Blog académico de Fernando González Candelas

La ventaja del heterozigoto

Uno de los ejemplos clásicos de la acción de la selección natural en nuestra especie es el de la selección sobre el gen que codifica la cadena β de la hemoglobina. Los dos alelos relevantes son el HbA y el HbS, que difieren en un nucleótido (una transversión A a T) que provoca la incorporación de una valina en vez de un ácido glutámico en la posición 6. Las personas homocigóticas para el primer alelo no padecen anemia falciforme, pero son susceptibles a la infección por Plasmodium falciparum y desarrollan la malaria. Los homocigotos HbSS no desarrollan esta enfermedad cuando son infectados por el Plasmodium, pero padecen anemia falciforme. Los heterocigotos HbAS características de ambos: presentan resistencia parcial a Plasmodium y sus glóbulos rojos normales les permiten el transporte de oxígeno de forma casi normal. Por tanto, y especialmente en las regiones donde la malaria es endémica, hay una ventaja del genotipo heterozigoto sobre ambos homozigotos. Esta situación se conoce como “ventaja del heterozigoto” o “heterosis“.

Hay algunos otros casos semejantes pero, siendo el único modo sencillo (sobre un locus) de acción de la selección de forma continua que permite el mantenimiento de variabilidad genética (se produce un equilibrio estable en el que coexisten ambos alelos con frecuencias proporcionales a las desventajas relativas de los homozigotos respectivos), es extraño no encontrar más ejemplos en nuestra especie que algunos polimorfismos relacionados con el sistema principal de histocompatibilidad (MHC). La pregunta habitual es ¿por qué son tan escasos los ejemplos de heterosis?

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Revisiting ENCODE

Acaba de publicarse un artículo (On the immortality of television sets: “function” in the human genome according to the evolution-free gospel of ENCODE.) por Dan Graur y colegas con una crítica furibunda, especialmente para tratarse de una publicación científica y serlo tanto en el fondo como en la forma, a los “descubrimientos” del proyecto ENCODE (Nature ENCODE : Nature Publishing Group : A landmark in the understanding of the human genome.), publicados en bloque el pasado mes de Septiembre. Recordemos que, entre otras conclusiones y de forma destacada, el consorcio ENCODE concluía que habían demostrado la funcionalidad del 80% del genoma humano, lo que iba a, entre otras cosas, obligar a reescribir todos los libros de texto.

Ante esta y otras afirmaciones aparecidas entonces aparecieron pronto algunas críticas (pueden leerse en The ENCODE delusion » Pharyngula., con algunos enlaces interesantes al final de esta entrada). El artículo de Graur et al. va unos cuantos pasos más allá y es una excelente introducción a la genómica, por una parte, y, por otra y es lo que me interesa destacar aquí, a la correcta aplicación del método científico, la interpretación adecuada del razonamiento lógico y de los resultados del análisis estadístico, y, especialmente, del papel de la teoría evolutiva en la interpretación de los datos biológicos. De hecho, el principal argumento de Graur et al. contra el consorcio ENCODE se basa en su nula comprensión del proceso evolutivo y las leyes que lo rigen, lo que les lleva a interpretar incorrectamente sus resultados. Podéis encontrar buenos resúmenes del artículo crítico de Graur en algunos blogs (ENCODE gets a public reaming – Pharyngula. y Graur et al. to ENCODE: Zing! « Genomicron.).

Habitualmente, los resultados de las investigaciones científicas tardan un cierto tiempo en plasmarse en consecuencias para la sociedad. Sin embargo, en el caso de ENCODE no fue así. Además de toda la atención mediática recibida (que también servía para justificar los más de 280 millones de dólares invertidos en el proyecto), sus conclusiones fueron aprovechadas rápidamente por algunos grupos de presión para intentar eliminar las pruebas genéticas usadas con fines forenses (New Research on “Junk” DNA Raises Questions on Eve of Crucial Court Hearing | Electronic Frontier Foundation.) dado que muchos de los marcadores genéticos empleados en ellas tendrían un valor funcional (si las conclusiones de ENCODE fuesen correctas) y podrían ser útiles para sus portadores, lo que efectivamente supondría una invasión de su intimidad al proporcionar información “relevante” sobre el fenotipo de los individuos.

 

 



Maladaptaciones, cardiólogos y fontaneros

¿Quien preferirías que te tratase de un problema de ateroesclerosis, un cardiólogo o un fontanero? La respuesta es obvia, pero ¿y si el cardiólogo actúa como si fuese un fontanero? Esta es la atrevida propuesta que se recoge en This View of Life: Heart Disease and Evolutionary Medicine.

La vasoconstricción, la coagulación y la inflamación son tres factores asociados con la atereosclerosis y representan, según la medicina darwinista, un claro ejemplo de maladaptación de nuestro no tan perfecto cuerpo. En efecto, los tres son factores de defensa frente a las heridas producidas por ataques de predadores, como los que han venido sufriendo nuestros ancestros y muchas de nuestras especies próximas durante millones de años. El único problema es que hace ya unos cuantos miles de años que nuestra especie no sufre frecuentes ataques de predadores y las defensas ante ellos pasan a manifestarse en otras circunstancias. Los peligros de nuestra época tienen que ver más con el tabaquismo, la diabetes, el estrés o la elevada presión arterial y sus consecuencias, cuando se unen a los factores anteriores, son bien conocidas: trombos, anginas de pecho, infartos, etc.

