Evolución: conceptos básicos para la comprensión de la vida y nuestra salud

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Conocimientos previos: ADN Transcripción Traducción Gen Especie Resumen La evolución es un proceso que resulta en cambios en el material…

Conocimientos previos:

  • ADN
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  • Especie

Resumen

La evolución es un proceso que resulta en cambios en el material genético (ADN) de una población durante el tiempo. La evolución es el resultado de las adaptaciones en los organismos que se han adaptado a diferentes ambientes y puede resultar en genes alterados, rasgos nuevos, y nuevas especies. Los procesos evolutivos dependen tanto de los cambios en la variabilidad genética y los cambios en el tiempo y estos cambios pueden dar al individuo una ventaja sobre otros que luego pueden transmitir a su descendencia. El estudio y comprensión de la evolución nos permite enriquecer nuestra comprensión de los fenómenos biológicos y patológicos que podrían conducirnos a mejorar nuestra vida diaria y nuestra salud.

Introducción

La evolución es un proceso que resulta en cambios en el material genético (ADN) de una población durante el tiempo. La evolución es el resultado de las adaptaciones en los organismos que se han adaptado a diferentes ambientes y puede resultar en genes alterados, rasgos nuevos, y nuevas especies (ejemplo: el oso polar tiene pelaje blanco comparado con el oso grizzli que es de pelaje obscuro, ver figura 1). Los procesos evolutivos dependen tanto de los cambios en la variabilidad genética y los cambios en el tiempo y estos cambios pueden dar al individuo una ventaja sobre otros individuos que luego pueden transmitir a su descendencia (Undertanding evolution, 2017).

El estudio de la evolución se puede realizar en diferentes escalas. Microevolución refleja los cambios en secuencias de ADN en un corto periodo. Estos cambios pueden deberse a mutaciones, que pueden introducir nuevas secuencias en una población. En contraste con la microevolución, la macroevolución refleja los cambios que resultan de la acumulación de numerosos cambios en el ADN en periodos largos de tiempo (Undertanding evolution, 2017).

Un mecanismo que impulsa la evolución es la selección natural, que da lugar a organismos que tienen más probabilidades de sobrevivir y reproducirse. La teoría de la evolución de Charles Darwin afirma que la evolución ocurre por la selección natural (Stearns & Futuyma, 1979). Cuando los individuos de una especie muestran variaciones en las características físicas, estas variaciones se deben a las diferencias en sus genes. Si estas variaciones en sus genes y sus características físicas se ajustan mejor a su entorno tienen más posibilidades de sobrevivir, ejemplos de estas mejoras pueden ser: la búsqueda de alimentos (mejorando sus habilidades para olfatear a una presa), evitar a los depredadores (mayor velocidad y resistencia) y resistencia a la enfermedad (mayor respuesta del sistema inmune) (ver figura 2). Estos individuos tienden a sobrevivir y por lo tanto tienen mayores posibilidades de reproducirse y transmitir sus genes a sus hijos. En contraste con los individuos mal adaptados a su entorno los cuales tendrán menos probabilidades de sobrevivir y reproducirse y, por ende, sus genes tienen menos probabilidades de ser pasado a la siguiente generación (yourgenome, 2017).

 

Los cambios en las secuencias del ADN afectan a la composición y la expresión de los genes, para poder comprender como evolucionan los organismos tenemos que analizar estas secuencias o todo su genoma completo. Cuando las secuencias de ADN o sus genomas de dos o más diferentes organismos tienen similitudes, se toma como evidencia de que comparten un ancestro en común (son parientes evolutivos). Por ejemplo, los seres humanos y la mosca de la fruta, Drosophila melanogaster, comparten gran parte de su ADN, alrededor del 70% de los genes que causan enfermedades en los seres humanos se encuentran también en la mosca de la fruta (Adams, 2000; Checa-Rojas, 2017). El ADN acumula cambios en el tiempo y estos cambios pueden ser benéficos, y proporcionar una ventaja selectiva, otros cambios pueden ser perjudiciales afectando funciones importantes. Cuando algunos genes no cambian o lo hacen muy sutilmente se dice que están conservados (Stearns & Futuyma, 1979).

