Los patógenos microbianos son una gran controversia en el mundo debido al poco conocimiento que se tiene de algunas especies, por lo que los científicos están intentando averiguar cómo predecir y así prevenir el surgimiento de nuevas cepas patogénicas a partir de los cambios o evoluciones que surgen en las bacterias actuales; como la adaptación a los diferentes huéspedes o su capacidad para evadir las defensas. Las capacidades de evolucionar, mencionadas anteriormente, pueden ser medibles en laboratorio mediante el análisis y estudio de las poblaciones.
Los primeros estudios se centraron en la fisiología y biología del desarrollo de cada población incluyendo la diversidad genética (mutaciones puntuales en el ADN) y, posteriormente, los conductores y pasajeros evolutivos; los cuales pueden ser caracterizados por células tumorales. Todos estos caracteres agregan complejidad al estudio, pero en bacterias es más fácil conocer la capacidad de evolución mediante la selección purificadora o diversificadora; donde la primer selección solo efectúa un pequeño cambio en las proteínas y ADN, se relaciona a la mutación sinónima; mientras que la segunda marca una gran variación en la secuenciación de ADN y proteínas, relacionada a la mutación no sinónima.
Mediante la secuencia de proteínas se puede conocer la proporción con la que actúa una fuerza selectiva en la bacteria, donde menos de 1 es depuración de selección y mayor de 1 es diversificación de selección; por ejemplo en el caso de VlsE se presenta una proporción de 0,001 en los antígenos que diversifican para escapar de las respuestas inmunes del huésped, causando la enfermedad de Lyme. Otro descubrimiento fue acerca de Nani (un gen compartido de Mycoplasma y M. gallisepticum) que cuando actua con M. gallisepticum lo hace en virtud de la purificación en lugar de la diversificación de selección; este hallazgo sugiere que ninguna característica del gen, en sí mismo, hace que sea capaz de evolucionar.
En conclusión se pueden observar, marcadas fuerzas selectivas en los diferentes patógenos analizados, que actúan sobre los genes homólogos en dos especies distintas que ocupan el mismo huésped; lo que demuestra que la capacidad de evolución no es necesariamente correspondiente a un rasgo en particular, pero esta influenciado por el contexto genómico. Las capacidades evolutivas son una gran manera de determinar una enfermedad infecciosa, que puede presentarse en un futuro.
Karen Lizbeth Claro Mendoza Muchos científicos se han preguntado sobre cómo, dónde y porqué surgen las enfermedades, qué es lo que hace que un agente infeccioso tenga éxito transmitiéndose entre los hospederos y cómo es que evaden los sistemas inmunes. Una de las cuestiones que más han causado interés es el cómo poder predecir en qué evolucionaran los patógenos y así ir un paso adelante de estos.La fusión de la patología y la biología evolutiva puede responder muchas de estas preguntas.
La evolucionabilidad o “evolvability” es el grado al cual un sistema biológico puede evolucionar en una diversidad de soluciones adaptativas para ambientes futuros. También se puede definir como la capacidad de un organismo para responder a presiones evolutivas. Dicha evolucionabilidad de un rasgo no debe ser sólo transitoria sino que debe permanecer y ser transmitido de una generación a otra.
En los estudios de la evolucionabilidad de la bacteria, se consideran dos fuerzas de selección: la diversificadora y la purificadora. La última hace alusión a pequeños cambios en el ADN que codifican cierto rasgo, mientras que cuando la primera fuerza, la diversificadora, actúa sobre dicho rasgo, el cambio en el ADN es mucho mayor. También existe un estado o fuerza neutral entre ambas fuerzas.
Un ejemplo en donde las proteínas se ven influenciadas por la purificación selectiva es la iniciación de replicación del factor DnaA. Una pequeña variación en el factor DnaA puede ser tolerada ya que la función de esta enzima es muy importante para la célula. Por otro lado, un ejemplo donde la selección de diversificación actúa es en la superficie antígena de VlsE. Mientras más diversidad haya en una población al expresar diferentes antígenos en sus superficie, hay más oportunidad de que escapen del sistema inmunológico de su hospedero. Por lo cual se dice que DnaA tiene un bajo potencial de evolucionabilidad y que VlsE tiene un alto potencial de evolucionabilidad.
Los cambios de nucleótidos que no dan lugar a cambios estructurales o funcionales importantes en la secuencia de proteínas se denominan mutaciones sinónimas, mientras que los cambios que llevan a tales cambios se denominan no sinónimos. La fuerza que actúa, ya sea purificadora o diversificadora se puede detectar mediante los radios de las mutaciones no sinónimas a las sinónimas. Cuando el radio es mayor a uno se trata de la selección diversificadora, si es menor a uno es la adaptativa y si es uno es neutral (w)
Para entender esto se estudiaron las enzimas sialidasas de los parásitos Mycoplasma synoviae y Mycoplasma gallisepticum que se adhieren a los residuos de ácido siálico a lo largo de las superficies de las células del huésped. La diversidad en la actividad enzimática y la correspondiente diversidad genética para la silidasa (nanI) de M. synoviae se correlacionan significativamente con la virulencia de la cepa. Se encotró que nanI sialidase está bajo la fuerza diversificadora en M. synoviae.
Se llevaron a cabo otros estudios en Streptococcus pneumoniae y Clostridium perfringens y se encontró que la selección diversificadora no siempre actúa en las enzimas silidasas bacterianas, por lo que ninguna característica del gen por sí mismo lo hace evolutivo; la evolutibilidad no es universalmente favorecida. Otro factor que sebe tomar en cuenta es el cómo se puede ver afectada la evolutibilidad de una cierta característica en un cierto contexto genómico.
Fuentes de consulta: Desconocido. Nature.com (2016) consultado el 02/11/16 del sitio web http://www.nature.com/subjects/evolvability Meghan A. May 2016. Analyzing Evolvability To Anticipate New Pathogens. Microbe 11, 2, 75.
¿Por qué aparecen nuevas enfermedades? ¿De dónde vienen? Y lo más importante ¿Qué viene después? Son algunas de las preguntas más importantes que se han hecho científicos que trabajan con enfermedades infecciosas. El hecho de entender qué es lo que hace que los agentes infecciosos cambien para tener más éxito infectando y transmitiéndose en los hospedadores, además de evitar sus sistemas inmunológicos, es un punto clave para predecir y prevenir la aparición de nuevos patógenos. Desde el punto de vista de la Selección Natural, la evolucionabilidad de un rasgo es su capacidad de respuesta a las presiones evolutivas. Los tempranos estudios de la evolucionabilidad se enfocaron en la fisiología o la biología del desarrollo, mientras que análisis posteriores incluyeron diversidad genética en forma de mutaciones puntuales en el DNA e introdujeron conductores evolutivos (rasgos que cambian en respuesta directa a la presión selectiva) y pasajeros evolutivos (rasgos que cambian en respuesta a la selección introducida por los cambios en sus conductores). Las células tumorales, en este caso, se utilizan para caracterizar conductores y pasajeros evolutivos así como su evolucionabilidad. Cabe mencionar que existen factores como cambios en la expresión génica y factores dominantes y recesivos que añaden complejidad al estudio de la evolución, mientras que con el uso de sistemas bacterianos, muchos de estos factores de confusión pueden ser controlados. En relación a la evolucionabilidad de las bacterias, se puede decir que la selección ejerce diferentes tipos de fuerzas: una purificadora, donde las secuencias de DNA y proteínas que determinan un rasgo cambian muy poco, y una diversificadora, donde existe una variación considerable en dichas secuencias y proteínas. La selección neutral cae dentro de esos dos extremos. Un claro ejemplo de la acción de estas fuerzas es la poca variación que puede ser tolerada por la enzima DnaA debido a su importante función en la célula (bajo potencial de evolución) y en el caso de VIsE donde al contrario, resulta ventajoso para los individuos de una población expresar antígenos ligeramente diferentes a lo largo de sus superficies (alto potencial de evolución). Las mutaciones sinónimas son aquellas donde los cambios en el nucleótido no resultan en cambios estructurales o funcionales en la secuencia de la proteína, el caso contrario es el de las mutaciones no sinónimas. La proporción entre estas mutaciones (Ka/Ks) revela el tipo de fuerza selectiva que actúa en un rasgo, donde valores menores a 1 indican una selección purificadora, mayores a 1 indican selección diversificadora y la selección neutral resulta en una proporción igual a 1. Estudios en la enzima sialidasa (nanI) en Mycoplasma synoviae indican que dicha enzima se encuentra bajo selección diversificadora, mientras que en Mycoplasma gallisepticum el mismo rasgo codificado por el mismo gen es estable (se está purificando). Este hecho se reduce al tipo de presión realizada. Las presiones selectivas pueden ser directas o indirectas y los rasgos afectados pueden verse como conductores o pasajeros de la evolución. En M. synoviae la selección directa que actúa sobre VIhA impulsa indirectamente la diversidad en el gen del pasajero evolutivo, nanI. En M. gallisepticum a pesar de que nanI es un gen evolutivo, carece de un conductor de la diversificación por lo que se mantiene estable. De esta manera podemos ver fuerzas selectivas diferentes actuando en genes homólogos en dos especies distintas. Así este sistema demuestra que la evolucionabilidad no es necesariamente inherente a un rasgo particular, pero si es fuertemente influenciada por el contexto genómico en el que se encuentra ese rasgo. El determinar las presiones evolutivas que actúan en rasgos asociados a las enfermedades junto con la evolución en contexto de los genes que codifican esos rasgos crea un increíble potencial que ayuda a pronosticar enfermedades, esto gracias a la fusión del estudio de patógenos microbianos con biología evolutiva.
Los científicos que trabajan en enfermedades infecciosas se preguntan sobre la evolución de la virulencia. Todos quieren saber por qué aparecen y surgen nuevas enfermedades, de dónde provienen y lo que viene después. Entender esto depende de la comprensión de lo que hace que los agentes infecciosos cambien para llegar a ser más exitosos en los hospederos infectantes, transmitiendo entre los hospederos y evitando el sistema inmunológico del huésped. Si lo vemos desde el punto de vista de la selección natural, la posibilidad de un rasgo es su capacidad de cambiar en respuesta a las presiones evolutivas. En términos de evolutividad, no es suficiente que un rasgo cambie transitoriamente en respuesta a un estímulo. Los cambios deben ser permanentes y deben transmitirse de una generación a la siguiente. Esta capacidad de desarrollo se concibió y se estudió primero examinando el procesamiento de la información en el cerebro humano, y se probó primero en la mosca de la fruta, Drosophila melanogaster. Esos primeros estudios se centraron principalmente en la fisiología o la biología del desarrollo, y los rasgos se midieron mediante el estudio de las poblaciones. Estos análisis incluyen la diversidad genética en forma de mutaciones especıficas en el ADN. Otros factores como los cambios en la expresión génica, las fuerzas dominantes y recesivas, vuelven más complejo este estudio de la capacidad evolutiva. Sin embargo, con el uso de sistemas bacterianos, muchos de estos factores de confusión potenciales pueden ser más controlados. Este sistema demuestra que la capacidad evolutiva no es necesariamente inherente a una trama particular, sino que está fuertemente influenciada por el contexto genómico en el que se encuentra ese rasgo. La determinación de las presiones evolutivas que actúan sobre las características de la enfermedad, junto con la evolución en el contexto de los genes que codifican esos rasgos, crean el potencial excitante para pronosticar la enfermedad infecciosa. En otras palabras, al pensar en enfermedades infecciosas de la misma manera en que los biólogos evolucionistas consideran este tema más ampliamente, podemos acercarnos un poco más a responder a esa pregunta crítica: "¿qué viene después?". Este proceso es el resultado de agregar o generar elementos genéticos nuevos y que se enfrentan a procesos adaptativos en instantes. Estos elementos son el surgen de la combinación de piezas operativas (como los genes resistencia o virulencia), piezas translocativas (secuencias inserción, recombinasas, etc) y piezas dispersivas (plásmidos, GI, etc). Por lo tanto, en la lucha contra las enfermedades infecciosas, como en otras tantas cosas, podemos retomar y aprender de la historia natural, hay que tratar de adaptarnos mejor a los cambios, en lugar de tratar de acabar con todos los microorganismos patógenos que encontramos porque podemos, en lugar de eso, hay que intentar buscar un equilibrio para seguir viviendo, las bacterias ya llevan existiendo desde hace mucho tiempo como para que nosotros lleguemos y queramos exterminarlas.
