Genomic analysis of a key innovation in an experimental Escherichia coli population Algunos rasgos adquiridos evolutivamente pueden abrir oportunidades ecológicas y promover la diversificación, estos rasgos son adquiridos por exaptación, se trata de un rasgo que promueve la adaptación a determinadas condiciones y una vez que se consolida, se utiliza y se perfecciona para una nueva finalidad y puede no estar relacionado a su propósito original. Este rasgo puede surgir por mezcla de dominios, regulación alterada y duplicación seguida de nueva funcionalidad. Para entender la evolución de tal rasgo, es necesario explicar características como la función biológica, bases fisiológicas, mutaciones subyacentes y la historia de cambios acumulados. El uso de microorganismos en experimentos evolutivos, es un modelo rápido por el tiempo de generación de estos microorganismos y la gran cantidad que puede ser analizada, con la ayuda de nuevas tecnologías. El autor resume la historia del modelo utilizado, donde la E. coli capaz de utilizar citrato (Cit+), mutó espontáneamente, co-existió y evolucionó en una población que después de varias miles de generaciones aumentó en número. Posteriormente observaron mayor probabilidad de generar mutantes Cit+ en la clonas tardías en comparación al ancestro, lo que implica que el fondo genético evolucionó y “potencio” la evolución de este rasgo, por mecanismos como la tasa de mutación o cierto tipo de mutaciones aumentaron de tal manera que el evento requerido era más probable que ocurriera en generaciones posteriores. O bien, una interacción epistática donde la expresión de una mutación requiere una o más mutaciones precedentes. Posteriormente, describen la filogenia de 29 clonas de E. coli en el transcurso de la generaciones y observan que surgieron algunas mutantes pero no tuvieron éxito en persistir, y posteriormente se generan nuevas clonas capaces de co-existir, algunas de las posibles explicaciones es que pudieron adquirir mutaciones benéficas sin la ventaja suficiente de fijarse, o bien pudieron llenar nichos sutilmente diferentes, por el uso diferencial de metabolitos secretados. Al secuencia las clonas Cit+ observan una mutación en el gen mutS que porduce un codón de paro temprano y por lo tanto un defecto en la reparación del DNA, tal mutación no se observó en Cit-, por lo que las generaciones Cit+ posteriores acumulan mucho más rápido SNP’s. La evolución del rasgo Cit+ involucró tres procesos: potenciación, actualización y refinamiento. Donde la evolución del fondo genético de tal función se vuelve accesible por mutación, una variante débil emerge y la nueva función es refinada lo que permite la explotación del citrato, hay dominación numérica y, finalmente expansión de la clona. Por lo tanto, el origen del fenotipo Cit+ que puede crecer aeróbicamente sobre citrato requiere la expresión de un transportador de citrato y observaron dos copias en tándem de un segmento de un operón de fermentación de citrato, que no fue observada en las clonas Cit-. Transforman varias clonas insertando el segmento en tándem codificador de rnk-citT, y prueban que la introducción de este segmento confiere el fenotipoCit+. Y finalmente confirman que el número de tándems está relacionado con el refinamiento de la función y expansión de la misma.
Enrique Martínez Carranza Genomic analysis of a key innovation in an experimental Escherichia coli population
La evolución de una nueva función en los microorganismos puede ser estudiada gracias a los experimentos de evolución, que son facilitados en gran medida por las bacterias debido a los tiempos de generación acelerados y la facilidad para la disposición de muestras para su análisis. La comprensión de la evolución de un nuevo rasgo, como mencionan los autores, requiere la explicación de su función ecológica, sus bases fisiológicas, las mutaciones que la subyacen y la historia de los cambios acumulados. Se cree que para la aparición de esta innovación en la población de E. coli un fondo genético evolucionó y así potenció la aparición de este rasgo, que se pudo llevar a acabo por un aumento en la tasa de mutación o la interacción epistática. Los procesos de potenciación, actualización y refinamiento mediante los cuales se llegó a la evolución de Cit+, son mutaciones que se acumulan y que favorecen la aparición de las mutaciones que llevarán a la actualización (donde se obtiene la propiedad en cuestión, en este caso el metabolismo de citrato), para que después la innovación sea refinada obteniendo así el máximo provecho de esta nueva función y que permitirá a la población Cit+ expanderse en el medio. Se considera en el artículo que la nueva función se origina en fondos genéticos potenciados por una variedad de procesos mutacionales que reclutan a varios diferentes promotores que permiten la expresión de CitT durante el metabolismo aeróbico.