Tipos de evolución

Evolución divergente o radiación adaptativa

Se trata de una especie que a través del tiempo se separa en dos. Por ejemplo, una bandada de aves migratorias, en dirección a un clima más cálido, se divide en una tormenta. La mitad de la parvada sigue hacia el destino original, mientras que las otras tierras medias en una nueva isla y decide quedarse. Con el tiempo, los miembros del segundo grupo desarrollaran características que les permiten sobrevivir mejor en la isla y se convierten en una especie diferente que sus antepasados, que fueron separados al principio de la manada más grande. Lo que antes era una especie ahora ha sido separada en dos. Por ejemplo, los pinzones de las islas Galápagos han desarrollado diferentes picos de formas de tomar ventaja de los diferentes tipos de alimentos disponibles en las diferentes islas.

Evolución convergente

Cuando las mismas adaptaciones evolucionan independientemente, bajo presiones de selección similares. Por ejemplo, los insectos voladores, aves y murciélagos han desarrollado la capacidad de volar, pero de forma independiente el uno del otro.

Coevolución

La coevolución ocurre cuando dos especies o grupos de especies de manera recíproca se afectan mutuamente ocasionando su evolución en conjunto. Esto sucede cuando uno se adapta a los cambios en el otro. La Coevolución incluye las relaciones simbióticas que son las asociaciones entre especies y pueden ser benéficas o no, por ejemplo:

Mutualismo

En el mutualismo en esta relación cada organismo tiene un beneficio con actividad de la otra (flores y polinizadores uno dispersa el polen el otro se alimenta de él o del néctar de la flor; como las abejas).

Parasitismo

En esta relación una especie (el parasito) se beneficia a expensas de otra (el anfitrión u hospedero). Los parasito pueden verse a simple vista (macroparásitos) como los gusanos intestinales, el muérdago en las plantas, o piojos y pulgas en animales y humanos; o pueden ser de tamaño muy pequeño (microparásitos) que es necesario un instrumento que nos permita su observación como un microscopio como: los virus, bacterias, hongos o protozoarios (amibas).

Comensalismo

Es la relación entre dos organismos en los que uno se beneficia sin perjudicar al otro, ejemplo: las rémoras (peces) que se adhieren con una estructura en su cabeza, al cuerpo de otros peces más grandes generalmente tiburones, esperan a que el pez grande case y comen los residuos que van dejando.

Amensalismo

El amensalismo es una interacción en la que un organismo inflige un daño a otro organismo sin ningún costo o beneficios (Willey, Sherwood, & Woolverton, 2009). En esta relación existen dos tipos de amensalismo, la competencia y la antibiosis. La competencia es cuando un organismo más grande o más fuerte despoja a uno más pequeño o más débil de algún tipo de recurso. Por ejemplo:  un retoño de una planta creciendo bajo la sombra de un árbol maduro. El árbol maduro puede robar al retoño, la luz necesaria para su sustento, incluso quitarle nutrientes del suelo, así el árbol más grande termina por matar al más pequeño.

En la antibiosis se produce cuando un organismo daña o mata a otro a través de una secreción química. Un ejemplo es en los cultivos de consorcios bacterianos, algunas de estas secretan moléculas que son perjudiciales para otras. Los antibióticos tiene un papel fundamental en este tipo de interacción y su estudio ha ayudado a comprender este proceso y a mejorar estos los medicamentos (Kong, Schneper, & Mathee, 2010).

La coevolucion de los patógenos, sus hospederos y sus implicaciones biomédicas

La mayoría de las especies están propensas a ataques continuos por parásitos y patógenos, y el ser humano por lo tanto, no está exento de estos. Los parásitos y los patógenos tienden a tener tiempos de propagación más cortos que el de sus anfitriones u hospederos y, por lo tanto, están sujetos a una presión de selección más fuerte debido a la lucha constante entre el sistema inmune de sus anfitriones, por lo que estos (parásitos y patógenos) deben evolucionar más rápidamente para mantener una ventaja en esta lucha (Gilman, Nuismer, & Jhwueng, 2012).