Meghan A. May 2016. Analyzing Evolvability To Anticipate New Pathogens. Microbe 11, 2, 75 De Vicente, A. La evolución de los microorganismos patógenos. "¿Aprendiendo a ser malos?". Departamento de Microbiología. Universidad de Málaga. (02/11/2016). Recuperado de: http://www.encuentros.uma.es/encuentros100/patogenos.htm
Los científicos que trabajan en enfermedades infecciosas se preguntan sobre la evolución de la virulencia. Desde vista de la selección natural lo evolutivo de un rasgo es su capacidad de cambiar en respuesta a las presiones evolutivas. En términos de evolutividad no es suficiente que un rasgo cambien transitoriamente en respeta a un estímulo. Cambiando de ser permanente y transmisible de una generación a la siguiente. La evolvabilidad fue concebida y estudiada primero examinando el procesamiento de la información en el cerebro humano y primero fue probada en la mosca de la fruta Drosophila melanogaster. Los análisis posteriormente incluyeron la diversidad genética en las mutaciones puntuales específicas en el DNA e introdujeron rasgos evolutivos e las unidades motrices, ya que el cambio en la respuesta directa a la presión selectiva y los rasgos evolutivas a los pasajeros cambia en respuesta a la selección introducida por cambios en sus impulsiones. Otros factores tales como los cambios en la expresión genética dominantes y las fuerzas recesivas y funciones redundantes que añaden complejidad adicional al estudio de la evolutividad. Se puede pensar que la selección ejerce una fuerza purificadora o diversificadora. Sin embargo cuando esa fuerza selectiva se está diversificando existe una marcada variación en las secuencia de DNA y proteínas que determinan un rasgo que indica que la población de organismos está en su mejor momento cundo el rasgo en cuestión varia ampliamente. La fuerza selectiva que actúa sobre los residuos de aminoácidos individuales puede reconocerse alineado secuencias de codones de DNA homologas de aislamientos múltiples con una población d bacterias. Los cambios de nucleótido que no dan lugar a grandes cambios estructurales o funcionales n la secuencia de la proteína se denominan mutaciones sinónimas mientas que los cambios que conducen a tales cambios se denominan no sinónimos. La relación no sinónima de mutaciones sinónimas (w) revela el tipo de fuerza selectiva que actúa sobre un rasgo particular.
Es posible observar diversidad por fenotipo o comparar genotipo. Los casetes de genes vlsE no expresados que presumiblemente no estaría sujetos a la presión evolutiva de los anticuerpos huésped pueden contribuir a la diversidad significativa. La comprensión adicional proviene de la medición de las enzimas sialdiasas de las parasitas aviar Micoplasma synoviae y mycoplasma gallisepticum mientras que se adhieren a los residuos de ácidos sialico a lo largo de las superficies de las células huésped. La diversidad en la actividad enzimática y la correspondiente diversidad genética para la sialidasa de M.synoviae correlación significativamente con la virulencia de la cepa. En otras palabras la cepa de ácido sialic más escasa más probable es que case la enfermedad grave. Para abordar la cuestión más amplia de la capacidad de evolución s midieron las sialidasas de dos especies bacterianas distintas, Streotococcus pneumoniae y Clostridium perfringens, ante esto los autores encontraron que las sialidasas análogas de S. pneumoniae y C. perfringens se conservan en gran arte y bajo selección de purificación global lo que sugiere que la selección no siempre actúa para diversificar las sialidasas bacterianas. ¿Hay algo único en el gen nanI de M. synoviae que lo hace particularmente propenso a evolucionar? Para abordar esta cuestión se examinó otra especie de Mycoplasma que parasita ls aves, M. gallisepticum. Estas dos especies con frecuencia coinfectan al mismo animal creando oportunidades para compartir genes por transferencia horizontal y permitiendo que el ismo gen este en dos especies diferentes simultáneamente. NanI es uno de esos genes compartidos pero el valor de w para nanI en M. gallisepticum indica claramente que está bajo la purificación en lugar de diversificar la selección. Cuando la diversidad en nanI y la actividad sialidasa se favorece en M. synoviae ¿ por qué es el mismo rasgo codificado del mismo gen tan estable en M. gallisepticum? Las presiones selectivas pueden ser directas o indirectas y os rasgos afectados pueden ser considerados como conductores o pasajeros de evolución. Los micoplasmas son bacterias parasitas con genomas mínimos, relacionados. Por su propia naturaleza estos organismos evitan la introducción de variables potencialmente confundibles en estudios evolutivos tales como la codominancia, la herencia, el empalme alternativo de genes y la supervivencia ambiental. Así, por primera vez podemos ver fuerzas selectivas marcadamente diferentes que actúan sobre genes homólogos en dos especies distintas que ocupa el mismo nicho en un hábitat compartido. Estas fuerzas pueden ser medidas y fenotípicamente verificadas, uniendo datos informático, matemáticos y biológicos. En resumen, este sistema demuestra que la capacidad evolutiva no es necesariamente inherente a un rasgo particular, sino que está fuertemente influenciada en el contexto genómico en el que se encuentra este rasgo.
La biología evolutiva en combinación con el estudio de patógenos microbianos pueden ayudar a predecir patógenos emergentes, así como una ayuda para responder preguntas que surgen entre los investigadores como la evolución de los virus y su nivel de infectividad, por tanto, la importancia de saber por qué surgen nuevas enfermedades, de dónde vienen y que se puede esperar en un futuro quizá inmediato es crucial, sobre todo la última de éstas preguntas dado que el saber qué es lo que puede venir depende de lo que se comprenda de los agentes infecciosos, así como su nivel de infectividad y transmisión en huéspedes y la capacidad de evitar el sistema inmune del huésped mismo.
La capacidad evolutiva es la capacidad de cambiar en respuesta a presiones evolutivas viéndolo desde el punto de vista de la selección natural, sin embargo un rastro que es cambiante transitoriamente en respuesta a un estímulo no es suficiente en términos de evolutividad, si no que los cambios deben ser permanentes y transmisibles de generación en generación.
Los primeros estudios de la evolución se centraron principalmente en la fisiología o biología del desarrollo y posteriormente en forma de mutaciones puntuales en el DNA introduciendo controladores evolutivos (rasgos que cambian en respuesta a la presión selectiva) y pasajeros evolutivos (rasgos cambiantes en respuesta a la selección introducida por cambios en sus conductores); otros factores como la expresión génica dificultan el estudio de la capacidad evolutiva, sin embargo, se pueden controlar con el uso de sistemas bacterianos, principalmente los llamados "confusores".
Entonces, la evolutividad se encuentra influenciada por el contexto genómico y determinar las presiones evolutivas y la evolución en contexto de los genes, crea el potencial perfecto para la predicción de posibles enfermedades infecciosas, lo que no lleva al pensamiento de los biólogos evolutivos "¿qué viene después?"
Desde el punto de vista de la selección natural, la evolucionabilidad de un rasgo se define como la capacidad para cambiar en respuesta frente a un estímulo. Sin embargo, en términos de evolucionabilidad, no es suficiente que un rasgo cambie transitoriamente como respuesta frente a un estímulo. Los cambios deben ser permanentes y transmisibles de una generación a la siguiente. La evolucionabilidad fue estudiada por primera vez examinando el procesamiento de la información en el cerebro humano y se experimentó por primera vez en Drosophila melanogaster. Los rasgos eran evaluados determinando si se trataba de una fuerza “purificadora” o “diversificadora”. Cuando se trataba de una fuerza purificadora, el DNA y las secuencias de proteínas que determinan que el rasgo no presente cambios, indican que la población está en su momento más apto porque el rasgo en cuestión no cambia mucho. Cuando la fuerza selectiva es diversificadora, hay una variación marcada en el DNA y las secuencias de proteínas que determinan el rasgo, muestran que la población de organismos se encuentra en su momento más apto cuando el rasgo en cuestión varía ampliamente. Es posible observar la diversidad a través del fenotipo o genotipo. Por ejemplo, en experimentos que se concentran en las proteínas VlsE de Borrelia burgdorferi, que provoca la enfermedad de Lyme, indican que los antígenos variables evolucionan y se diversifican para escapar de la respuesta inmune en una infección. Incluso los cassettes de genes no expresados vlsE, que presumiblemente no están sujetos a presión evolutiva de los anticuerpos del hospedero, pueden contribuir significativamente a la diversidad. Este descubrimiento provee evidencia clave, probando que la evolucionabilidad (en la forma de tasa de mutación elevada en genes no expresados) es en sí misma, un rasgo heredable. En el artículo se expone otro experimento donde se examinó Mycoplasma noviae y M. gallisepticum. Dos especies que frecuentemente coinfectan al mismo hospedero (en este caso, aves) creando oportunidades para compartir genes por transferencia horizontal y permitir que el mismo gen esté en dos especies simultáneamente. Se determinó que estas especies comparten el gen “nanI”, y su valor indica que se trata de una fuerza “purificadora”, sugierendo que ninguna característica del gen en sí es evolucionable. Más bien, su contexto genómico determina su destino. En otras palabras, “nanI” es evolucionable a pesar de que en el genoma de M. gallisepticum, la característica del gen se mantiene estable. En resumen, este mecanismo demuestra que la evolucionabilidad no es necesariamente inherente a un rasgo en particular, si no es altamente influenciada por el contexto genómico en el cuál es encontrado ese rasgo. Determinar las presiones evolucionarias que actúan en rasgos asociados con alguna enfermedad, junto con la evolucionabilidad en contexto de los genes que codifican esos rasgos, crea el potencial para poder preveer enfermedades infecciosas. Todo esto puede ser medido a través de modelos matemáticos, informática e información biológica previamente obtenida así que es importante un acercamiento interdisciplinario.
El artículo habla acerca del estudio de la capacidad de evolución (evolvability) de algunos patógenos, principalmente con el propósito de conocer los mecanismos y factores que impulsan su evolución para convertirlos en organismos con mayor tasa de éxito al infectar a sus huéspedes, la transmisión de un huésped a otro y cómo es que logran evadir los sistemas inmunes. A partir del estudio y compresión de esto se espera poder predecir futuros comportamientos evolutivos de algunas cepas, permitiéndonos estar mejor preparados para estos eventos .
Como se mencionó antes, el tema principal del artículo es el estudio de la capacidad de evolución de evolución de algunos patógenos. Lo que se sabe hasta ahora de la evolución de los patógenos es que hay dos principales tipos de selección, los cuales pueden llevar a la purificación o a la diversificación de las cepas a través de diferentes diferentes proporciones entre mutaciones sinónimas o no sinónimas. En el caso de la purificación, la cepa no cambia mucho, y las mutaciones en el DNA simplemente permiten mejorar algunas funciones (genes), indicando que la cepa está muy bien adaptada a su medio, por el contrario, para que se considere una selección diversificante debe haber un gran cambio en la cepa y su DNA, los cuales tienen una gran capacidad de evolución y diversificación (posible especiación a largo plazo). Existe también un tercer tipo de selección que se encuentra entre los extremos purificantes y diversificantes, la cual es llamada selección neutral, sin embargo, este tipo de selección es apenas mencionada en el artículo.
