Enrique Martínez Carranza Ordering microbial diversity into ecologically and genetically cohesive units.
El concepto de especie como organismo reproductivamente aislado de otros organismos, donde por obvias razones no hay flujo génico no puede ser aplicado en bactetias o poblaciones bacterianas en la naturaleza. En bacterias y arqueas hay continuamente la incorporación de material genético, que siempre es unidireccional y puede introducirse en el genoma por recombinación homóloga o no homóloga. Además existe la transferencia horizontal de genes que puede ocurrir entre organismos distantemente relacionados. Por todas estas cuestiones es complicado definir unidades cohesivas genéticamente o ecológicamente, ya que no se ha definido un valor de corte que nos permita diferenciar estas unidades. La congruencia de unidades ecológicas y genotípicas, son en principio consistentes con el razonamiento de poblaciones como los miembros de una especie que coexisten localmente. La pregunta que tratan de responder en el artículo es ¿A que grado se sobrelapan las unidades genéticas y ecológicas? además de tratar de entender mejor el proceso de especiación más que el concepto de especie. Para analizar y entender la naturaleza de las unidades ecológicas, parten de datos genéticos y genómicos, en un enfoque al que denominan "ecología reversa". Los autores hacen incapié en que definir claramente a una unidad genéticamente cohesiva es un poco complicado y hay que establecer un valor de corte, que cuando es definido puede establecerse la unidad taxonómica operacional (OTU), en tanto que definir una unidad ecológica, que son grupos de organismos con funciones ecológicas comunes tampoco es tan sencillo. En el artículo exponen ejemplos de análisis que se han realizado con muestras de organismos con el gen marcador 16S exactamente igual, de poblaciones donde no hay barreras al flujo génico, donde han encontrado diferencias en las preferencias ecológicas, los cambios están en SNPs a lo largo del genoma, pero en un caso estos SNPs están en "islas" bien definidas o en "continentes" lo que nos da una idea de la necesidad de los cambios en el genoma de los organismos, donde a veces están bien definidos en sitios específicos o en otras ocasiones se necesitan mayores cambios en genes distintos. En el trabajo se remarca la utilidad de la estrategia "ecología reversa", donde con mayor facilidad se puede identificar a unidades ecológicamente cohesivas a partir de grupos genotípicos.
Ordering microbial diversity into ecologically and genetically cohesive units
Para definir una especie a nivel de microorganismos, las reglas varían con respecto a los eucariontes, pues su estilo de vida es distinto. Para poder identificar unidades genética y ecológicamente congruentes se necesitan tomar en cuenta los rasgos característicos de su evolución, como las formas de variación y las tasas de intercambio genético. En estos organismos la incorporación de material genético nuevo es siempre unidireccional y conduce a la conversión de genes por recombinación homóloga o bien a la adición de genes por recombinación no homóloga. Además algunos linajes presentan un modo de evolución clonal mientras otros la tasa de recombinación puede diferir por varios órdenes de magnitud. Otra característica importante es que el material genético puede ser incorporado desde organismos relacionados distantemente. Esto dificulta definir a una especie, pues puede ser que microorganismos con una gran capacidad de transferencia horizontal pareciera que estuvieran relacionados ancestralmente con quienes les donaron genes que con su ancestro real. Los metagenomas han mostrado que las comunidades microbianas consisten de agrupaciones genotípicas de organismos cercanamente relacionados que muestran asociaciones y dinámica ambiental cohesiva que claramente los distingue de otras agrupaciones que coexisten en la misma muestra. La ecología reversa se enfoca en predecir simultáneamente unidades ecológicas y genéticas, en vez de mapear datos ecológicos en unidades genéticas predefinidas. Para que surjan nuevas especies se necesita tanto de recombinación como de selección, esta última actúa también para mantener los genotipos creados por la recombinación. Es importante que para definir una especie se trate de hacer en función de su contexto, es decir, tomar en cuenta las características propias de la especie (tasa de recombinación por ejemplo) así como las interacciones que tiene con su ambiente (tanto bióticas como abióticas).
La información genómica que hemos obtenido por las técnicas de secuenciación masiva han permitido establecer un nueva “forma” de hacer investigación en ecología evolutiva con las bacterias. Esta “ecología reversa” de la que se habla en el artículo hace predicciones sobre la función y papel ecológico de los grupo bacterianos. Resulta muy útil para el estudio de comunidades bacterianas de las cuales no se podrían obtener estos detalles en forma con ensayos funcionales o similares en tiempos cortos. Estos análisis permiten conocer a todos los integrantes de una comunidad y los genes que se contienen sus genomas y los que efectivamente se expresan. Sin embargo, también ha llevado a severas críticas en cuanto al rigor de las conclusiones alcanzadas. Frecuentemente, en trabajos de ecología microbiana se realizan afirmaciones que no se sustentan con evidencias y se basan en trabajos en sistemas muy distintos o en supuesto que no son probado explícitamente. El artículo trata el tema de definir unidades naturales en sistemas microbianos donde conceptos como “genoma núcleo” y “el genoma accesorio” permiten identificar el papel ecológico y funcional de grupos y de especies. Por otra parte el artículo trata el concepto de ecotipo que trata de definir grupos basándose en su papel ecológico. Este concepto es difícil de definir puesto que un sólo grupo de organismos puede formar parte en más de una función. De esta forma, las siguientes preguntas a resolver en el tema tienen que realizar una investigación mecanística acerca de los procesos e interacciones que dan lugar a la diversificación y especiación en comunidades bacterianas.
Enrique Martínez Carranza
ResponderBorrarOrdering microbial diversity into ecologically and genetically cohesive units.