Este tipo de planteamiento, en el que nos interrogamos no por las causas inmediatas de la enfermedad o de las condiciones que las facilitan, sino por las razones evolutivas que explican su aparición (sin desdeñar los mecanismos implicados en ello) es el propio de la medicina darwinista, una excelente muestra de la importancia de la evolución fuera de su ámbito estricto y, en especial, cuando se aplica al conocimiento de nuestra propia especie.

Aquellos interesados en estos temas pueden encontrar más información sobre cursos, artículos y comentarios en The Evolution and Medicine Review y en la revista Evolutionary Applications, especialmente en el número especial dedicado a la medicina evolutiva. Si buscáis información más amplia y organizada sistemáticamente, los textos básicos que os recomiendo son:

Gluckman P, Beedle A, Hanson M (2009) Principles of Evolutionary Medicine. Oxford: Oxford University Press.

Stearns SC, Koella JK (2008). Evolution in health and disease (2nd ed.). Oxford: Oxford University Press.

McKenna JJ, Trevathan W, Smith EO (2008). Evolutionary medicine and health: new perspectives (2nd ed.). Oxford: Oxford University Press.

Williams G, Nesse RM (1996). Why We Get Sick: the new science of Darwinian medicine. New York: Vintage Books.

Ewald PW (1996). Evolution of Infectious Disease. Oxford: Oxford University Press.



El proyecto Angelina Jolie, o la repetibilidad de la evolución

Ya he comentado la excelencia del blog The Loom de Carl Zimmer. Una entrada reciente en el mismo (The Angelina Jolie Project – Phenomena: The Loom.) nos permite comentar uno de los fenómenos evolutivos que más nos sorprenden: la evolución reiterada de un mismo carácter de forma independiente en linajes distintos. Como sabéis, esto corresponde a un tipo de analogía, en concreto a las homoplasias, y, si no se tiene en cuenta, puede llevar a errores graves en la reconstrucción filogenética y la Sistemática.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

El caso comentado por Zimmer es el de la aparición de labios carnosos en varias especies de cíclidos Centroamericanos que habitan lagos diferentes. El trabajo científico lo ha realizado el grupo de Axel Meyer y acaban de publicarlo en Molecular Ecology. En él, aplican técnicas de secuenciación de nueva generación para caracterizar diferencias en la expresión génica del transcriptoma completo de las especies con labios carnosos y los normales. Las especies con labios carnosos de los cuatro lagos estudiados comparten significativamente bajos niveles de expresión en seis genes, pero en otros muchos asociados con esa morfología labial difieren en distintos grados las especies simpátricas. Este grado de divergencia parece estar bien correlacionado con el tiempo de divergencia, inferido a partir de la antigüedad de los distintos lagos.

Además, no todos los caracteres asociados con la alimentación, el principal motor del cambio adaptativo que lleva aparejada la morfología labial, evolucionan en paralelo, lo que proporciona un bonito ejemplo de evolución en mosaico.

 



Sobre las pechinas de San Marcos, el orgasmo femenino y los pezones masculinos

Hace unos meses se cumplió el décimo aniversario del fallecimiento de Stephen Jay Gould, paleontólogo, historiador y filósofo de la evolución, autor, entre otras muchas obras relevantes, con Richard Lewontin de la famosa crítica al programa adaptacionista (The spandrels of San Marcos and the Panglossian paradigm: A critique to the adaptationist program). En conmemoración de su fallecimiento, se ha celebrado en Italia un simposio del que quería comentar una de las ponencias, la realizada por una excelente filósofa de la Biología, Elisabeth Lloyd. La pregunta que se plantea responder en su charla es estimulante: ¿cómo podemos explicar el orgasmo en las mujeres? Dar respuesta a esta simple pregunta le lleva a indagar en las raíces del adaptacionismo y, desde un punto de vista más filosófico, en la correcta formulación de las preguntas científicas. (Fijaos que no he escrito la pregunta como “¿para qué sirve el orgasmo femenino?”, aunque sea esta la forma más habitual de comenzar una indagación en Biología). Sobre ese mismo tema y su relación, que también trata Lloyd en esta charla, con la presencia de pezones en el pecho de los varones, ya escribió Gould en uno de sus ensayos mensuales en la revista Natural History (recopilado como capítulo 8 en “Bully for Brontosaurus“,  Male nipples and clitoral ripples).

La charla está disponible en YouTube, es en inglés y no hay subtitulos. A pesar de ello, es muy recomendable y apta para todos los públicos…

Elisabeth Lloyd – Gould and adaptation: San Marco 33 years later – YouTube.

December 1st, 2012 at 12:51 and tagged , ,  | Comments & Trackbacks (0) | Permalink


¿Ha acabado la evolución con la aparición de la especie humana?