Gracias a diferentes estudios, principalmente con proteínas VlsE de Borrelia burgdorferios, se llegó a la conclusión de que los patógenos que están sujetos constantemente a fuerzas de evolución son aquellos que se están tratando de adaptar a nuevos huéspedes o aquellos que tratan de estar constantemente cambiando para evadir a los sistemas inmunes. Y a partir de estudios con enzimas sialidase (gen nanI) de los parásitos aviares Mycoplasma synoviae y Mycoplasma gallisepticum y la comparación entre un gen análogo perteneciente a S. pneumoniae and C. perfringens a pesar de algunos genes tienes una alta capacidad de evolucionar , no hay ninguna característica propia del gen que le confiera esta habilidad; demostrando que la capacidad de evolucionar no es inherente a una cepa particular, sino que es el contexto genómico en el que se encuentran las cepas, el que puede hacer que un gen evolucione más que otro.
La evolucionabilidad es la capacidad que tiene un organismo de cambiar ante presiones evolutivas, estos cambios deben ser permanentes y deben tener las capacidad de transmitirse a la siguiente generación para ser tomados como evolución. Este artículo nos habla sobre la idea de que si se analiza la evolucionabilidad de los microorganismos se puede anticipar la aparición de nuevos patógenos, por lo tanto nos ayudará a estar alertas ante nueva cepas así como saber la forma de tratarlas cuando estas aparezcan. En los patógenos esta evolucionabilidad se observa cuando se adaptan a nuevos huéspedes o cuando constantemente cambian de huéspedes.
Se sabe que esta capacidad no esta tan bien favorecida en cuanto a una evaluación genética pero sin duda cuando se desarrolla una mutación en los genes para desarrollar una nueva función la clave para la transmisión de esta capacidad es la transferencia horizontal.
Debido a la complejidad del desarrollo de las bacterias así como la forma en la que se reproducen y aumentan su diversidad no se puede generalizar una evolucionabilidad en una especie pero si se puede determinar esta capacidad de las características por medio de la genómica.
Las fuerzas evolutivas pueden ser muy distintas en mismos genes pero de diferentes especies por lo tanto la manera en la que deben medirse puede lograrse gracias a la informáticas, las matemáticas y el registro biológico que le permite a los científicos evaluar dichos fenómenos para así llegar a una generalidad que nos permita predecir la aparición de nuevos patógenos. Para finalizar a la conclusión que se ha llegado es que la evolucionabilidad no debe tomarse como un rasgo relacionando a las características de los patógenos si no al contexto genómico de cada especie en los que se puede presentar equis característica. Me parece muy interesante que no solo existan estudios en contra de cepas malignas que puedan afectarnos si no que también el hecho de que la tecnología actual nos permita conocer y prepararnos para futuras bacterias es impresionante.
Amanda Sofía Tovar Hernández Analizando la evolución para anticipar nuevos patógenos. Una vez que entendamos los factores implicados en la que refiere a la virulencia, podemos usarlos para predecir y posiblemente prevenir la aparición de nuevos patógenos que causan enfermedades En términos de evolución, no es suficiente que un rasgo cambie en respuesta a un estímulo, los cambios deben ser permanentes y transmisibles de generación a generación Otros factores como cambios en la expresión del gen, fuerzas dominantes y recesivas, empalme de genes alternativos y funciones redundantes añaden complejidad para el estudio de la evolución. Sin embargo, usando sistemas bacterianos, muchos de estos factores de confusión pueden ser moderadamente controlados. Describir la evolución bacteriana comienza considerando los resultados de la selección, esta puede ser considerada como una fuerza “purificadora” o “diversificadora” Cuando esta fuerza es purificadora las secuencias de ADN y proteínas que determinan el rasgo cambian muy poco, indicando que población es parecida al más apto porque el rasgo no cambia mucho. Sin embargo, cuando la fuerza es diversificadora existe una marcada variación en la secuencia de ADN y proteínas indicando que la población es más apta cuando el rasgo en cuestión varia extensamente. Existe una interacción entre el patógeno atacante de los residuos de ácido siálico y la separación de ellos por la actividad sialidasa. Cuando estos dos fenotipos antagónicos no son proporcionales apropiadamente, el patógeno se convierte menos virulento. En otras palabras, extremos de cualquiera de ellos también los hacen menos eficientes a la infección y transmisión respectivamente. Para un parasito obligado las variantes no balanceadas son mas propensas a perderse en la población. El articulo también menciona que la evolución es no universalmente favorable, para tratar la cuestión más amplia de la evolución debemos asegurarnos que la selección actúa de manera análoga y no homologa , se realizó un estudio en dos diferentes especies, Streptococcus pneumoniae y Clostridium perfringens. Y se encontró una diferencia fundamental, ya que un gen homologo viene del mismo antepasado común, mientras que un gen análogo no esta relacionado con ningún descendiente, pero realiza la misma función. Se analizaron otras dos especies bajo los mismos parámetros y se llegó a los mismos resultados Con esto se concluye que la selección no actúa siempre para diversificar sialidasas bacterianas.
Analyzing Evolvability To Anticípate New Pathogens
¿De dónde vienen las nuevas enfermedades?. ¿Qué es lo que sigue?, son preguntas que muchas investigaciones intentan resolver. Para poder predecir lo que sigue depende de nuestra comprensión de qué hace a un agente infeccioso volverse más propensos a infectar huéspedes., un probable acercamiento a esto es desde la biología evolutiva porque puede dar una vía exacta para afrontar los desafíos de los patógenos. La evolucionabilidad es la capacidad de adaptarse en respuesta a presiones selectivas o evolutivas, estas adaptaciones son acumulativas y transmisibles durante generaciones, en las bacterias, las selecciones resultantes pueden ser consideradas como fuerzas purificadoras o diversificadoras, aunque esto no es completamente cierto. La evolucionabilidad se da a partir de un rasgo determinante, sin embargo no es necesariamente inherente a ese rasgo aunque está altamente influenciado por el contexto genómico en el que se encuentra. Cuando es una fuerza purificadora, éste cambia muy poco (réplica de DnaA) ya que tiene bajo potencial de evolucionabilidad, como los pasajeros evolutivos de las células cancerígenas. Y cuando es una fuerza diversificadora, el rasgo cambian extensamente, es marcado por la variación del DNA y del VlsE, que es opuesta a al de DnaAporque tiene un alto potencial de evolucionabilidad como los conductores evolutivos, en los cuales se puede encontrar su diversidad fenotípica o genotípica, se diversifican en orden para escapar de las respuestas del sistema inmune en una infección. VlsE puede contribuir una diversidad significante, probando que la evolucionabilidad es un rasgo evolutivo por sí mismo. Las mutaciones se dan cuando la fuerza selectiva actúa sobre los aminoácidos individuales puede ser reconocida por homólogos del DNA. Nucleótidos cambian y el resultado no tiene mayores cambios estructurales o funcionales en la secuencia de proteínas. Que sea una mutación sinónima o no sinónima revela el tipo de fuerzas selectiva que actúa sobre un rasgo en particular. En una infección como la influenza, hay Por ejemplo, el virus de la influenza coordinada entre el ataque del patógeno y los residuos del ácido siálico y su desprendimiento gracias a la actividad de la sialidasa que es necesaria para coordinar la selección directa en VlhA y conduce la diversidad del gen pasajero. Aunque los genes codificados no siempre son favorables, esto se comprobó haciendo una selección entre genes homólogos y análogos y se dieron cuenta en en estos últimos el gen parecía purificarse, por lo tanto, la selección no siempre actúa para diversificar las bacterias. Un gen homólogo viene de un ancestro en común, cuando uno análogo es de un gen no relacionado por descendencia pero tiene la misma función. Los descubrimientos sugieren que las características de un gen no lo hacen evolucionable, su fracaso depende del contexto genómico, que puede determinar la evolucionabilidad de los rasgos que pueden ser indirecta o directamente afectados por presiones selectivas que se pueden ver actuadas por los micoplasmas. En conclusión, determinar las presiones evolutivas actuando en rasgos asociados a enfermedades, junto con la evolucionabilidad en un contexto de genes codificándose crea el meollo de las investigaciones de enfermedades, desde una perspectiva biológica evolutiva.
Alumna: Rodríguez Blanco Fernanda Ensayo: Analyzing evolvability to anticípate new pathogens Los científicos que trabajan en enfermedades infecciosas se preguntan sobre la evolución de la virulencia. De hecho, se quiere saber por qué aparecen nuevas enfermedades, de dónde provienen y, quizás, lo que más interesa de todo esto es saber qué es lo que sigue. Muchos investigadores están trabajando para responder a estas preguntas, particularmente la última. Averiguar lo que viene a continuación depende de la comprensión de lo que hace que los agentes infecciosos puedan tener éxito al infectar a los huéspedes, transmitir entre los huéspedes y evitar el sistema inmune. Desde el punto de vista de la selección natural, la capacidad evolutiva de un rasgo es su capacidad de cambiar en respuesta a las presiones evolutivas. En términos de evolución, no es suficiente que un rasgo cambie transitoriamente en respuesta a un estímulo. Los cambios deben ser permanentes y transmisibles de una generación en el siguiente. Describir la evolución bacteriana comienza considerando los resultados de la selección. La selección puede ser como una fuerza "purificadora" o "diversificadora". Cuando esa fuerza se está purificando, las secuencias de DNA y proteína que determinan el rasgo cambian muy poco, lo que indica que la población está en su punto más alto porque el rasgo en cuestión no es mucho. Sin embargo, cuando esa fuerza selectiva se diversifica, hay marcada variación en el DNA y las proteínas que determinan un rasgo, lo que indica que la población de organismos está en su mejor momento cuando el rasgo en cuestión varía ampliamente. Un fondo de deriva genética aleatoria, también conocida como selección neutral, se encuentra entre esos dos extremos. La evolución no siempre suele ser favorable para los microorganismos, por tal motivo se realizaron estudios con enzimas sialidase (gen nanI) de los parásitos Mycoplasma synoviae y Mycoplasma gallisepticum y la comparación entre un gen análogo perteneciente a S. pneumoniae and C. perfringens a pesar de que algunos genes tienen una alta capacidad de evolucionar , no hay ninguna característica propia del gen que le confiera esta habilidad, de tal modo que su capacidad de evolucionar no es inherente a una cepa en particular, sino que es el contexto genómico en el que se encuentran y presentar cualquier característica.La determinación de las presiones evolutivas que actúan sobre las enfermedades asociadas, junto con la evolución en el contexto de los genes que codifican estas descripciones, crean el potencial para pronosticar enfermedades infecciosas. Asi, poco a poco se va resolviendo la última pregunta de este ensayo: ¿Qué es lo que sigue con las enfermedades infecciosas?
