28 abr 2008

Los Virus en la Evolución


Tras un tiempo de espera, voy a colgar el resumencillo de algunas de las "propiedades" que en los últimos años se han ido descubriendo que poseen virus en el proceso evolutivo.

Primero de todo, dar las gracias a nuestro compañero Daniel H.D., autor del texto para que podamos disfrutar todos del mismo.
- Gracias.

Y sin más preámbulos, a disfrutar leyendo.

--------------

Los virus son definidos generalmente como microscópicos parásitos intracelulares obligados. Aun sin consensuar si se trata de organismos vivos o de materia inerte, los virus son las partículas biológicas más abundantes del planeta, desempeñando importantes roles ecológicos en la regulación de las poblaciones, la movilización de nutrientes durante la lisis, participando en ciclos biogeoquímicos y en la nucleación de las nubes1. Además de su indiscutible actividad ecológica, las partículas víricas son las responsables de importantes fenómenos de carácter evolutivo.

La transducción como método de tranferencia horizontal de genes (THG) está absolutamente desarrollada en el mundo procariota. Así, el comparto de secuencias genéticas funcionales por integración vírica actúa como un mecanismo de adaptación rápida y de carácter poblacional (a diferencia de los fenómenos de conjugación y transformación, más específicos y limitados). La cantidad de información contenida en los genomas víricos es asombrosa, portando todo tipo de secuencias útiles como son las de producción de quitina y ácido hialurónico2 o implicadas en la fotosíntesis y la motilidad celular, hasta el punto de considerarse que toda la diversa información genética bacteriana está contenida y representada en el pool de los viromas3 como secuencias transferibles.

Desde un punto de vista histórico, la THG parece haber sido un mecanismo muy activo e importante en la configuración del mundo procariota. Así, análisis comparativos de mecanismos de obtención de energía y otros sistemas celulares revelan una complicada trama filogenética no acorde con los procesos de divergencia vertical, sino mucho más plausiblemente con reiterados eventos de THG4. Este proceso de dispersión de caracteres debió ser fundamental para establecer la actual versatilidad de los microorganismos, pero también para el establecimiento de los pautas de los ecosistemas y los ciclos biogeoquímicos.

Dentro de los genomas eucariotas, los virus también han cumplido con funciones de tipo evolutivo. Además de haberse documentado diversos eventos de transferencia horizontal en animales5, vegetales6 y hongos7, nos encontramos las actividades derivadas de los elementos móviles o transponibles (ETs). De hecho, los ETs, especialmente los retrotransposones, parecen estar profundamente relacionados con virus de vida libre. Siendo un componente mayoritario de los genomas de organismos pluricelulares8,9,10, los ETs están implicados en fenómenos de reordenamiento físico del genoma como son la duplicación, translocación, deleción, y fusión de exones y cromosomas11, 12; así como en fenómenos de neorregulación del material genético por procesos de splicing alternativo, regulación epigenética, transdución 3' y 5', poliadenilación prematura, etc11,12. Especialmente interesante es la ingente cantidad de secuencias LTR de origen retroviral dispersas por el genoma, que al asociarse a una secuencia génica puede actuar como promotor alternativo cambiando los patrones de expresión del producto, tanto para genes de copia única como para duplicados y retrogenes (pseudogenes funcionales producidos por la actividad de transcripción inversa de los retrotransposones)13,14. Todo este repertorio de propiedades se traduce en un fascinante potencial para la reestructuración general de los genomas y la neorregulación tejido-temporal14 de las secuencias transcribibles. A efectos prácticos, encontramos que los ETs participan activamente en procesos fundamentales para la vida de los organismos y que además son de carácter marcadamente evolutivo, como son la formación del sincitio trofoblasto humano (HERVW-sincitina)13, la producción de amilasa salivar13, las encimas clave del sistema inmune15(RAG1 y RAG2, derivadas de un transposón ancestral), el desarrollo embrionario en general16 y la formación de áreas del cerebro específicas de mamífero17 (SINES), entre otros múltiples casos. La conservación en el tiempo de estos elementos16, su variación entre organismos2 y su implicación en los procesos de desarrollo y regulación génica indican que estos elementos cumplen con funciones de carácter evolutivo de gran importancia, hasta el punto de considerarse por algunos autores como el verdadero motor de la evolución18,19.

En verdad, la variedad y potencial de estos fenómenos a la hora de generar innovaciones evolutivas, en conjunto a la creciente importancia de las secuencias de tipo regulador en nuestro conocimiento del genoma y la evolución (como en el origen de los vertebrados20),contrasta sorprendentemente con la inesperada homogeneidad de los genes estructurales21, a priori responsables del cambio evolutivo por mutación y selección gradual.

En todo caso, dada la representación de los virus y sus secuencias relacionadas, tanto en el mundo eucariota como procariota, y las funciones que representan tanto dentro como fuera de los organismos, parece que estas partículas han sido y son fundamentales en la configuración de los seres vivos actuando como cassetes transmisibles de información capaces de remodelar y reconfigurar a los organismos en los que se integran.

Al desempeñar estas funciones, los virus pueden llegar a considerarse más como simbiontes a largo plazo14 que como parásitos estrictos e incluso DNA “egoísta” o “basura”.