Pues parece que no. Y no sólo por la multitud de cambios que hemos introducido en habitats de todo el planeta y que han llevado a la extinción de muchas especies y a la necesidad de adaptarse de las supervivientes, o las demostraciones ya clásicas de evolución en directo como la observada con la extensión de las resistencias a antibióticos, antivirales, herbicidas o plaguicudas o los cambios en especies de virus. No, acaba de aparecer un estudio en Nature (Analysis of 6,515 exomes reveals the recent origin of most human protein-coding variants : Nature : Nature Publishing Group.) que nos muestra la gran cantidad de cambios genéticos producidos en nuestra propia especie en los últimos 5,000 – 10,000 años. La aceleración de la tasa evolutiva se refleja en que un 73% de todos los variantes de un único nucleótido en genes codificantes de proteínas y hasta un 86% de los que presumiblemente tienen un efecto deletéreo han aparecido desde entonces, justo cuando empieza el crecimiento exponencial en el tamaño de nuestra población.

Este resultado muestra como nuestro lastre de mutaciones asociadas a distintas enfermedades y predisposiciones a las mismas es una consecuencia de nuestro éxito ecológico como especie, pues la selección natural no es tan eficaz en poblaciones en crecimiento.



Evolución en acción: polillas vampiro

Cuando nos preguntan si podemos poner un ejemplo de la evolución en acción hoy en día casi siempre hemos de recurrir a los conocidos casos de la resistencia a antibióticos o a pesticidas. Naturalmente, son muchos más los ejemplos, pero no todos son tan claros.

Hoy se ha publicado en varias webs una noticia que añade un nuevo ejemplo a la lista: la reciente evolución de la capacidad de alimentarse de sangre humana desarrollada por los machos de una especie de polilla en Siberia (Calyptra thalictri). Las poblaciones del centro y sur de Europa de esta misma especie sólo se alimentan de frutas, pero la necesidad de perforar las cubiertas protectoras de algunos frutos parece haber permitido la evolución de la capacidad de perforar la piel humana y chupar sangre como si fuesen mosquitos. La hipótesis desarrollada por los descubridores de estos variantes es que se trata de un carácter relacionado con el cortejo sexual, en el que los machos ofrecerían a las hembras un alimento rico en proteínas…

Podéis encontrar más información y un vídeo muy ilustrativo en Vampire Moth Discovered — Evolution at Work.



Seleccion sexual en humanos: ¿tiempo de reevaluarla? News

Igual tenemos que cambiar algunos ejemplos en las próximas clases de PME sobre la selección sexual en nuestra especie, pero la siguiente noticia “Y chromosome an “evolutionary marvel” – CBS News.” sobre una nueva interpretación del papel de la selección sexual en nuestra especie puede derribar algunos mitos (y evitar algunos comentarios ocurrentes). [Hay varios enlaces a la misma nota de prensa. En el de LiveScience se pueden leer algunos artículos “atractivos” más].

En cualquier caso, debemos esperar al artículo o publicación científica que se derivará de esta charla en el congreso de la ASHG (American Society of Human Genetics) y apuntar a la autora, Melissa Wilson Sayres, como científica joven a seguir…

November 13th, 2012 at 8:59 and tagged , , ,  | Comments & Trackbacks (0) | Permalink


Elementos transponibles, Epigenética y Evolución Genómica

Uno de los grandes misterios de la evolución lo constituye la acumulación de material hereditario aparentemente no funcional (aunque el reciente trabajo de ENCODE parece rebajar algo esta visión, pero es aconsejable leer algunos comentarios alternativos) que se acumula en el genoma de eucariotas, sin que sea acompañada por un aumento en el número de genes codificantes (paradoja del valor C).

 

La paradoja del valor C

Mychael Lynch ha elaborado una teoría explicativa a partir de la genética de poblaciones, desarrollada en varios artículos (p.e., The Origins of Genome Complexity) y en su excelente libro The Origins of Genome Architecture.

La actual presidenta de la AAAS (American Association for the Advancement of Science, que edita la revista Science), Nina Fedoroff, presenta en el último número del 9 de noviembre una hipótesis alternativa, que no opuesta, a la del Prof. Lynch (Transposable Elements, Epigenetics, and Genome Evolution).Como puede adivinarse por el título, los elementos transponibles (que llegan a constituir más de la mitad del tamaño de nuestro genoma) y las modificaciones epigenéticas juegan un papel destacado en ella.



Selección sexual vs. selección natural

Los autores del estudio publicado ayer en Science (Bateman in Nature: Predation on Offspring Reduces the Potential for Sexual Selection) demuestran cómo, a pesar de que la selección sexual actúe en 10 años consecutivos a favor del aumento en el dimorfismo sexual en el antílope americano, otras fuerzas evolutivas, en especial la predación de sus crías, sujeta a oscilaciones importantes, y las influencias ambientales o extrínsecas pueden alterar el resultado esperado sólo a partir de la selección sexual.

Bateman in Nature: Predation on Offspring Reduces the Potential for Sexual Selection

November 10th, 2012 at 21:30 and tagged , ,  | Comments & Trackbacks (0) | Permalink