Omar Josue Obregón Portugal “Analyzing Evolvability To Anticipate New Pathogens” Este artículo empieza con una pregunta muy interesante; una vez que comprendamos los factores que intervienen en la confección de la virulencia, ¿podremos utilizar esa información para predecir y posiblemente prevenir la aparición de nuevos patógenos? Pues al parecer el estudio de patógenos microbianos en conjunto con la biología evolutiva, nos puede proporcionar una forma interesante de abordad este tema. Ya que estudiar cómo evolucionan los rasgos asociados a las enfermedades tiene el potencial de permitirnos predecir con precisión la aparición de enfermedades infecciosas. Desde el punto de vista de la selección natural, la capacidad evolutiva de un rasgo es su capacidad de cambiar en respuesta a las presiones evolutivas. Pero en términos de evolucionabilidad, no es suficiente que un rasgo cambie transitoriamente en respuesta a un estímulo. La evolucionabilidad es la capacidad de respuesta a las presiones evolutivas, donde los cambios deben ser permanentes y transmisibles de una generación a la siguiente. Este articulo planta la idea de que a través del estudio de la evolucionabilidad en sistemas bacterianos controlados podremos anticipar la aparición de nuevos patógenos, ya que nos permitiría saber la forma en la que evolucionan y se diversifican. Un dato importante que se encontró de la evolucionalidad al estudiar dos especies de bacterias distantes, y después dos especies parasitarias que infectaban al mismo animal, es el hecho de que ninguna característica del gen (gen nanI perteneciente a M. gallisepticum en este caso) en sí mismo lo hace un posible candidato a evolucionar. Más bien, el contexto genómico determina su destino. Esto quiere decir que en este caso el gen nanl puede evolucionar, aunque en el contexto del genoma de M. gallisepticum el gen y el rasgo permanezcan estables. En resumen, podemos decir que la evolutividad no es necesariamente inherente a un rasgo particular, sino que está fuertemente influenciada por el contexto genómico en el que se encuentra ese rasgo. En conclusión podemos decir que si determinamos las presiones evolutivas que actúan sobre los rasgos asociados a generar enfermedades por parte de los microorganismos, junto con la evolución en el contexto de los genes que codifican esos rasgos, tenemos en nuestras manos el potencial de pronosticar y predecir futuras enfermedades infecciosas.
“Analyzing Evolvability To Anticipate New Pathogens”
Muchos investigadores están trabajado duro para dar respuesta a preguntas como por qué aparecen nuevas enfermedades y de dónde vienen. Para poder resolver estas preguntas es necesario comprender que es lo que provoca que las infecciones tengan más éxito infectado a los individuos, cómo se trasmite entre ellos y cómo evitan el sistema inmunológico del huésped. Estudiar los rasgos asociados con la evolución de las enfermedades puede servirnos para predecir con exactitud la aparición de enfermedades.
La evolutividad de un rasgo es la capacidad de respuesta a las presiones evolutivas; no es suficiente que un rasgo cambie transitoriamente a un estímulo pues se necesita que el cambio sea permanente y transmisible para la siguiente generación. La evolutividad fue concebida y estudiada inicialmente para examinar el procesamiento de información en el cerebro en el cual los rasgos se midieron mediante el estudio de la cría endogámica. La selección natural puede ser como una “purificación”, cuando ésta está haciendo su trabajo, las secuencias de ADN y proteína que determinan algún rasgo cambia muy poco, esto indica que la población se encuentra en su punto más alto.
Es posible observar la diversidad por medio del fenotipo o del genotipo. Los rasgos y los genes que los codifican no hacen que su evolución sea universalmente favorable. Un gen homologo viene del mismo antepasado común mientras que un gen análogo no está relacionado pero ambos realizan la misma función lo que sugiere que la selección no siempre actúa para la diversificación. Ninguna característica de un gen mismo lo hace evolutivo pues el contexto genómico es el que determina su destino. Las presiones selectivas pueden ser directas o indirectas por lo que los rasgos afectados pueden ser conductores o pasajeros de la evolución. Si hay dos fuerzas selectivas diferentes que actúan genes homólogos de dos especies distintas enfrentando el mismo nicho en sólo un habitad, estas pueden medirse y verificarse fenotípicamente con un conjunto de conocimientos de informática, matemáticas y datos bilógicos. Cuando se determinan las presiones evolutivas que actúan sobre una enfermedad y la evolución en el contexto de los genes que codifican esos rasgos es posible obtener el potencial para predecir las enfermedades infecciosas con mayor facilidad.
Anticipando nuevos patógenos mediante análisis de la evolucionabilidad
Para aquellos que trabajan sobre enfermedades infecciosas, es importante saber lo que vendrá, lo cual a su vez depende de entender qué hace a los agentes infecciosos más eficaces al infectar a sus hospederos, transmitirse entre hospederos y evitar los ataques por parte del sistema inmune. Una forma en que se puede buscar este requerido entendimiento, que nos permitiría predecir el surgimiento de nuevas enfermedades infecciosas, es uniendo el estudio de microbios patógenos y la biología evolutiva.
La evolucionabilidad de una característica se refiere a su capacidad de cambiar en respuesta a presiones evolutivas, estos cambios deben ser permanentes y capaces de transmitirse a la siguiente generación. Para estudiar evolucionabilidad debe hablarse de conductores evolutivos (características que cambian de manera directa en respuesta a presión selectiva) y de pasajeros evolutivos (características que cambian en respuesta a la selección introducida por cambios en sus conductores). En bacterias la selección puede ser una fuerza purificadora (en donde no se ven muchos cambios en el DNA y las secuencias de las proteínas que codifican la característica en cuestión) o diversificadora (donde la característica varía de forma extensiva), también puede ser selección neutra debido a la deriva génica. La proporción entre mutaciones no sinónimas y sinónimas se usa para determinar cómo actúa la selección sobre una característica, si es cercano a 1 es neutra, si es menor a 1 es selectiva y si es mayor que 1 es diversificadora.
Estudios en Mycoplasma han permitido ver diferentes fuerzas selectivas actuar sobre genes homólogos en dos especies distintas que ocupan el mismo nicho en un hábitat compartido, esto permitió demostrar que la evolucionabilidad no es inherente a una característica en particular, sino que está influenciada por el contexto genómico en que dicha características se encuentra de la siguiente manera: en M. synoviae el gen nanI presenta gran diversidad (lo cual significa que la selección actúa como fuerza diversificadora) ya que el rasgo para el que codifica es indispensable para el mecanismo de ataque a las células del hospedero, mientras que en M. gallisepticum el gen permanece estable (lo que significa que la selección actúa como fuerza purificadora) ya que los mecanismos de invasión de M. gallisepticum son diferentes lo cual hace al rasgo menos vital.
Determinar las presiones evolutivas que actúan en las características de patógenos que provocan enfermedades infecciosas junto con la evolucionabilidad de los genes que las codifican puede ayudarnos a determinar lo que está por venir en términos de patógenos y enfermedades nuevas.
Referencia May, M.A. (2016) Analyzing evolvability to anticipate new pathogens. Microbe 11, 2 p. 75-79
La selección puede ser vista como una fuerza purificadora o diversificadora. Se puede presentar poca variación cuando cierta función es indispensable para la sobrevivencia de las células, pero puede haber variación cuando cierta característica no sea esencial pero permita a algunas células tener mayores posibilidades de sobrevivencia que otras, permitiendo así que este rasgo se herede. La mutación sinónima ocurre cuando cambios en la secuencia de nucleótidos no afectan las funciones o en la estructura de las proteínas; cuando los cambios en los nucleótidos sí afectan, se dice que ocurre una mutación no sinónima. La relación entre el número de mutaciones no sinónimas respecto de las sinónimas revela el tipo de fuerza selectiva que actúa sobre un rasgo particular. Valores menores a uno reflejan fuerzas purificadoras, mientras que valores mayores a uno reflejan fuerzas diversificadoras.
En el artículo se hace una comparación entre genes homólogos y análogos para discutir acerca de la cuestión de si la evolutividad es universalmente favorable. Los genes homólogos provienen del mismo ancestro común, mientras que los análogos no se relacionan con la herencia, sin embargo cumplen con la misma función.
Se ha observado que tanto M. synoviae como M. gallisepticum comparten el gen nanI (el cual codifica para una proteína que sirve para anclarse a la célula hospedero); esto se debe a que usualmente infectan al mismo tiempo a ciertos animales, por lo cual muy probablemente una compartió el gen con la otra por transferencia horizontal. Es curioso que en M. synoviae el gen nanI se ha comportado de forma más diversa, que en M. gallispecticum, donde se ha comportado más bien de forma estable. Esto se reduce a presiones selectivas. El gen nanI de M. synoviae ha variado dado que las capacidades para escapar de la reacción del sistema inmune del hospedero dependen de su capacidad para variar la forma en que se adhiere. Pero para M. gallispecticum esto no fue necesario ya que apostó por un mecanismo de adherencia diferente, más complejo; al carecer de un “conductor” de diversificación (presión del medio), permanece estable. Es por ello que se puede afirmar que la evolutividad no es necesariamente inherente a un cierto rasgo, sino que está altamente influenciado por el contexto genómicos en el cual el rasgo se halla. Determinar la presión evolutiva que se ejerce sobre algún rasgo asociado a una enfermedad, ayuda a predecir las posibles enfermedades del futuro.
Referencia May, M.A. (2016) Analyzing evolvability to anticipate new pathogens. Microbe 11, 2 p. 75-79
El surgimiento de nuevas enfermedades siempre es preocupante, ya que al no estar prevenidos ante estas, sus consecuencias e impactos están fuera de control. Es por esto que el saber qué se avecina (en cuestión de enfermedades en este caso) brinda mucha más seguridad. Para prevenir en cierta medida las infecciones futuras se debe de investigar qué es lo que hace a estos patógenos cambiar hacia una mayor prevalencia. Una manera de conocer estos factores de resistividad y resiliencia por parte de los patógenos puede ser en un trabajo conjunto por parte de la biología evolutiva y el estudio de los patógenos microbianos. Estas investigaciones podrían ser una gran alternativa para entender cómo es que estos patógenos cambian, y así poder prevenirlos.
La evolucionabilidad, desde la perspectiva de la selección natural, es la capacidad de los organismos para cambiar cuando hay presiones evolutivas. También se puede aplicar este concepto para características de los organismos. Estos cambios en las características tienen que poder ser transmitidos a las siguientes generaciones, es decir, ser “permanentes”. Estos cambios se tienen que contextualizar. Cuando existen cambios en un determinado punto del DNA en respuesta a las presiones evolutivas, a estos se les conoce como “conductores evolutivos”. Estas modificaciones son respuestas directas a las presiones selectivas. En cambio, cuando las modificaciones son consecuencia de los cambios de los conductores evolutivos, se les conoce como “pasajeros evolutivos”. Sin embargo, cuando en la evolucionabilidad se toman en cuenta factores como las fuerzas recesivas y dominantes, cambios en la expresión de los genes, entre otros, el estudio de esta se torna mucho más complejo.
Cuando se estudia la evolucionabilidad en las bacterias, la selección puede ser pensada como una fuerza tanto “purificadora” como “diversificadora”. Cuando es purificadora, los cambios en el DNA son pocos, mientras que en la fuerza diversificadora, los cambios en el DNA son notables. A pesar de lo anterior, lo que más impacta e influye en los organismos y sus características no es la evolucionabilidad, sino su contexto genómico. Al entender y estudiar este contexto, es cada vez más factible el poder predecir las futuras enfermedades.
SANCHEZ FUENTES ROCIO SARAHI
ReplyDeleteLos patógenos microbianos son una gran controversia en el mundo debido al poco conocimiento que se tiene de algunas especies, por lo que los científicos están intentando averiguar cómo predecir y así prevenir el surgimiento de nuevas cepas patogénicas a partir de los cambios o evoluciones que surgen en las bacterias actuales; como la adaptación a los diferentes huéspedes o su capacidad para evadir las defensas. Las capacidades de evolucionar, mencionadas anteriormente, pueden ser medibles en laboratorio mediante el análisis y estudio de las poblaciones.
