entre más especializada una bacteria tendrá menor tasa de recombinación, y que podría ser característicos de algunas bacterias patógenas. La adaptación entonces tiene una participación importante en la recombinación, aunque el artículo menciona que es un ¡todo depende, puede incrementar o disminuirla dependiendo del contexto.
Medir el impacto de la recombinación tanto a nivel genómico y fenotípico como en la adecuación de las bacterias es un tema central para comprender este proceso dentro de un marco evolutivo y ecológico. En este trabajo se remarca la importancia del nicho y papel ecológico de las bacterias en sus tasas de recombinación. en este sentido quizás es importante comenzar con experimentos de laboratorio en lugar de comunidades naturales. Por una parte el muestreo en comunidades naturales trae consigo dificultades que evitan su comparación entre trabajos y dificulta realizar comparaciones o meta-análisis y conclusiones generalizables. En el laboratorio es posible utilizar poblaciones donde se tiene certeza del background genéticos de los organismos de tal forma que es posible diseñar experimentos a corto y largo plazo para evaluar el grado de recombinación y sus efectos fenotípicos y en la adecuación. Igualmente estos experimentos facilitan la reconstrucción de los árboles filogenéticos de las poblaciones usadas de tal forma que es posible rastrear el origen y dinámica de los genes en recombinación. Posteriormente, es relativamente fácil hacer experimentos de competencia y adecuación que puedan dar información precisa al respecto. De esta forma podemos entender las causas de las diferencias en las tasas de recombinación como el efecto ambiental y las interacciones ecológicas con otros organismos. El artículo también hace mención a la importancia de los métodos de genómica computacional que sirvan para analizar los secuencias obtenidas tanto de comunidades naturales como experimentales. Aunque el punto es mencionado de forma recurrente en la literatura, es claro que no sigue siendo el reto lograr analizar la gran cantidad de información recabada. Para esto sin duda los experimento deben guiar el diseño de algoritmos y herramientas para este propósito. En este sentido es importante considerar los métodos computacionales deben tomar en cuenta las dinámicas ecológicas en el proceso de recombinación.
Enrique Martínez Carranza
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Con el avance de la tecnología de secuenciación ha quedado cada vez más claro que la recombinación en bacterias es un fenómeno que ocurre muy fuertemente entre poblaciones, dentro de una misma especie o incluso entre especies distintas, siendo la recombinación muy importante en la adaptación a nuevos nichos o en cambios ambientales bruscos.
Sin embargo se ha encontrado que la frecuencia de recombinación es mayor entre organismos de la misma población que entre dos especies distintas, aunque ésta última no se descarta por ningún motivo.
Por lo anterior es muy importante conocer y seguir aprendiendo a que grado la recombinación afecta o favorece a los organismos que la llevan a cabo, en adaptación a nicho y especialización (donde hay varios ejemplos de una baja importante en las tasas de recombinación).
Además se ha hecho evidente que las regiones genómicas con mayores tasas de recombinación son aquellas que están bajo selección positiva, lo cual tiene sentido si se considera que en aquellos genes de importancia en un ambiente determinado tienen mutaciones deletéreas es posible llevar a cabo recombinación para corregir los errores.
Aún con el avance de la tecnología y las bases de datos se tiene material de investigación insuficiente para analizar a profundidad el fenómeno de la recombinación en bacterias, por tanto es necesario desarrollar metodologías que permitan el estudio de mayor cantidad de datos que nos ayuden a comprender mejor los fenómenos que ocurren en bacterias que llevan a cabo recombinación.
Impact of recombination on bacterial evolution
ResponderBorrarMe pareció una revisión muy interesante sobre los procesos de recombinación, done el autor comienza enmarcando el intercambio genético como una de las fuerzas evolutivas de mayor importancias en las bacterias, este intercambio es cotidiano pero inusual en patógenos genéticamente monomórficos, tal proceso es mediado por mecanismos como la conjugación, transducción y transformación, que promueve la adquisición de nuevo material genético y por lo tanto a la aparición de nuevos fenotipos. La importación de genes o fragmentos de estos es conocido como recombinación homóloga y esta mediado por la proteína RecA. Se pueden considerar los eventos de recombinación efectiva, en los que se pueden medir los efectos sobre el material genético, o bien la recombinación no efectiva en la que no se pueden medir. Menciona que a menudo la recombinación promueve cambios genéticos y esta recombinación esta bajo la influencia de la selección.
