Los archivos de la evolución I/II

En 1965 Emile Zuckerkandl y Linus Pauling propusieron la teoría de que las moléculas en los seres vivos, en especial las proteínas y los ácidos nucleicos, son como documentos que contienen la historia evolutiva de los organismos. Esta teoría, se convirtió en la base del estudio de la evolución molecular y ha permitido, entre otras cosas, reconstruir la historia de organismos para los cuáles no existe registro fósil. En la época actual, en que una gran cantidad de genomas completos se encuentran disponibles en bases de datos públicas, esta teoría cobra una relevancia insospechada.

La idea de fondo es muy sencilla: la información genética se encuentra codificada en el ADN, que debe ser copiado para transmitir la información a la siguiente generación. De vez en cuando ocurre un error de copiado y esto genera una nueva variante de la cadena original que es diferente en alguna posición. El organismo que herede esta diferencia la pasará también a su descendencia y así sucesivamente, las diferencias se van acumulando y una secuencia de ADN se parece más a aquéllas con las que comparte un ancestro común reciente; así que si comparamos las secuencias ADN de varios organismos podemos inferir sus relaciones evolutivas, que no son más que relaciones de parentesco pero en una escala de tiempo enorme.

Diagrama que muestra como se acumulan las diferencias en una cadena de ADN. Es importante mencionar que normalmente nosotros sólo vemos a la generación más reciente y a partir de ésta intentamos inferir la historia evolutiva.

A pesar de la sencillez de esta idea, pasaron un par de décadas antes de que se inventaran y establecieran las técnicas para elucidar la secuencia de una molécula de ADN y se desarrollaran los métodos estadísticos que permitieron analizarlas desde la perspectiva evolutiva. Pero el resultado final fue el nacimiento de la filogenética; que es la ciencia que trata de elucidar las relaciones evolutivas (o filogenias) entre los organismos.

El verdadero impacto la propuesta de Zuckerkandl y Pauling, no se vio por completo hasta finales de los años ochenta; en parte gracias al desarrollo de la teoría neutral de la evolución de Motoo Kimura, que permitió correlacionar distancias genéticas con tiempo evolutivo. Sin embargo, durante otros veinte años la mayoría de los análisis se limitó a comparar uno o muy pocos genes en algunos organismos bien estudiados.

Fue hasta bien entrado el siglo XXI, y en medio de la revolución genómica, que los científicos empezaron a tener acceso a genomas completos, o casi completos, de numerosos y variados organismos. Esto ha puesto a nuestro alcance la posibilidad de reconstruir, por primera vez, un árbol de la vida completo; sin embargo, como ocurre normalmente, los conocimientos adquiridos han planteado una serie de problemas metodológicos y conceptuales nada sencillos. Entre ellos, el problema de la homología, la ubicuidad de la transferencia genética horizontal, y la sorprendente plasticidad de los genomas tienen particular importancia. Todo esto aunado al creciente número de datos, que se acumulan más rápido de lo que son analizados, requiere métodos computacionales cada vez más sofisticados y eficientes.

En la segunda parte de este artículo, abordaremos los avances más recientes para tratar de superar estos problemas.

Los archivos de la evolución II/II

Referencias:

• Bossau & Daubin "Genomes as documents of evolutionary history" (2010), Trends in Ecology And Evolution Vol. 25 No. 4 pp. 224-232.
• Zuckerkandl & Pauling. "Molecules as documents of evolutionary history" (1965). Journal of Theoretical Biology Vol. 8 No. 2 pp. 357-366.