Los primeros estudios se centraron en la fisiología y biología del desarrollo de cada población incluyendo la diversidad genética (mutaciones puntuales en el ADN) y, posteriormente, los conductores y pasajeros evolutivos; los cuales pueden ser caracterizados por células tumorales. Todos estos caracteres agregan complejidad al estudio, pero en bacterias es más fácil conocer la capacidad de evolución mediante la selección purificadora o diversificadora; donde la primer selección solo efectúa un pequeño cambio en las proteínas y ADN, se relaciona a la mutación sinónima; mientras que la segunda marca una gran variación en la secuenciación de ADN y proteínas, relacionada a la mutación no sinónima.
Mediante la secuencia de proteínas se puede conocer la proporción con la que actúa una fuerza selectiva en la bacteria, donde menos de 1 es depuración de selección y mayor de 1 es diversificación de selección; por ejemplo en el caso de VlsE se presenta una proporción de 0,001 en los antígenos que diversifican para escapar de las respuestas inmunes del huésped, causando la enfermedad de Lyme. Otro descubrimiento fue acerca de Nani (un gen compartido de Mycoplasma y M. gallisepticum) que cuando actua con M. gallisepticum lo hace en virtud de la purificación en lugar de la diversificación de selección; este hallazgo sugiere que ninguna característica del gen, en sí mismo, hace que sea capaz de evolucionar.
En conclusión se pueden observar, marcadas fuerzas selectivas en los diferentes patógenos analizados, que actúan sobre los genes homólogos en dos especies distintas que ocupan el mismo huésped; lo que demuestra que la capacidad de evolución no es necesariamente correspondiente a un rasgo en particular, pero esta influenciado por el contexto genómico. Las capacidades evolutivas son una gran manera de determinar una enfermedad infecciosa, que puede presentarse en un futuro.
bien!
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ReplyDeleteKaren Lizbeth Claro Mendoza
ReplyDeleteMuchos científicos se han preguntado sobre cómo, dónde y porqué surgen las enfermedades, qué es lo que hace que un agente infeccioso tenga éxito transmitiéndose entre los hospederos y cómo es que evaden los sistemas inmunes. Una de las cuestiones que más han causado interés es el cómo poder predecir en qué evolucionaran los patógenos y así ir un paso adelante de estos.La fusión de la patología y la biología evolutiva puede responder muchas de estas preguntas.
La evolucionabilidad o “evolvability” es el grado al cual un sistema biológico puede evolucionar en una diversidad de soluciones adaptativas para ambientes futuros. También se puede definir como la capacidad de un organismo para responder a presiones evolutivas. Dicha evolucionabilidad de un rasgo no debe ser sólo transitoria sino que debe permanecer y ser transmitido de una generación a otra.
En los estudios de la evolucionabilidad de la bacteria, se consideran dos fuerzas de selección: la diversificadora y la purificadora. La última hace alusión a pequeños cambios en el ADN que codifican cierto rasgo, mientras que cuando la primera fuerza, la diversificadora, actúa sobre dicho rasgo, el cambio en el ADN es mucho mayor. También existe un estado o fuerza neutral entre ambas fuerzas.
Un ejemplo en donde las proteínas se ven influenciadas por la purificación selectiva es la iniciación de replicación del factor DnaA. Una pequeña variación en el factor DnaA puede ser tolerada ya que la función de esta enzima es muy importante para la célula. Por otro lado, un ejemplo donde la selección de diversificación actúa es en la superficie antígena de VlsE. Mientras más diversidad haya en una población al expresar diferentes antígenos en sus superficie, hay más oportunidad de que escapen del sistema inmunológico de su hospedero. Por lo cual se dice que DnaA tiene un bajo potencial de evolucionabilidad y que VlsE tiene un alto potencial de evolucionabilidad.
Los cambios de nucleótidos que no dan lugar a cambios estructurales o funcionales importantes en la secuencia de proteínas se denominan mutaciones sinónimas, mientras que los cambios que llevan a tales cambios se denominan no sinónimos.
La fuerza que actúa, ya sea purificadora o diversificadora se puede detectar mediante los radios de las mutaciones no sinónimas a las sinónimas. Cuando el radio es mayor a uno se trata de la selección diversificadora, si es menor a uno es la adaptativa y si es uno es neutral (w)
Para entender esto se estudiaron las enzimas sialidasas de los parásitos Mycoplasma synoviae y Mycoplasma gallisepticum que se adhieren a los residuos de ácido siálico a lo largo de las superficies de las células del huésped. La diversidad en la actividad enzimática y la correspondiente diversidad genética para la silidasa (nanI) de M. synoviae se correlacionan significativamente con la virulencia de la cepa. Se encotró que nanI sialidase está bajo la fuerza diversificadora en M. synoviae.
Se llevaron a cabo otros estudios en Streptococcus pneumoniae y Clostridium perfringens y se encontró que la selección diversificadora no siempre actúa en las enzimas silidasas bacterianas, por lo que ninguna característica del gen por sí mismo lo hace evolutivo; la evolutibilidad no es universalmente favorecida. Otro factor que sebe tomar en cuenta es el cómo se puede ver afectada la evolutibilidad de una cierta característica en un cierto contexto genómico.
Fuentes de consulta:
Desconocido. Nature.com (2016) consultado el 02/11/16 del sitio web http://www.nature.com/subjects/evolvability
Meghan A. May 2016. Analyzing Evolvability To Anticipate New Pathogens. Microbe 11, 2, 75.
muy bien
DeleteLópez Velázquez Nadia Saray
ReplyDelete¿Por qué aparecen nuevas enfermedades? ¿De dónde vienen? Y lo más importante ¿Qué viene después? Son algunas de las preguntas más importantes que se han hecho científicos que trabajan con enfermedades infecciosas. El hecho de entender qué es lo que hace que los agentes infecciosos cambien para tener más éxito infectando y transmitiéndose en los hospedadores, además de evitar sus sistemas inmunológicos, es un punto clave para predecir y prevenir la aparición de nuevos patógenos.
Desde el punto de vista de la Selección Natural, la evolucionabilidad de un rasgo es su capacidad de respuesta a las presiones evolutivas. Los tempranos estudios de la evolucionabilidad se enfocaron en la fisiología o la biología del desarrollo, mientras que análisis posteriores incluyeron diversidad genética en forma de mutaciones puntuales en el DNA e introdujeron conductores evolutivos (rasgos que cambian en respuesta directa a la presión selectiva) y pasajeros evolutivos (rasgos que cambian en respuesta a la selección introducida por los cambios en sus conductores).
Las células tumorales, en este caso, se utilizan para caracterizar conductores y pasajeros evolutivos así como su evolucionabilidad. Cabe mencionar que existen factores como cambios en la expresión génica y factores dominantes y recesivos que añaden complejidad al estudio de la evolución, mientras que con el uso de sistemas bacterianos, muchos de estos factores de confusión pueden ser controlados.
En relación a la evolucionabilidad de las bacterias, se puede decir que la selección ejerce diferentes tipos de fuerzas: una purificadora, donde las secuencias de DNA y proteínas que determinan un rasgo cambian muy poco, y una diversificadora, donde existe una variación considerable en dichas secuencias y proteínas. La selección neutral cae dentro de esos dos extremos. Un claro ejemplo de la acción de estas fuerzas es la poca variación que puede ser tolerada por la enzima DnaA debido a su importante función en la célula (bajo potencial de evolución) y en el caso de VIsE donde al contrario, resulta ventajoso para los individuos de una población expresar antígenos ligeramente diferentes a lo largo de sus superficies (alto potencial de evolución).
Las mutaciones sinónimas son aquellas donde los cambios en el nucleótido no resultan en cambios estructurales o funcionales en la secuencia de la proteína, el caso contrario es el de las mutaciones no sinónimas. La proporción entre estas mutaciones (Ka/Ks) revela el tipo de fuerza selectiva que actúa en un rasgo, donde valores menores a 1 indican una selección purificadora, mayores a 1 indican selección diversificadora y la selección neutral resulta en una proporción igual a 1.
Estudios en la enzima sialidasa (nanI) en Mycoplasma synoviae indican que dicha enzima se encuentra bajo selección diversificadora, mientras que en Mycoplasma gallisepticum el mismo rasgo codificado por el mismo gen es estable (se está purificando). Este hecho se reduce al tipo de presión realizada. Las presiones selectivas pueden ser directas o indirectas y los rasgos afectados pueden verse como conductores o pasajeros de la evolución. En M. synoviae la selección directa que actúa sobre VIhA impulsa indirectamente la diversidad en el gen del pasajero evolutivo, nanI. En M. gallisepticum a pesar de que nanI es un gen evolutivo, carece de un conductor de la diversificación por lo que se mantiene estable. De esta manera podemos ver fuerzas selectivas diferentes actuando en genes homólogos en dos especies distintas. Así este sistema demuestra que la evolucionabilidad no es necesariamente inherente a un rasgo particular, pero si es fuertemente influenciada por el contexto genómico en el que se encuentra ese rasgo.
El determinar las presiones evolutivas que actúan en rasgos asociados a las enfermedades junto con la evolución en contexto de los genes que codifican esos rasgos crea un increíble potencial que ayuda a pronosticar enfermedades, esto gracias a la fusión del estudio de patógenos microbianos con biología evolutiva.
bien!
DeleteReyes Torres Anya Miranda
ReplyDeleteLos científicos que trabajan en enfermedades infecciosas se preguntan sobre la evolución de la virulencia. Todos quieren saber por qué aparecen y surgen nuevas enfermedades, de dónde provienen y lo que viene después. Entender esto depende de la comprensión de lo que hace que los agentes infecciosos cambien para llegar a ser más exitosos en los hospederos infectantes, transmitiendo entre los hospederos y evitando el sistema inmunológico del huésped.
Si lo vemos desde el punto de vista de la selección natural, la posibilidad de un rasgo es su capacidad de cambiar en respuesta a las presiones evolutivas. En términos de evolutividad, no es suficiente que un rasgo cambie transitoriamente en respuesta a un estímulo. Los cambios deben ser permanentes y deben transmitirse de una generación a la siguiente. Esta capacidad de desarrollo se concibió y se estudió primero examinando el procesamiento de la información en el cerebro humano, y se probó primero en la mosca de la fruta, Drosophila melanogaster. Esos primeros estudios se centraron principalmente en la fisiología o la biología del desarrollo, y los rasgos se midieron mediante el estudio de las poblaciones. Estos análisis incluyen la diversidad genética en forma de mutaciones especıficas en el ADN. Otros factores como los cambios en la expresión génica, las fuerzas dominantes y recesivas, vuelven más complejo este estudio de la capacidad evolutiva. Sin embargo, con el uso de sistemas bacterianos, muchos de estos factores de confusión potenciales pueden ser más controlados.
Este sistema demuestra que la capacidad evolutiva no es necesariamente inherente a una trama particular, sino que está fuertemente influenciada por el contexto genómico en el que se encuentra ese rasgo. La determinación de las presiones evolutivas que actúan sobre las características de la enfermedad, junto con la evolución en el contexto de los genes que codifican esos rasgos, crean el potencial excitante para pronosticar la enfermedad infecciosa. En otras palabras, al pensar en enfermedades infecciosas de la misma manera en que los biólogos evolucionistas consideran este tema más ampliamente, podemos acercarnos un poco más a responder a esa pregunta crítica: "¿qué viene después?".