REFERENCIAS


1. Fuhrman JA (1999). Marine viruses and their biogeochemical and ecological efects. Nature, 399:541-548.

2. Hamilton R (2006). The gene weavers. Nature, 441:683-685.

3. Dinsdale EA et al. (2008). Functional metagenomic profiling of nine biomes. Nature 452:629-632.

4. Boucher Y. et al (2003). Lateral gene transfer and the origins of the prokayotic groups. Annu Rev Genet, 37:283-328.

5. Piskurek O. and Okada N (2007). Poxviruses as possible vectors dor HGT of retroposons from reptiles to mammals. Proc Natl Acad Sci USA, 104:12046-12051

6. Won H and Renner S (2003). Horizontal gene transfer form flowering plants to Gnetum. Proc Natl Acad Sci USA, 100:10824-10829.

7. Khaldi N, Collemare J, Lebrun LH and Wolfe KH (2008). Evidence for horizontal transfer of a secondary metabolite gene cluster between fungi. Genome Biology, 9:R18.

8. International Human Genome Sequencing Consortium (2001). Initial sequencing and analysis of the human genome . Nature, 409:860-921.

9. The chimpanzee Sequencing and Analysis Consortium (2005). Initial sequence of the chimpanzee genome and comparison with the human genome. Nature, 437:69-87.

10. Mikkelsen T et al (2007). Genome of the marsupial Monodelphis domestica reveals innovation in non-coding sequences. Nature, 447:167-178.

11. Mobile elements and mamalian evolution. Deininger PL, Moran JV, Batzer MA and Kazazian HH (2003. Current Opinion in Genetics and Development 1003, 13:651-658.

12. Han JS, Boeke JD (2005) .LINE-1 retrotransposons: modulators of quantity and quality of mammalian gene expression?. BioEssays, 27:775-784.

13. Sentís C (2002). Retrovirus endógenos humanos: significado biológico e implicaciones evolutivas.. Arbor, 677:136-166.

14. Shapiro J (2005).Retrotransposons and regulatory suites. BioEssays, 27:122-125.


15. Agrawal A, Quinn M. Eastman QM and Schatz DG (1998). Transposition mediated by RAG1 and RAG2 and its implications for the evolution of the immune system. Nature 394:744-751.

16. Pennisi E (2007). Jumping genes hop into the evolutionary limelight.. Science, 317:894-895. 17. Sasaki T et al. (2008). Possible involment of SINES in mammalian-specific brain formation. Proc Natl Acad Sci USA, 105:4220-4225.

18. Kazazian HH (2004). Mobile Elements: Drivers of Genome Evolution. Science, 303:1626-1632.

19. Sandín M (2007). Pensando la Evolución, Pensando la vida. Editorial Crimentales.

20. Heimberg H, Sempere L, Vanessa MN, Donoghue PCJ and Peterson K (2008). MicroRNA and the advent of vertebrate morphological complexity. Proc Natl Acad Sci USA, 105:2946-2950.

21. Putnam NH. et al. (2007). Sea Anemone Genome Reveals Ancestral Eumetazoan gene repertorie and genomic organization. Science, 317:86-94.

10 abr 2008

La OMS alerta de los efectos del clima en la salud

Andaba yo un poco ocupado sin actualizar el Blog, y me he dicho "vamos a adecentar esto, ¿de qué podemos hablar hoy?" Y buscando noticias sobre ciencia y medio ambiente, he encontrado esta reseña que me ha parecido muy interesante (muchos lo habréis visto por vuestra cuenta).

El interés de la noticia no radica en la noticia en sí misma, que para muchos es algo obvio sino por que a ver si diciéndolo más y más veces a fuerza de ser cansinos entra en la mente colectiva de la sociedad y de los gobiernos.

Espero que a día de hoy, con evidencias cada vez más patentes de la realidad del cambio climático y de sus consecuencias, nadie crea que lo mejor es hacer oídos sordos. Es cierto que se ha pasado por crisis ambientales anteriores, y mucho peores lo más probable, y que la Vida como sistema ha sobrevivido y que lo volverá a hacer: habrá desajustes periodos de cambio, bueno... eso no es una excusa para quedarse con las manos en la espalda, por que creo que el problema si son las vidas de personas, niños inocentes que esto ni les iba ni les venia y no se han beneficiado de los progresos industriales que en gran parte o medida, desencadenan (o dan el golpe de gracia) a esta crisis ambiental global.

No es dramatismo, esa época ya paso. Es la triste realidad, la realidad de un mundo y una forma de ver el mundo que va a cambiar, ahora la pregunta es:

¿Sabremos cambiar con nuestro mundo?

Al tema:

La Organización Mundial de la Salud (OMS) instó ayer (por el 7 de Abril de 2008) a tomar medidas urgentes para luchar contra el cambio climático, cuyas consecuencias sobre la salud humana han empezado a hacerse evidentes.

«Ya no puede haber ninguna duda sobre la realidad del cambio climático. Sus
efectos son palpables», declaró la directora general de la OMS, Margaret Chan, con motivo del Día Internacional de la Salud. Chan anunció que pondrá este asunto sobre la mesa durante la próxima reunión del G-8, que se celebrará en mayo en Japón.

Y es que la subida de los termómetros se traduce en muertes por las olas de calor y está detrás de la mayor frecuencia con que se producen catástrofes naturales, como inundaciones, tifones y sequías. Estos fenómenos repercuten en el deterioro de la calidad del agua, favoreciendo la emergencia de enfermedades diarreicas. El aumento de las lluvias y de la temperatura también tienen un impacto sobre el desarrollo de males tropicales como el dengue y el paludismo, transmitidos por mosquitos.