Population Genomic: How Bacterial Species Form and Why They Don’t Exist El autor refiere el concepto de especies biológicas de Mayr’s como “grupos entrecruzados separados por barreras reproductivas de otros grupos”, pero este concepto es más aplicable a organismos mayores, debido a que las bacterias poseen un comportamiento asexual y una característica importante es la transferencia horizontal de genes, dejando de lado las barreras reproductivas. Además menciona que no del todo podría ser dejado de lado, ya que algunas clonas no recombinantes imitan el comportamiento de “especies biológicas”. Un concepto importante es el de organismos clonales ecológicamente diferenciados; es decir que cuentan con similitudes genéticas y fenotípicas dentro de la misma población, pero que puede observarse un aumento en la divergencia entre las poblaciones, dando un peso importante al nicho en el que se encuentran los organismos. Posteriormente introduce el término de “ecotipo”, que es de manera general una población dentro de una misma especie que se adapta mejor a ciertas condiciones ambientales y que puede entrecruzarse, y que por selección periódica será entonces la que prevalezca, que conlleva a una purga y eliminación de genes de la población menos adaptada. Aunque no me queda del todo clara la idea de ¿cómo es que los árboles filogenéticos tendrán la misma topología?. Entonces cada vez que aparezca una mutación o cambio se producirá un nuevo “barrido selectivo” y por lo tanto una nueva purga dejando así sólo a los organismos con mayor fitness, dando como resultado una especialización ecológica ósea un organismo mejor adaptado a las condiciones de un nicho dado, y esto es observable por medio de la reconstrucción filogenética a partir de la búsqueda de marcadores genéticos, los cuales deben ser seleccionados de manera tal que indique el proceso de especiación más adecuado para la población bajo estudio, ya que puede existir la posibilidad de un sesgo al incluir marcadores tales como el gen que codifica para la porción 16s incapaz de discernir entre especies cercanamente relacionas. Entonces, el autor refiere que diferentes segmentos genómicos generarán por lo tanto árboles distintos, complicando así la interpretación. Por último otro de los procesos que participan fuertemente en la especiación son lo eventos de recombinación, dependientes de procesos biológicos y factores físicos, al existir el intercambio de material genético entre un rango amplio de bacterias, la especiación se vuelve entonces un tema tan complejo como el número de nicho posibles en el universo.
Population Genomics: How Bacterial Species Form and Why They Don’t Exist
Existen dos posturas acerca de los procesos que llevan a cabo la especiación de bacterias: la selección periódica y la recombinación. La selección periódica está definida en una población finita donde no hay recombinación y están en un nicho estable, surge una mutante que tiene una capacidad mayor para aprovechar los recursos del nicho. A través de selección, todos los organismos en la población serán eventualmente descendientes de este ancestro mutante favorecido. Y como no hay recombinación, sus genomas tendrán en todos los loci sólo descendiente lineales directos de los alelos específicos que el ancestro mutante tenía en su genoma cuando fue seleccionado. Por lo tanto las poblaciones serán purgadas de la diversidad alélica acumulada antes de la mutación. Así la población permanece genéticamente cohesiva dentro de ella misma, mientras diverge de otras poblaciones diferenciadas ecológicamente, adaptándose a su nicho con barridos selectivos. Sin embargo, se espera que los patrones de genes marcadores no seleccionados muestren microdiversidad, es decir esperamos ver agrupaciones de secuencias o casi idénticas separadas por huecos con una diversidad mayor (aunque baja aún), estas agrupaciones deben representar ecotipos (especilización en un nicho), y cualquier diversidad en la secuencia muestra la mutaciones que surgieron desde el último barrido selectivo. Sin embargo parece ocurrir lo contrario a lo que propone el modelo del ecotipo, pues en una muestra de Vibrio, al comparar los aislados de una misma población, únicamente separadas por su tamaño, pequeñas y grandes, se encontraron 29,000 SNPs de los genes compartidos por todos los genomas, de los cuales sólo 725 son ecoSNPs. Con el modelo del ecotipo, estas diferencias deberían estar distribuidas al azar por todo el genoma y sin embargo se encuentran altamente concentradas, el 80% de ellas se encontraron en 3 pequeñas regiones y el resto en otras 11 más, colectivamente sólo comprenden un pequeñas parte del genoma. Los genes en estas regiones tienen un sentido ampliamente ecológico. Y sólo aquellos alelos que son responsables de la diferenciación ecológica parecen haber sido fijados en ambas poblaciones. A pesar de esto, la diversidad en estos sitios es generalmente más baja que en el resto de sus genomas, indicando que las regiones seleccionadas se han separado recientemente, posiblemente después de la introducción por recombinación de donadores fuera de los dos grupos. Una manera de pensarlo es que la recombinación fuera tan frecuente y generalizada que mucho antes de que el genoma con el alelo seleccionado alcanzara la fijación o incluso una frecuencia significativa, todas las regiones a cualquier distancia del alelo habían sido reemplazadas frecuentemente varias veces por recombinación con otros genomas. Segmentos genómicos fuera de las regiones específicas del ecotipo tienen árboles distintos, ninguno de ellos favorecido por más del 1% de la longitud del genoma. Eventos de recombinación recientes, detectado por comparación de genomas relacionados, son preferencialmente confinados al hábitat, mientras que eventos más antiguos cruzan la frontera del hábitat. Aparentemente cuando 2 poblaciones diferenciadas ecológicamente se están aislando genéticamente prefieren intercambiar su DNA con su propio tipo, quizá sólo por cercanía. Una consecuencia es que incluso en los marcadores no seleccionados, las 2 poblaciones mostrarán divergencia cohesiva, todos los genes tienden a producir 2 agrupaciones distinguibles. Además la recombinación depende tanto de procesos biológicos como de factores físicos, los cuales son ampliamente variables. Sin embargo no se puede generalizar que sea por una u otra cosa, quizá haya ejemplos donde se dé selección periódica, otros donde sea por recombinación, otros donde se dé una mezcla o incluso hasta otro tipo de mecanismos.