Se ha observado que en dos poblaciones humanas distintas con niveles similares de la infección con Helicobacter pylori (principal agente causante de cáncer gástrico), presentan incidencias diferentes de cáncer gástrico. Este estudio demostró que la ascendencia del paciente tiene una estrecha relación con el origen de la variante del patógeno que lo afectaba. La interacción entre pacientes y patogenos con origen geográfico distinto presentan diferencias en la incidencia del cáncer gastrico. Es decir, individuos de origen amerindio con la infección de H. pylori de origen origen africano o la cepa de H. pylori del sur de Europa, el cual ya representan una disparidad tanto geográfica y clínica, presentando una alta incidencia de cáncer gástrico. Por el contrario, individuos de la región costera que se caracterizan por tener un origen étnico africano, al igual que la cepa de H. pylori, presentaron una baja incidencia del cáncer.  Este resultado sugiere que una historia coevolutiva entre humanos y patógenos fue el resultado de una relación huésped-patógeno menos virulento (Kodaman et al., 2014).

La coevolución huésped parásito está extendido en todos los organismos y es de gran importancia desde la agroindustria hasta la medicina. Las enfermedades más importantes son causadas por parásitos y estos han coevolucionado con el humano. Por lo tanto, estudiar y comprender mejor las adaptaciones y estrategias de ataque y contraataque de los parásitos y la respuesta del sistema inmune nos ayudara a proponer y desarrollar nuevos tratamientos para combatir estas enfermedades (Woolhouse, Webster, Domingo, Charlesworth, & Levin, 2002).

La evolución es un proceso biológico que, no solo nos ayuda a comprender el origen de los organismos vivos, sino además, nos ayuda a vislumbrar como se llevan a cabo algunos procesos biológicos de vital importancia como el mantenimiento del estado saludable y el patológico.

 

“Nada tiene sentido en biología si no es a la luz de la evolución”

Theodosius Dobzhansky, 1973

 

Referencias:

Adams, M. D. (2000). The Genome Sequence of Drosophila melanogaster. Science, 287(5461), 2185–2195. http://doi.org/10.1126/science.287.5461.2185 Gilman, R. T., Nuismer, S. L., & Jhwueng, D.-C. (2012). Coevolution in multidimensional trait space favours escape from parasites and pathogens. Nature, 483(7389), 328–330. http://doi.org/10.1038/nature10853 Knight, R. D., Freeland, S. J., & Landweber, L. F. (2001). Rewiring the keyboard: evolvability of the genetic code. Nature Reviews. Genetics, 2(1), 49–58. http://doi.org/10.1038/35047500
Kodaman, N., Pazos, A., Schneider, B. G., Piazuelo, M. B., Mera, R., Sobota, R. S., … Correa, P. (2014). Human and Helicobacter pylori coevolution shapes the risk of gastric disease. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 111(4), 1455–60. http://doi.org/10.1073/pnas.1318093111 Kong, K. F., Schneper, L., & Mathee, K. (2010). Beta-lactam antibiotics: From antibiosis to resistance and bacteriology. APMIS. http://doi.org/10.1111/j.1600-0463.2009.02563.x Stearns, S. C., & Futuyma, D. J. (1979). Evolutionary Biology. Evolution, 33(3), 1007. http://doi.org/10.2307/2407666 Willey, J., Sherwood, L. M., & Woolverton, C. J. (2009). Microbiología de Prescott, Harley y Klein. Madrid: McGraw Hill Interamericana de España, SAU. Http://sisbib. Unmsm. Edu. pe/bvrevistas/situa/1998_n11/pportadores. Htm, 4, 2–16. Woolhouse, M. E. J., Webster, J. P., Domingo, E., Charlesworth, B., & Levin, B. R. (2002). Biological and biomedical implications of the co-evolution of pathogens and their hosts. Nature Genetics, 32(december), 569–577. http://doi.org/10.1038/ng1202-569 yourgenome. (2017). What is evolution? 14/05/2017, de Wellcome Genome Campus Sitio web: http://www.yourgenome.org/facts/what-is-evolution
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Cómo citar: Checa Rojas, A. (2017, 15 de Mayo ) Evolución: conceptos básicos para la comprensión de la vida y nuestra salud. Conogasi, Conocimiento para la vida. Fecha de consulta: Agosto 19, 2018

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