Genomic analysis of a key innovation in an experimental Escherichia coli population
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El autor resume la historia del modelo utilizado, donde la E. coli capaz de utilizar citrato (Cit+), mutó espontáneamente, co-existió y evolucionó en una población que después de varias miles de generaciones aumentó en número. Posteriormente observaron mayor probabilidad de generar mutantes Cit+ en la clonas tardías en comparación al ancestro, lo que implica que el fondo genético evolucionó y “potencio” la evolución de este rasgo, por mecanismos como la tasa de mutación o cierto tipo de mutaciones aumentaron de tal manera que el evento requerido era más probable que ocurriera en generaciones posteriores. O bien, una interacción epistática donde la expresión de una mutación requiere una o más mutaciones precedentes.
Posteriormente, describen la filogenia de 29 clonas de E. coli en el transcurso de la generaciones y observan que surgieron algunas mutantes pero no tuvieron éxito en persistir, y posteriormente se generan nuevas clonas capaces de co-existir, algunas de las posibles explicaciones es que pudieron adquirir mutaciones benéficas sin la ventaja suficiente de fijarse, o bien pudieron llenar nichos sutilmente diferentes, por el uso diferencial de metabolitos secretados. Al secuencia las clonas Cit+ observan una mutación en el gen mutS que porduce un codón de paro temprano y por lo tanto un defecto en la reparación del DNA, tal mutación no se observó en Cit-, por lo que las generaciones Cit+ posteriores acumulan mucho más rápido SNP’s. La evolución del rasgo Cit+ involucró tres procesos: potenciación, actualización y refinamiento. Donde la evolución del fondo genético de tal función se vuelve accesible por mutación, una variante débil emerge y la nueva función es refinada lo que permite la explotación del citrato, hay dominación numérica y, finalmente expansión de la clona. Por lo tanto, el origen del fenotipo Cit+ que puede crecer aeróbicamente sobre citrato requiere la expresión de un transportador de citrato y observaron dos copias en tándem de un segmento de un operón de fermentación de citrato, que no fue observada en las clonas Cit-. Transforman varias clonas insertando el segmento en tándem codificador de rnk-citT, y prueban que la introducción de este segmento confiere el fenotipoCit+. Y finalmente confirman que el número de tándems está relacionado con el refinamiento de la función y expansión de la misma.
Enrique Martínez Carranza
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La evolución de una nueva función en los microorganismos puede ser estudiada gracias a los experimentos de evolución, que son facilitados en gran medida por las bacterias debido a los tiempos de generación acelerados y la facilidad para la disposición de muestras para su análisis. La comprensión de la evolución de un nuevo rasgo, como mencionan los autores, requiere la explicación de su función ecológica, sus bases fisiológicas, las mutaciones que la subyacen y la historia de los cambios acumulados. Se cree que para la aparición de esta innovación en la población de E. coli un fondo genético evolucionó y así potenció la aparición de este rasgo, que se pudo llevar a acabo por un aumento en la tasa de mutación o la interacción epistática. Los procesos de potenciación, actualización y refinamiento mediante los cuales se llegó a la evolución de Cit+, son mutaciones que se acumulan y que favorecen la aparición de las mutaciones que llevarán a la actualización (donde se obtiene la propiedad en cuestión, en este caso el metabolismo de citrato), para que después la innovación sea refinada obteniendo así el máximo provecho de esta nueva función y que permitirá a la población Cit+ expanderse en el medio.
Se considera en el artículo que la nueva función se origina en fondos genéticos potenciados por una variedad de procesos mutacionales que reclutan a varios diferentes promotores que permiten la expresión de CitT durante el metabolismo aeróbico.