Este proceso es el resultado de agregar o generar elementos genéticos nuevos y que se enfrentan a procesos adaptativos en instantes. Estos elementos son el surgen de la combinación de piezas operativas (como los genes resistencia o virulencia), piezas translocativas (secuencias inserción, recombinasas, etc) y piezas dispersivas (plásmidos, GI, etc). Por lo tanto, en la lucha contra las enfermedades infecciosas, como en otras tantas cosas, podemos retomar y aprender de la historia natural, hay que tratar de adaptarnos mejor a los cambios, en lugar de tratar de acabar con todos los microorganismos patógenos que encontramos porque podemos, en lugar de eso, hay que intentar buscar un equilibrio para seguir viviendo, las bacterias ya llevan existiendo desde hace mucho tiempo como para que nosotros lleguemos y queramos exterminarlas.
Meghan A. May 2016. Analyzing Evolvability To Anticipate New Pathogens. Microbe 11, 2, 75
De Vicente, A. La evolución de los microorganismos patógenos. "¿Aprendiendo a ser malos?". Departamento de Microbiología. Universidad de Málaga. (02/11/2016). Recuperado de: http://www.encuentros.uma.es/encuentros100/patogenos.htm
bien!
DeleteGuadalupe Mateos Pimentel
ReplyDeleteLos científicos que trabajan en enfermedades infecciosas se preguntan sobre la evolución de la virulencia. Desde vista de la selección natural lo evolutivo de un rasgo es su capacidad de cambiar en respuesta a las presiones evolutivas. En términos de evolutividad no es suficiente que un rasgo cambien transitoriamente en respeta a un estímulo. Cambiando de ser permanente y transmisible de una generación a la siguiente. La evolvabilidad fue concebida y estudiada primero examinando el procesamiento de la información en el cerebro humano y primero fue probada en la mosca de la fruta Drosophila melanogaster.
ReplyDeleteLos análisis posteriormente incluyeron la diversidad genética en las mutaciones puntuales específicas en el DNA e introdujeron rasgos evolutivos e las unidades motrices, ya que el cambio en la respuesta directa a la presión selectiva y los rasgos evolutivas a los pasajeros cambia en respuesta a la selección introducida por cambios en sus impulsiones. Otros factores tales como los cambios en la expresión genética dominantes y las fuerzas recesivas y funciones redundantes que añaden complejidad adicional al estudio de la evolutividad.
Se puede pensar que la selección ejerce una fuerza purificadora o diversificadora. Sin embargo cuando esa fuerza selectiva se está diversificando existe una marcada variación en las secuencia de DNA y proteínas que determinan un rasgo que indica que la población de organismos está en su mejor momento cundo el rasgo en cuestión varia ampliamente.
La fuerza selectiva que actúa sobre los residuos de aminoácidos individuales puede reconocerse alineado secuencias de codones de DNA homologas de aislamientos múltiples con una población d bacterias. Los cambios de nucleótido que no dan lugar a grandes cambios estructurales o funcionales n la secuencia de la proteína se denominan mutaciones sinónimas mientas que los cambios que conducen a tales cambios se denominan no sinónimos. La relación no sinónima de mutaciones sinónimas (w) revela el tipo de fuerza selectiva que actúa sobre un rasgo particular.
segunda parte.
ReplyDeleteEs posible observar diversidad por fenotipo o comparar genotipo. Los casetes de genes vlsE no expresados que presumiblemente no estaría sujetos a la presión evolutiva de los anticuerpos huésped pueden contribuir a la diversidad significativa. La comprensión adicional proviene de la medición de las enzimas sialdiasas de las parasitas aviar Micoplasma synoviae y mycoplasma gallisepticum mientras que se adhieren a los residuos de ácidos sialico a lo largo de las superficies de las células huésped. La diversidad en la actividad enzimática y la correspondiente diversidad genética para la sialidasa de M.synoviae correlación significativamente con la virulencia de la cepa. En otras palabras la cepa de ácido sialic más escasa más probable es que case la enfermedad grave.
Para abordar la cuestión más amplia de la capacidad de evolución s midieron las sialidasas de dos especies bacterianas distintas, Streotococcus pneumoniae y Clostridium perfringens, ante esto los autores encontraron que las sialidasas análogas de S. pneumoniae y C. perfringens se conservan en gran arte y bajo selección de purificación global lo que sugiere que la selección no siempre actúa para diversificar las sialidasas bacterianas.
¿Hay algo único en el gen nanI de M. synoviae que lo hace particularmente propenso a evolucionar? Para abordar esta cuestión se examinó otra especie de Mycoplasma que parasita ls aves, M. gallisepticum. Estas dos especies con frecuencia coinfectan al mismo animal creando oportunidades para compartir genes por transferencia horizontal y permitiendo que el ismo gen este en dos especies diferentes simultáneamente. NanI es uno de esos genes compartidos pero el valor de w para nanI en M. gallisepticum indica claramente que está bajo la purificación en lugar de diversificar la selección.
Cuando la diversidad en nanI y la actividad sialidasa se favorece en M. synoviae ¿ por qué es el mismo rasgo codificado del mismo gen tan estable en M. gallisepticum? Las presiones selectivas pueden ser directas o indirectas y os rasgos afectados pueden ser considerados como conductores o pasajeros de evolución.
Los micoplasmas son bacterias parasitas con genomas mínimos, relacionados. Por su propia naturaleza estos organismos evitan la introducción de variables potencialmente confundibles en estudios evolutivos tales como la codominancia, la herencia, el empalme alternativo de genes y la supervivencia ambiental. Así, por primera vez podemos ver fuerzas selectivas marcadamente diferentes que actúan sobre genes homólogos en dos especies distintas que ocupa el mismo nicho en un hábitat compartido. Estas fuerzas pueden ser medidas y fenotípicamente verificadas, uniendo datos informático, matemáticos y biológicos.
En resumen, este sistema demuestra que la capacidad evolutiva no es necesariamente inherente a un rasgo particular, sino que está fuertemente influenciada en el contexto genómico en el que se encuentra este rasgo.
largo pero muy bien
DeleteCruz Vargas Erick Leonardo.
ReplyDeleteLa biología evolutiva en combinación con el estudio de patógenos microbianos pueden ayudar a predecir patógenos emergentes, así como una ayuda para responder preguntas que surgen entre los investigadores como la evolución de los virus y su nivel de infectividad, por tanto, la importancia de saber por qué surgen nuevas enfermedades, de dónde vienen y que se puede esperar en un futuro quizá inmediato es crucial, sobre todo la última de éstas preguntas dado que el saber qué es lo que puede venir depende de lo que se comprenda de los agentes infecciosos, así como su nivel de infectividad y transmisión en huéspedes y la capacidad de evitar el sistema inmune del huésped mismo.
La capacidad evolutiva es la capacidad de cambiar en respuesta a presiones evolutivas viéndolo desde el punto de vista de la selección natural, sin embargo un rastro que es cambiante transitoriamente en respuesta a un estímulo no es suficiente en términos de evolutividad, si no que los cambios deben ser permanentes y transmisibles de generación en generación.
Los primeros estudios de la evolución se centraron principalmente en la fisiología o biología del desarrollo y posteriormente en forma de mutaciones puntuales en el DNA introduciendo controladores evolutivos (rasgos que cambian en respuesta a la presión selectiva) y pasajeros evolutivos (rasgos cambiantes en respuesta a la selección introducida por cambios en sus conductores); otros factores como la expresión génica dificultan el estudio de la capacidad evolutiva, sin embargo, se pueden controlar con el uso de sistemas bacterianos, principalmente los llamados "confusores".
Entonces, la evolutividad se encuentra influenciada por el contexto genómico y determinar las presiones evolutivas y la evolución en contexto de los genes, crea el potencial perfecto para la predicción de posibles enfermedades infecciosas, lo que no lleva al pensamiento de los biólogos evolutivos "¿qué viene después?"
bien!
DeleteDesde el punto de vista de la selección natural, la evolucionabilidad de un rasgo se define como la capacidad para cambiar en respuesta frente a un estímulo. Sin embargo, en términos de evolucionabilidad, no es suficiente que un rasgo cambie transitoriamente como respuesta frente a un estímulo. Los cambios deben ser permanentes y transmisibles de una generación a la siguiente.
ReplyDeleteLa evolucionabilidad fue estudiada por primera vez examinando el procesamiento de la información en el cerebro humano y se experimentó por primera vez en Drosophila melanogaster. Los rasgos eran evaluados determinando si se trataba de una fuerza “purificadora” o “diversificadora”. Cuando se trataba de una fuerza purificadora, el DNA y las secuencias de proteínas que determinan que el rasgo no presente cambios, indican que la población está en su momento más apto porque el rasgo en cuestión no cambia mucho. Cuando la fuerza selectiva es diversificadora, hay una variación marcada en el DNA y las secuencias de proteínas que determinan el rasgo, muestran que la población de organismos se encuentra en su momento más apto cuando el rasgo en cuestión varía ampliamente.
Es posible observar la diversidad a través del fenotipo o genotipo. Por ejemplo, en experimentos que se concentran en las proteínas VlsE de Borrelia burgdorferi, que provoca la enfermedad de Lyme, indican que los antígenos variables evolucionan y se diversifican para escapar de la respuesta inmune en una infección. Incluso los cassettes de genes no expresados vlsE, que presumiblemente no están sujetos a presión evolutiva de los anticuerpos del hospedero, pueden contribuir significativamente a la diversidad. Este descubrimiento provee evidencia clave, probando que la evolucionabilidad (en la forma de tasa de mutación elevada en genes no expresados) es en sí misma, un rasgo heredable.
En el artículo se expone otro experimento donde se examinó Mycoplasma noviae y M. gallisepticum. Dos especies que frecuentemente coinfectan al mismo hospedero (en este caso, aves) creando oportunidades para compartir genes por transferencia horizontal y permitir que el mismo gen esté en dos especies simultáneamente. Se determinó que estas especies comparten el gen “nanI”, y su valor indica que se trata de una fuerza “purificadora”, sugierendo que ninguna característica del gen en sí es evolucionable. Más bien, su contexto genómico determina su destino. En otras palabras, “nanI” es evolucionable a pesar de que en el genoma de M. gallisepticum, la característica del gen se mantiene estable.
En resumen, este mecanismo demuestra que la evolucionabilidad no es necesariamente inherente a un rasgo en particular, si no es altamente influenciada por el contexto genómico en el cuál es encontrado ese rasgo. Determinar las presiones evolucionarias que actúan en rasgos asociados con alguna enfermedad, junto con la evolucionabilidad en contexto de los genes que codifican esos rasgos, crea el potencial para poder preveer enfermedades infecciosas. Todo esto puede ser medido a través de modelos matemáticos, informática e información biológica previamente obtenida así que es importante un acercamiento interdisciplinario.
bien!
DeleteSABINA YETLANEZI SÁNCHEZ OLIVERA
ReplyDeleteEl artículo habla acerca del estudio de la capacidad de evolución (evolvability) de algunos patógenos, principalmente con el propósito de conocer los mecanismos y factores que impulsan su evolución para convertirlos en organismos con mayor tasa de éxito al infectar a sus huéspedes, la transmisión de un huésped a otro y cómo es que logran evadir los sistemas inmunes. A partir del estudio y compresión de esto se espera poder predecir futuros comportamientos evolutivos de algunas cepas, permitiéndonos estar mejor preparados para estos eventos .
Como se mencionó antes, el tema principal del artículo es el estudio de la capacidad de evolución de evolución de algunos patógenos. Lo que se sabe hasta ahora de la evolución de los patógenos es que hay dos principales tipos de selección, los cuales pueden llevar a la purificación o a la diversificación de las cepas a través de diferentes diferentes proporciones entre mutaciones sinónimas o no sinónimas. En el caso de la purificación, la cepa no cambia mucho, y las mutaciones en el DNA simplemente permiten mejorar algunas funciones (genes), indicando que la cepa está muy bien adaptada a su medio, por el contrario, para que se considere una selección diversificante debe haber un gran cambio en la cepa y su DNA, los cuales tienen una gran capacidad de evolución y diversificación (posible especiación a largo plazo). Existe también un tercer tipo de selección que se encuentra entre los extremos purificantes y diversificantes, la cual es llamada selección neutral, sin embargo, este tipo de selección es apenas mencionada en el artículo.