Enrique Martínez Carranza Population Genomics: How bacterial species form and why they don´t exist
Tratando de entender el concepto de especies, que es complicado en bacteria, se habla del modelo del ecotipo, específicamente de la selección periódica, que es lo que sucede cuando en una población finita de organismos no recombinantes en un nicho estable, se origina una mutante que es más capaz de usar los recursos del nicho y a través de selección todos los organismos en la población serán descendientes directos de este ancestro mutante favorecido. La población permanece genéticamente cohesiva mientras diverge de otras poblaciones ecológicamente diferenciadas. Aquí exponen trabajos realizados con especies de Vibrio, donde se observaron grupos de microdiversidad y donde después encontraron numerosas poblaciones ecológicamente numerosas en diferentes niveles de distinción filogenética, dentro de la especie llamada V. splendidus. De acuerdo al modelo del ecotipo, cualquier gen debería dar la misma filogenia entre los individuos de la población, sin embargo encontraron alta variabilidad y que los SNPs se encuentran principalmente en forma de "ecoSNPs" y encontraron además que sólo aquellos alelos responsables de la diferenciación ecológica fueron fijados en las poblaciones definidas por el hábitat. Por lo anterior se da mucha importancia a la capacidad de recombinación entre las bacterias, que siempre son potencialmente capaces de captar material genético de otras poblaciones, fijándose sólo lo que les ayuda adaptativemente.
Population Genomic: How Bacterial Species Form and Why They Don’t Exist
ResponderBorrarEl autor refiere el concepto de especies biológicas de Mayr’s como “grupos entrecruzados separados por barreras reproductivas de otros grupos”, pero este concepto es más aplicable a organismos mayores, debido a que las bacterias poseen un comportamiento asexual y una característica importante es la transferencia horizontal de genes, dejando de lado las barreras reproductivas. Además menciona que no del todo podría ser dejado de lado, ya que algunas clonas no recombinantes imitan el comportamiento de “especies biológicas”. Un concepto importante es el de organismos clonales ecológicamente diferenciados; es decir que cuentan con similitudes genéticas y fenotípicas dentro de la misma población, pero que puede observarse un aumento en la divergencia entre las poblaciones, dando un peso importante al nicho en el que se encuentran los organismos.
Posteriormente introduce el término de “ecotipo”, que es de manera general una población dentro de una misma especie que se adapta mejor a ciertas condiciones ambientales y que puede entrecruzarse, y que por selección periódica será entonces la que prevalezca, que conlleva a una purga y eliminación de genes de la población menos adaptada. Aunque no me queda del todo clara la idea de ¿cómo es que los árboles filogenéticos tendrán la misma topología?.
Entonces cada vez que aparezca una mutación o cambio se producirá un nuevo “barrido selectivo” y por lo tanto una nueva purga dejando así sólo a los organismos con mayor fitness, dando como resultado una especialización ecológica ósea un organismo mejor adaptado a las condiciones de un nicho dado, y esto es observable por medio de la reconstrucción filogenética a partir de la búsqueda de marcadores genéticos, los cuales deben ser seleccionados de manera tal que indique el proceso de especiación más adecuado para la población bajo estudio, ya que puede existir la posibilidad de un sesgo al incluir marcadores tales como el gen que codifica para la porción 16s incapaz de discernir entre especies cercanamente relacionas. Entonces, el autor refiere que diferentes segmentos genómicos generarán por lo tanto árboles distintos, complicando así la interpretación.
Por último otro de los procesos que participan fuertemente en la especiación son lo eventos de recombinación, dependientes de procesos biológicos y factores físicos, al existir el intercambio de material genético entre un rango amplio de bacterias, la especiación se vuelve entonces un tema tan complejo como el número de nicho posibles en el universo.
Grisel Córdova Villalba
ResponderBorrarPopulation Genomics: How Bacterial Species Form and Why They Don’t Exist
Existen dos posturas acerca de los procesos que llevan a cabo la especiación de bacterias: la selección periódica y la recombinación.