A continuación menciona que la recombinación homóloga puede ser estudiada por medio de la tipificación por multilocus sequence typing (MLST) de siete locus, que clasifica fragmentos de secuencias de genes housekeeping distribuidos en todo el genoma por lo que un sólo evento de recombinación improbablemente afectará más de un fragmento, o bien la secuenciación del genoma completo ya que no hay la limitante del número de genes housekeeping a analizar. En los casos en lo que no existe intercambio de material genético, la variación es generada por mutaciones puntuales de novo, y puede ser caracterizadas por 1. Desequilibrio por ligamiento, 2. Filogenia tipo árbol o 3. Congruencia.
El artículo considera tres aspectos importantes del proceso de recombinación, a) la frecuencia con la que un miembro de la población es afectado por eventos de recombinación, b) las regiones en su genoma que pueden ser intercambiadas, y c) la fuente del material genético importado. Es entonces que introduce el concepto de “tasa de recombinación relativa”, con la cual se pueden estimar los eventos de recombinación, hasta donde entiendo entre más baja sea la tasa, tiene un efecto mayor la recombinación que la mutación y son estimadas en base al resumen estadístico de los datos de la secuencia nucleotídica o reconstrucción de algoritmos con el uso del software ClonalFrame. Sin embargo, la utilización de una sola herramienta de análisis mostró que las tasas de recombinación pueden variar entre microorganismos de diferentes géneros, y diferencias aún mayores pueden ser observadas entre poblaciones bacterianas cercanamente relacionadas, estos métodos pueden sufrir sesgo debido a las estrategias de muestreo, como por ejemplo son distintas las frecuencias de especies específicas en una población. El autor menciona algunos ejemplos de tasas relativas constantes e inconstantes de recombinación.
De manera interesante también se menciona que bacterias cercanamente relacionadas pero con distintos nichos ecológicos pueden presentar tasas de recombinación muy diferentes, es interesante que posteriormente menciona que la posible puede ser consecuencia de la especialización de las bacterias, y por lo tanto entre más especializada una bacteria tendrá menor tasa de recombinación, y que podría ser característicos de algunas bacterias patógenas. La adaptación entonces tiene una participación importante en la recombinación, aunque el artículo menciona que es un ¡todo depende, puede incrementar o disminuirla dependiendo del contexto.
Impact of recombination on bacterial evolution
ResponderBorrarMedir el impacto de la recombinación tanto a nivel genómico y fenotípico como en la adecuación de las bacterias es un tema central para comprender este proceso dentro de un marco evolutivo y ecológico. En este trabajo se remarca la importancia del nicho y papel ecológico de las bacterias en sus tasas de recombinación. en este sentido quizás es importante comenzar con experimentos de laboratorio en lugar de comunidades naturales. Por una parte el muestreo en comunidades naturales trae consigo dificultades que evitan su comparación entre trabajos y dificulta realizar comparaciones o meta-análisis y conclusiones generalizables. En el laboratorio es posible utilizar poblaciones donde se tiene certeza del background genéticos de los organismos de tal forma que es posible diseñar experimentos a corto y largo plazo para evaluar el grado de recombinación y sus efectos fenotípicos y en la adecuación. Igualmente estos experimentos facilitan la reconstrucción de los árboles filogenéticos de las poblaciones usadas de tal forma que es posible rastrear el origen y dinámica de los genes en recombinación. Posteriormente, es relativamente fácil hacer experimentos de competencia y adecuación que puedan dar información precisa al respecto. De esta forma podemos entender las causas de las diferencias en las tasas de recombinación como el efecto ambiental y las interacciones ecológicas con otros organismos.
El artículo también hace mención a la importancia de los métodos de genómica computacional que sirvan para analizar los secuencias obtenidas tanto de comunidades naturales como experimentales. Aunque el punto es mencionado de forma recurrente en la literatura, es claro que no sigue siendo el reto lograr analizar la gran cantidad de información recabada. Para esto sin duda los experimento deben guiar el diseño de algoritmos y herramientas para este propósito. En este sentido es importante considerar los métodos computacionales deben tomar en cuenta las dinámicas ecológicas en el proceso de recombinación.
Marcelo Navarro