Gracias a diferentes estudios, principalmente con proteínas VlsE de Borrelia burgdorferios, se llegó a la conclusión de que los patógenos que están sujetos constantemente a fuerzas de evolución son aquellos que se están tratando de adaptar a nuevos huéspedes o aquellos que tratan de estar constantemente cambiando para evadir a los sistemas inmunes. Y a partir de estudios con enzimas sialidase (gen nanI) de los parásitos aviares Mycoplasma synoviae y Mycoplasma gallisepticum y la comparación entre un gen análogo perteneciente a S. pneumoniae and C. perfringens a pesar de algunos genes tienes una alta capacidad de evolucionar , no hay ninguna característica propia del gen que le confiera esta habilidad; demostrando que la capacidad de evolucionar no es inherente a una cepa particular, sino que es el contexto genómico en el que se encuentran las cepas, el que puede hacer que un gen evolucione más que otro.
bien!
DeleteMARÍA JOSÉ BELMONT GARCÍA
ReplyDeleteLa evolucionabilidad es la capacidad que tiene un organismo de cambiar ante presiones evolutivas, estos cambios deben ser permanentes y deben tener las capacidad de transmitirse a la siguiente generación para ser tomados como evolución. Este artículo nos habla sobre la idea de que si se analiza la evolucionabilidad de los microorganismos se puede anticipar la aparición de nuevos patógenos, por lo tanto nos ayudará a estar alertas ante nueva cepas así como saber la forma de tratarlas cuando estas aparezcan. En los patógenos esta evolucionabilidad se observa cuando se adaptan a nuevos huéspedes o cuando constantemente cambian de huéspedes.
Se sabe que esta capacidad no esta tan bien favorecida en cuanto a una evaluación genética pero sin duda cuando se desarrolla una mutación en los genes para desarrollar una nueva función la clave para la transmisión de esta capacidad es la transferencia horizontal.
Debido a la complejidad del desarrollo de las bacterias así como la forma en la que se reproducen y aumentan su diversidad no se puede generalizar una evolucionabilidad en una especie pero si se puede determinar esta capacidad de las características por medio de la genómica.
Las fuerzas evolutivas pueden ser muy distintas en mismos genes pero de diferentes especies por lo tanto la manera en la que deben medirse puede lograrse gracias a la informáticas, las matemáticas y el registro biológico que le permite a los científicos evaluar dichos fenómenos para así llegar a una generalidad que nos permita predecir la aparición de nuevos patógenos. Para finalizar a la conclusión que se ha llegado es que la evolucionabilidad no debe tomarse como un rasgo relacionando a las características de los patógenos si no al contexto genómico de cada especie en los que se puede presentar equis característica. Me parece muy interesante que no solo existan estudios en contra de cepas malignas que puedan afectarnos si no que también el hecho de que la tecnología actual nos permita conocer y prepararnos para futuras bacterias es impresionante.
bien!
DeleteAmanda Sofía Tovar Hernández
ReplyDeleteAnalizando la evolución para anticipar nuevos patógenos.
Una vez que entendamos los factores implicados en la que refiere a la virulencia, podemos usarlos para predecir y posiblemente prevenir la aparición de nuevos patógenos que causan enfermedades
En términos de evolución, no es suficiente que un rasgo cambie en respuesta a un estímulo, los cambios deben ser permanentes y transmisibles de generación a generación
Otros factores como cambios en la expresión del gen, fuerzas dominantes y recesivas, empalme de genes alternativos y funciones redundantes añaden complejidad para el estudio de la evolución. Sin embargo, usando sistemas bacterianos, muchos de estos factores de confusión pueden ser moderadamente controlados.
Describir la evolución bacteriana comienza considerando los resultados de la selección, esta puede ser considerada como una fuerza “purificadora” o “diversificadora”
Cuando esta fuerza es purificadora las secuencias de ADN y proteínas que determinan el rasgo cambian muy poco, indicando que población es parecida al más apto porque el rasgo no cambia mucho. Sin embargo, cuando la fuerza es diversificadora existe una marcada variación en la secuencia de ADN y proteínas indicando que la población es más apta cuando el rasgo en cuestión varia extensamente.
Existe una interacción entre el patógeno atacante de los residuos de ácido siálico y la separación de ellos por la actividad sialidasa. Cuando estos dos fenotipos antagónicos no son proporcionales apropiadamente, el patógeno se convierte menos virulento. En otras palabras, extremos de cualquiera de ellos también los hacen menos eficientes a la infección y transmisión respectivamente. Para un parasito obligado las variantes no balanceadas son mas propensas a perderse en la población.
El articulo también menciona que la evolución es no universalmente favorable, para tratar la cuestión más amplia de la evolución debemos asegurarnos que la selección actúa de manera análoga y no homologa , se realizó un estudio en dos diferentes especies, Streptococcus pneumoniae y Clostridium perfringens. Y se encontró una diferencia fundamental, ya que un gen homologo viene del mismo antepasado común, mientras que un gen análogo no esta relacionado con ningún descendiente, pero realiza la misma función. Se analizaron otras dos especies bajo los mismos parámetros y se llegó a los mismos resultados Con esto se concluye que la selección no actúa siempre para diversificar sialidasas bacterianas.
bien!
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ReplyDeleteMonroy Guzmán Camila.
ReplyDeleteAnalyzing Evolvability To Anticípate New Pathogens
¿De dónde vienen las nuevas enfermedades?. ¿Qué es lo que sigue?, son preguntas que muchas investigaciones intentan resolver. Para poder predecir lo que sigue depende de nuestra comprensión de qué hace a un agente infeccioso volverse más propensos a infectar huéspedes., un probable acercamiento a esto es desde la biología evolutiva porque puede dar una vía exacta para afrontar los desafíos de los patógenos.
La evolucionabilidad es la capacidad de adaptarse en respuesta a presiones selectivas o evolutivas, estas adaptaciones son acumulativas y transmisibles durante generaciones, en las bacterias, las selecciones resultantes pueden ser consideradas como fuerzas purificadoras o diversificadoras, aunque esto no es completamente cierto. La evolucionabilidad se da a partir de un rasgo determinante, sin embargo no es necesariamente inherente a ese rasgo aunque está altamente influenciado por el contexto genómico en el que se encuentra.
Cuando es una fuerza purificadora, éste cambia muy poco (réplica de DnaA) ya que tiene bajo potencial de evolucionabilidad, como los pasajeros evolutivos de las células cancerígenas. Y cuando es una fuerza diversificadora, el rasgo cambian extensamente, es marcado por la variación del DNA y del VlsE, que es opuesta a al de DnaAporque tiene un alto potencial de evolucionabilidad como los conductores evolutivos, en los cuales se puede encontrar su diversidad fenotípica o genotípica, se diversifican en orden para escapar de las respuestas del sistema inmune en una infección. VlsE puede contribuir una diversidad significante, probando que la evolucionabilidad es un rasgo evolutivo por sí mismo.
Las mutaciones se dan cuando la fuerza selectiva actúa sobre los aminoácidos individuales puede ser reconocida por homólogos del DNA. Nucleótidos cambian y el resultado no tiene mayores cambios estructurales o funcionales en la secuencia de proteínas. Que sea una mutación sinónima o no sinónima revela el tipo de fuerzas selectiva que actúa sobre un rasgo en particular.
En una infección como la influenza, hay Por ejemplo, el virus de la influenza coordinada entre el ataque del patógeno y los residuos del ácido siálico y su desprendimiento gracias a la actividad de la sialidasa que es necesaria para coordinar la selección directa en VlhA y conduce la diversidad del gen pasajero. Aunque los genes codificados no siempre son favorables, esto se comprobó haciendo una selección entre genes homólogos y análogos y se dieron cuenta en en estos últimos el gen parecía purificarse, por lo tanto, la selección no siempre actúa para diversificar las bacterias. Un gen homólogo viene de un ancestro en común, cuando uno análogo es de un gen no relacionado por descendencia pero tiene la misma función. Los descubrimientos sugieren que las características de un gen no lo hacen evolucionable, su fracaso depende del contexto genómico, que puede determinar la evolucionabilidad de los rasgos que pueden ser indirecta o directamente afectados por presiones selectivas que se pueden ver actuadas por los micoplasmas.
En conclusión, determinar las presiones evolutivas actuando en rasgos asociados a enfermedades, junto con la evolucionabilidad en un contexto de genes codificándose crea el meollo de las investigaciones de enfermedades, desde una perspectiva biológica evolutiva.
bien!
DeleteAlumna: Rodríguez Blanco Fernanda
ReplyDeleteEnsayo: Analyzing evolvability to anticípate new pathogens
Los científicos que trabajan en enfermedades infecciosas se preguntan sobre la evolución de la virulencia. De hecho, se quiere saber por qué aparecen nuevas enfermedades, de dónde provienen y, quizás, lo que más interesa de todo esto es saber qué es lo que sigue. Muchos investigadores están trabajando para responder a estas preguntas, particularmente la última. Averiguar lo que viene a continuación depende de la comprensión de lo que hace que los agentes infecciosos puedan tener éxito al infectar a los huéspedes, transmitir entre los huéspedes y evitar el sistema inmune.
Desde el punto de vista de la selección natural, la capacidad evolutiva de un rasgo es su capacidad de cambiar en respuesta a las presiones evolutivas. En términos de evolución, no es suficiente que un rasgo cambie transitoriamente en respuesta a un estímulo. Los cambios deben ser permanentes y transmisibles de una generación en el siguiente.
Describir la evolución bacteriana comienza considerando los resultados de la selección. La selección puede ser como una fuerza "purificadora" o "diversificadora". Cuando esa fuerza se está purificando, las secuencias de DNA y proteína que determinan el rasgo cambian muy poco, lo que indica que la población está en su punto más alto porque el rasgo en cuestión no es mucho. Sin embargo, cuando esa fuerza selectiva se diversifica, hay marcada variación en el DNA y las proteínas que determinan un rasgo, lo que indica que la población de organismos está en su mejor momento cuando el rasgo en cuestión varía ampliamente. Un fondo de deriva genética aleatoria, también conocida como selección neutral, se encuentra entre esos dos extremos.
La evolución no siempre suele ser favorable para los microorganismos, por tal motivo se realizaron estudios con enzimas sialidase (gen nanI) de los parásitos Mycoplasma synoviae y Mycoplasma gallisepticum y la comparación entre un gen análogo perteneciente a S. pneumoniae and C. perfringens a pesar de que algunos genes tienen una alta capacidad de evolucionar , no hay ninguna característica propia del gen que le confiera esta habilidad, de tal modo que su capacidad de evolucionar no es inherente a una cepa en particular, sino que es el contexto genómico en el que se encuentran y presentar cualquier característica.La determinación de las presiones evolutivas que actúan sobre las enfermedades asociadas, junto con la evolución en el contexto de los genes que codifican estas descripciones, crean el potencial para pronosticar enfermedades infecciosas. Asi, poco a poco se va resolviendo la última pregunta de este ensayo: ¿Qué es lo que sigue con las enfermedades infecciosas?
bien!