La selección periódica está definida en una población finita donde no hay recombinación y están en un nicho estable, surge una mutante que tiene una capacidad mayor para aprovechar los recursos del nicho. A través de selección, todos los organismos en la población serán eventualmente descendientes de este ancestro mutante favorecido. Y como no hay recombinación, sus genomas tendrán en todos los loci sólo descendiente lineales directos de los alelos específicos que el ancestro mutante tenía en su genoma cuando fue seleccionado. Por lo tanto las poblaciones serán purgadas de la diversidad alélica acumulada antes de la mutación. Así la población permanece genéticamente cohesiva dentro de ella misma, mientras diverge de otras poblaciones diferenciadas ecológicamente, adaptándose a su nicho con barridos selectivos.
Sin embargo, se espera que los patrones de genes marcadores no seleccionados muestren microdiversidad, es decir esperamos ver agrupaciones de secuencias o casi idénticas separadas por huecos con una diversidad mayor (aunque baja aún), estas agrupaciones deben representar ecotipos (especilización en un nicho), y cualquier diversidad en la secuencia muestra la mutaciones que surgieron desde el último barrido selectivo. Sin embargo parece ocurrir lo contrario a lo que propone el modelo del ecotipo, pues en una muestra de Vibrio, al comparar los aislados de una misma población, únicamente separadas por su tamaño, pequeñas y grandes, se encontraron 29,000 SNPs de los genes compartidos por todos los genomas, de los cuales sólo 725 son ecoSNPs. Con el modelo del ecotipo, estas diferencias deberían estar distribuidas al azar por todo el genoma y sin embargo se encuentran altamente concentradas, el 80% de ellas se encontraron en 3 pequeñas regiones y el resto en otras 11 más, colectivamente sólo comprenden un pequeñas parte del genoma. Los genes en estas regiones tienen un sentido ampliamente ecológico. Y sólo aquellos alelos que son responsables de la diferenciación ecológica parecen haber sido fijados en ambas poblaciones. A pesar de esto, la diversidad en estos sitios es generalmente más baja que en el resto de sus genomas, indicando que las regiones seleccionadas se han separado recientemente, posiblemente después de la introducción por recombinación de donadores fuera de los dos grupos. Una manera de pensarlo es que la recombinación fuera tan frecuente y generalizada que mucho antes de que el genoma con el alelo seleccionado alcanzara la fijación o incluso una frecuencia significativa, todas las regiones a cualquier distancia del alelo habían sido reemplazadas frecuentemente varias veces por recombinación con otros genomas.
Segmentos genómicos fuera de las regiones específicas del ecotipo tienen árboles distintos, ninguno de ellos favorecido por más del 1% de la longitud del genoma.
Eventos de recombinación recientes, detectado por comparación de genomas relacionados, son preferencialmente confinados al hábitat, mientras que eventos más antiguos cruzan la frontera del hábitat. Aparentemente cuando 2 poblaciones diferenciadas ecológicamente se están aislando genéticamente prefieren intercambiar su DNA con su propio tipo, quizá sólo por cercanía. Una consecuencia es que incluso en los marcadores no seleccionados, las 2 poblaciones mostrarán divergencia cohesiva, todos los genes tienden a producir 2 agrupaciones distinguibles.
Además la recombinación depende tanto de procesos biológicos como de factores físicos, los cuales son ampliamente variables.
Sin embargo no se puede generalizar que sea por una u otra cosa, quizá haya ejemplos donde se dé selección periódica, otros donde sea por recombinación, otros donde se dé una mezcla o incluso hasta otro tipo de mecanismos.
Enrique Martínez Carranza
ResponderBorrarPopulation Genomics: How bacterial species form and why they don´t exist
Tratando de entender el concepto de especies, que es complicado en bacteria, se habla del modelo del ecotipo, específicamente de la selección periódica, que es lo que sucede cuando en una población finita de organismos no recombinantes en un nicho estable, se origina una mutante que es más capaz de usar los recursos del nicho y a través de selección todos los organismos en la población serán descendientes directos de este ancestro mutante favorecido. La población permanece genéticamente cohesiva mientras diverge de otras poblaciones ecológicamente diferenciadas.
Aquí exponen trabajos realizados con especies de Vibrio, donde se observaron grupos de microdiversidad y donde después encontraron numerosas poblaciones ecológicamente numerosas en diferentes niveles de distinción filogenética, dentro de la especie llamada V. splendidus. De acuerdo al modelo del ecotipo, cualquier gen debería dar la misma filogenia entre los individuos de la población, sin embargo encontraron alta variabilidad y que los SNPs se encuentran principalmente en forma de "ecoSNPs" y encontraron además que sólo aquellos alelos responsables de la diferenciación ecológica fueron fijados en las poblaciones definidas por el hábitat.
Por lo anterior se da mucha importancia a la capacidad de recombinación entre las bacterias, que siempre son potencialmente capaces de captar material genético de otras poblaciones, fijándose sólo lo que les ayuda adaptativemente.