El concepto de especie como organismo reproductivamente aislado de otros organismos, donde por obvias razones no hay flujo génico no puede ser aplicado en bactetias o poblaciones bacterianas en la naturaleza.
En bacterias y arqueas hay continuamente la incorporación de material genético, que siempre es unidireccional y puede introducirse en el genoma por recombinación homóloga o no homóloga. Además existe la transferencia horizontal de genes que puede ocurrir entre organismos distantemente relacionados. Por todas estas cuestiones es complicado definir unidades cohesivas genéticamente o ecológicamente, ya que no se ha definido un valor de corte que nos permita diferenciar estas unidades. La congruencia de unidades ecológicas y genotípicas, son en principio consistentes con el razonamiento de poblaciones como los miembros de una especie que coexisten localmente. La pregunta que tratan de responder en el artículo es ¿A que grado se sobrelapan las unidades genéticas y ecológicas? además de tratar de entender mejor el proceso de especiación más que el concepto de especie. Para analizar y entender la naturaleza de las unidades ecológicas, parten de datos genéticos y genómicos, en un enfoque al que denominan "ecología reversa". Los autores hacen incapié en que definir claramente a una unidad genéticamente cohesiva es un poco complicado y hay que establecer un valor de corte, que cuando es definido puede establecerse la unidad taxonómica operacional (OTU), en tanto que definir una unidad ecológica, que son grupos de organismos con funciones ecológicas comunes tampoco es tan sencillo.
En el artículo exponen ejemplos de análisis que se han realizado con muestras de organismos con el gen marcador 16S exactamente igual, de poblaciones donde no hay barreras al flujo génico, donde han encontrado diferencias en las preferencias ecológicas, los cambios están en SNPs a lo largo del genoma, pero en un caso estos SNPs están en "islas" bien definidas o en "continentes" lo que nos da una idea de la necesidad de los cambios en el genoma de los organismos, donde a veces están bien definidos en sitios específicos o en otras ocasiones se necesitan mayores cambios en genes distintos.
En el trabajo se remarca la utilidad de la estrategia "ecología reversa", donde con mayor facilidad se puede identificar a unidades ecológicamente cohesivas a partir de grupos genotípicos.
Grisel Córdova Villalba
ResponderBorrarOrdering microbial diversity into ecologically and genetically cohesive units
Para definir una especie a nivel de microorganismos, las reglas varían con respecto a los eucariontes, pues su estilo de vida es distinto. Para poder identificar unidades genética y ecológicamente congruentes se necesitan tomar en cuenta los rasgos característicos de su evolución, como las formas de variación y las tasas de intercambio genético. En estos organismos la incorporación de material genético nuevo es siempre unidireccional y conduce a la conversión de genes por recombinación homóloga o bien a la adición de genes por recombinación no homóloga. Además algunos linajes presentan un modo de evolución clonal mientras otros la tasa de recombinación puede diferir por varios órdenes de magnitud. Otra característica importante es que el material genético puede ser incorporado desde organismos relacionados distantemente. Esto dificulta definir a una especie, pues puede ser que microorganismos con una gran capacidad de transferencia horizontal pareciera que estuvieran relacionados ancestralmente con quienes les donaron genes que con su ancestro real.
Los metagenomas han mostrado que las comunidades microbianas consisten de agrupaciones genotípicas de organismos cercanamente relacionados que muestran asociaciones y dinámica ambiental cohesiva que claramente los distingue de otras agrupaciones que coexisten en la misma muestra.
La ecología reversa se enfoca en predecir simultáneamente unidades ecológicas y genéticas, en vez de mapear datos ecológicos en unidades genéticas predefinidas.
Para que surjan nuevas especies se necesita tanto de recombinación como de selección, esta última actúa también para mantener los genotipos creados por la recombinación.
Es importante que para definir una especie se trate de hacer en función de su contexto, es decir, tomar en cuenta las características propias de la especie (tasa de recombinación por ejemplo) así como las interacciones que tiene con su ambiente (tanto bióticas como abióticas).
La información genómica que hemos obtenido por las técnicas de secuenciación masiva han permitido establecer un nueva “forma” de hacer investigación en ecología evolutiva con las bacterias. Esta “ecología reversa” de la que se habla en el artículo hace predicciones sobre la función y papel ecológico de los grupo bacterianos. Resulta muy útil para el estudio de comunidades bacterianas de las cuales no se podrían obtener estos detalles en forma con ensayos funcionales o similares en tiempos cortos. Estos análisis permiten conocer a todos los integrantes de una comunidad y los genes que se contienen sus genomas y los que efectivamente se expresan. Sin embargo, también ha llevado a severas críticas en cuanto al rigor de las conclusiones alcanzadas. Frecuentemente, en trabajos de ecología microbiana se realizan afirmaciones que no se sustentan con evidencias y se basan en trabajos en sistemas muy distintos o en supuesto que no son probado explícitamente. El artículo trata el tema de definir unidades naturales en sistemas microbianos donde conceptos como “genoma núcleo” y “el genoma accesorio” permiten identificar el papel ecológico y funcional de grupos y de especies. Por otra parte el artículo trata el concepto de ecotipo que trata de definir grupos basándose en su papel ecológico. Este concepto es difícil de definir puesto que un sólo grupo de organismos puede formar parte en más de una función. De esta forma, las siguientes preguntas a resolver en el tema tienen que realizar una investigación mecanística acerca de los procesos e interacciones que dan lugar a la diversificación y especiación en comunidades bacterianas.
ResponderBorrarMarcelo Navarro