DeleteOmar Josue Obregón Portugal
ReplyDelete“Analyzing Evolvability To Anticipate New Pathogens”
Este artículo empieza con una pregunta muy interesante; una vez que comprendamos los factores que intervienen en la confección de la virulencia, ¿podremos utilizar esa información para predecir y posiblemente prevenir la aparición de nuevos patógenos? Pues al parecer el estudio de patógenos microbianos en conjunto con la biología evolutiva, nos puede proporcionar una forma interesante de abordad este tema. Ya que estudiar cómo evolucionan los rasgos asociados a las enfermedades tiene el potencial de permitirnos predecir con precisión la aparición de enfermedades infecciosas.
Desde el punto de vista de la selección natural, la capacidad evolutiva de un rasgo es su capacidad de cambiar en respuesta a las presiones evolutivas. Pero en términos de evolucionabilidad, no es suficiente que un rasgo cambie transitoriamente en respuesta a un estímulo. La evolucionabilidad es la capacidad de respuesta a las presiones evolutivas, donde los cambios deben ser permanentes y transmisibles de una generación a la siguiente. Este articulo planta la idea de que a través del estudio de la evolucionabilidad en sistemas bacterianos controlados podremos anticipar la aparición de nuevos patógenos, ya que nos permitiría saber la forma en la que evolucionan y se diversifican.
Un dato importante que se encontró de la evolucionalidad al estudiar dos especies de bacterias distantes, y después dos especies parasitarias que infectaban al mismo animal, es el hecho de que ninguna característica del gen (gen nanI perteneciente a M. gallisepticum en este caso) en sí mismo lo hace un posible candidato a evolucionar. Más bien, el contexto genómico determina su destino. Esto quiere decir que en este caso el gen nanl puede evolucionar, aunque en el contexto del genoma de M. gallisepticum el gen y el rasgo permanezcan estables. En resumen, podemos decir que la evolutividad no es necesariamente inherente a un rasgo particular, sino que está fuertemente influenciada por el contexto genómico en el que se encuentra ese rasgo.
En conclusión podemos decir que si determinamos las presiones evolutivas que actúan sobre los rasgos asociados a generar enfermedades por parte de los microorganismos, junto con la evolución en el contexto de los genes que codifican esos rasgos, tenemos en nuestras manos el potencial de pronosticar y predecir futuras enfermedades infecciosas.
bien!
DeleteMérida Escudero Karla Daniela
ReplyDelete“Analyzing Evolvability To Anticipate New Pathogens”
Muchos investigadores están trabajado duro para dar respuesta a preguntas como por qué aparecen nuevas enfermedades y de dónde vienen.
Para poder resolver estas preguntas es necesario comprender que es lo que provoca que las infecciones tengan más éxito infectado a los individuos, cómo se trasmite entre ellos y cómo evitan el sistema inmunológico del huésped.
Estudiar los rasgos asociados con la evolución de las enfermedades puede servirnos para predecir con exactitud la aparición de enfermedades.
La evolutividad de un rasgo es la capacidad de respuesta a las presiones evolutivas; no es suficiente que un rasgo cambie transitoriamente a un estímulo pues se necesita que el cambio sea permanente y transmisible para la siguiente generación. La evolutividad fue concebida y estudiada inicialmente para examinar el procesamiento de información en el cerebro en el cual los rasgos se midieron mediante el estudio de la cría endogámica.
La selección natural puede ser como una “purificación”, cuando ésta está haciendo su trabajo, las secuencias de ADN y proteína que determinan algún rasgo cambia muy poco, esto indica que la población se encuentra en su punto más alto.
Es posible observar la diversidad por medio del fenotipo o del genotipo. Los rasgos y los genes que los codifican no hacen que su evolución sea universalmente favorable. Un gen homologo viene del mismo antepasado común mientras que un gen análogo no está relacionado pero ambos realizan la misma función lo que sugiere que la selección no siempre actúa para la diversificación. Ninguna característica de un gen mismo lo hace evolutivo pues el contexto genómico es el que determina su destino.
Las presiones selectivas pueden ser directas o indirectas por lo que los rasgos afectados pueden ser conductores o pasajeros de la evolución. Si hay dos fuerzas selectivas diferentes que actúan genes homólogos de dos especies distintas enfrentando el mismo nicho en sólo un habitad, estas pueden medirse y verificarse fenotípicamente con un conjunto de conocimientos de informática, matemáticas y datos bilógicos.
Cuando se determinan las presiones evolutivas que actúan sobre una enfermedad y la evolución en el contexto de los genes que codifican esos rasgos es posible obtener el potencial para predecir las enfermedades infecciosas con mayor facilidad.
bien!
DeleteSánchez Herrera Victoria Abigail
ReplyDeleteAnticipando nuevos patógenos mediante análisis de la evolucionabilidad
Para aquellos que trabajan sobre enfermedades infecciosas, es importante saber lo que vendrá, lo cual a su vez depende de entender qué hace a los agentes infecciosos más eficaces al infectar a sus hospederos, transmitirse entre hospederos y evitar los ataques por parte del sistema inmune. Una forma en que se puede buscar este requerido entendimiento, que nos permitiría predecir el surgimiento de nuevas enfermedades infecciosas, es uniendo el estudio de microbios patógenos y la biología evolutiva.
La evolucionabilidad de una característica se refiere a su capacidad de cambiar en respuesta a presiones evolutivas, estos cambios deben ser permanentes y capaces de transmitirse a la siguiente generación. Para estudiar evolucionabilidad debe hablarse de conductores evolutivos (características que cambian de manera directa en respuesta a presión selectiva) y de pasajeros evolutivos (características que cambian en respuesta a la selección introducida por cambios en sus conductores). En bacterias la selección puede ser una fuerza purificadora (en donde no se ven muchos cambios en el DNA y las secuencias de las proteínas que codifican la característica en cuestión) o diversificadora (donde la característica varía de forma extensiva), también puede ser selección neutra debido a la deriva génica. La proporción entre mutaciones no sinónimas y sinónimas se usa para determinar cómo actúa la selección sobre una característica, si es cercano a 1 es neutra, si es menor a 1 es selectiva y si es mayor que 1 es diversificadora.
Estudios en Mycoplasma han permitido ver diferentes fuerzas selectivas actuar sobre genes homólogos en dos especies distintas que ocupan el mismo nicho en un hábitat compartido, esto permitió demostrar que la evolucionabilidad no es inherente a una característica en particular, sino que está influenciada por el contexto genómico en que dicha características se encuentra de la siguiente manera: en M. synoviae el gen nanI presenta gran diversidad (lo cual significa que la selección actúa como fuerza diversificadora) ya que el rasgo para el que codifica es indispensable para el mecanismo de ataque a las células del hospedero, mientras que en M. gallisepticum el gen permanece estable (lo que significa que la selección actúa como fuerza purificadora) ya que los mecanismos de invasión de M. gallisepticum son diferentes lo cual hace al rasgo menos vital.
Determinar las presiones evolutivas que actúan en las características de patógenos que provocan enfermedades infecciosas junto con la evolucionabilidad de los genes que las codifican puede ayudarnos a determinar lo que está por venir en términos de patógenos y enfermedades nuevas.
Referencia
May, M.A. (2016) Analyzing evolvability to anticipate new pathogens. Microbe 11, 2 p. 75-79
bien!
DeleteAnalyzing Evolvability ToAnticipate New Pathogens
ReplyDeleteLa selección puede ser vista como una fuerza purificadora o diversificadora. Se puede presentar poca variación cuando cierta función es indispensable para la sobrevivencia de las células, pero puede haber variación cuando cierta característica no sea esencial pero permita a algunas células tener mayores posibilidades de sobrevivencia que otras, permitiendo así que este rasgo se herede. La mutación sinónima ocurre cuando cambios en la secuencia de nucleótidos no afectan las funciones o en la estructura de las proteínas; cuando los cambios en los nucleótidos sí afectan, se dice que ocurre una mutación no sinónima. La relación entre el número de mutaciones no sinónimas respecto de las sinónimas revela el tipo de fuerza selectiva que actúa sobre un rasgo particular. Valores menores a uno reflejan fuerzas purificadoras, mientras que valores mayores a uno reflejan fuerzas diversificadoras.
En el artículo se hace una comparación entre genes homólogos y análogos para discutir acerca de la cuestión de si la evolutividad es universalmente favorable. Los genes homólogos provienen del mismo ancestro común, mientras que los análogos no se relacionan con la herencia, sin embargo cumplen con la misma función.
Se ha observado que tanto M. synoviae como M. gallisepticum comparten el gen nanI (el cual codifica para una proteína que sirve para anclarse a la célula hospedero); esto se debe a que usualmente infectan al mismo tiempo a ciertos animales, por lo cual muy probablemente una compartió el gen con la otra por transferencia horizontal. Es curioso que en M. synoviae el gen nanI se ha comportado de forma más diversa, que en M. gallispecticum, donde se ha comportado más bien de forma estable. Esto se reduce a presiones selectivas. El gen nanI de M. synoviae ha variado dado que las capacidades para escapar de la reacción del sistema inmune del hospedero dependen de su capacidad para variar la forma en que se adhiere. Pero para M. gallispecticum esto no fue necesario ya que apostó por un mecanismo de adherencia diferente, más complejo; al carecer de un “conductor” de diversificación (presión del medio), permanece estable. Es por ello que se puede afirmar que la evolutividad no es necesariamente inherente a un cierto rasgo, sino que está altamente influenciado por el contexto genómicos en el cual el rasgo se halla. Determinar la presión evolutiva que se ejerce sobre algún rasgo asociado a una enfermedad, ayuda a predecir las posibles enfermedades del futuro.
Referencia
May, M.A. (2016) Analyzing evolvability to anticipate new pathogens. Microbe 11, 2 p. 75-79
bien!
DeleteAntal Moreno Espinosa
ReplyDeleteEl surgimiento de nuevas enfermedades siempre es preocupante, ya que al no estar prevenidos ante estas, sus consecuencias e impactos están fuera de control. Es por esto que el saber qué se avecina (en cuestión de enfermedades en este caso) brinda mucha más seguridad. Para prevenir en cierta medida las infecciones futuras se debe de investigar qué es lo que hace a estos patógenos cambiar hacia una mayor prevalencia. Una manera de conocer estos factores de resistividad y resiliencia por parte de los patógenos puede ser en un trabajo conjunto por parte de la biología evolutiva y el estudio de los patógenos microbianos. Estas investigaciones podrían ser una gran alternativa para entender cómo es que estos patógenos cambian, y así poder prevenirlos.
La evolucionabilidad, desde la perspectiva de la selección natural, es la capacidad de los organismos para cambiar cuando hay presiones evolutivas. También se puede aplicar este concepto para características de los organismos. Estos cambios en las características tienen que poder ser transmitidos a las siguientes generaciones, es decir, ser “permanentes”. Estos cambios se tienen que contextualizar. Cuando existen cambios en un determinado punto del DNA en respuesta a las presiones evolutivas, a estos se les conoce como “conductores evolutivos”. Estas modificaciones son respuestas directas a las presiones selectivas. En cambio, cuando las modificaciones son consecuencia de los cambios de los conductores evolutivos, se les conoce como “pasajeros evolutivos”. Sin embargo, cuando en la evolucionabilidad se toman en cuenta factores como las fuerzas recesivas y dominantes, cambios en la expresión de los genes, entre otros, el estudio de esta se torna mucho más complejo.
Cuando se estudia la evolucionabilidad en las bacterias, la selección puede ser pensada como una fuerza tanto “purificadora” como “diversificadora”. Cuando es purificadora, los cambios en el DNA son pocos, mientras que en la fuerza diversificadora, los cambios en el DNA son notables. A pesar de lo anterior, lo que más impacta e influye en los organismos y sus características no es la evolucionabilidad, sino su contexto genómico. Al entender y estudiar este contexto, es cada vez más factible el poder predecir las futuras enfermedades.
bien
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