Posgrado: lectura jueves 13 de febrero

8 comentarios

1. Carlos Joaquín Pavón Vázquez dice:

   13 febrero, 2014 a las 2:36 AM

   No es sorprendente que la obtención de datos genómicos sea de gran interés para los biólogos evolutivos. La obtención de la secuencia de todo el genoma nos permite responder de manera más confiable gran variedad de preguntas, mientras que por medio de la secuenciación Sanger esas respuestas generalmente se encontraban sesgadas.
   La primera cuestión que me llama la atención en la revisión de Ellegren (2013)es la relación entre recombinación y selección. Para mí es novedoso el encontrarme con que la expansión de un alelo seleccionado positivamente puede verse minimizada si es que se encuentra ligado fuertemente a un alelo deletéreo. Es así que considero que todo estudio enfocado a la detección de genes sujetos a selección debe venir acompañado con estudios de recombinación. De esta manera el autor se plantea lo siguiente ¿ocurre selección a favor de recombinación en regiones cuyas proteínas están expuestas a ambientes variables?, o ¿la selección a favor de los rearreglos mueve esos genes a zonas con alta recombinación? Yo opino que lo segundo es más factible, dado que lo primero implicaría un mecanismo de retroalimentación que prácticamente dicte al organismo que debe recombinar en esa zona. En cambio veo más probable que la selección a favor de los rearreglos permita que los alelos ventajosos proliferen en las poblaciones.
   En segundo lugar me llamó la atención la discrepancia en el número de genes funcionales calculados mediante anotación y por conservación de la secuencia. Me parece que el segundo enfoque es más atinado ya que se apega a desviaciones estadísticas de lo esperado bajo neutralidad, mientras que el primer enfoque está sesgado por nuestra propia falta de conocimiento respecto a la epigenética y la regulación de la expresión de genes.
   Finalmente me agrada la idea de poder caracterizar de mejor manera la huella que dejan el flujo génico y la introgresión en el genoma de los organismos. Considero que de esta manera será posible incorporar estos factores en los métodos de reconstrucción filogenética, cuando en la actualidad son procesos considerados como ruido indeseable.

2. Adriana Uscanga Castillo dice:

   13 febrero, 2014 a las 6:56 AM

   Genome sequencing and population
   genomics in non-model organisms, Hans Ellegren (2014)

   La capacidad de secuenciar genomas completos o varias secciones que representen distintos loci del genoma ha revolucionado el alcance de los estudios evolutivos. Ellegren explica lo que se ha logrado gracias a la obtención de muchos marcadores y las posibles próximas aplicaciones que podrían tener.
   El estudio del efecto de la selección natural en las poblaciones naturales y no modelo es, sin duda, uno de los mayores logros de obtener secuencias del genoma completo. Analizar los polimorfismos presentes en cada sitio (SNP) y poder compararlos con otros sitios dentro del mismo individuo y entre individuos de la misma población resulta en inferir qué regiones del genoma han sido seleccionados positiva o negativamente, y cuáles se mantienen neutrales. De estas comparaciones desembocan resultados sobre adaptación local, diversificación y especiación. Representar el efecto de la selección natural de una forma tangible dentro del genoma es algo que en los estudios de genética de poblaciones usando marcadores neutrales era imposible alcanzar.
   Hacer relaciones entre condiciones medio ambientales con fenotipos específicos y ligarlos a variaciones genéticas es otro de los alcances que han sido posibles gracias a la obtención de secuencias de muchos fragmentos del genoma, de esta forma la brecha tan grande que ha existido entre la relación genotipo-fenotipo se ha está haciendo cada vez más estrecha.
   En este mismo sentido la obtención de secuencias de genoma completo ha brindado la posibilidad de relacionar procesos evolutivos específicos con cambios genómicos particulares, por ejemplo, poder relacionar procesos de evolución paralela con ciertos cambios genómicos puntuales.
   Finalmente pienso que es muy interesante notar que con estas técnicas también se estrecha la brecha entre la micro y la macroevolución, de manera que procesos de especiación o difersivicación pueden ser ligadas a cambios puntuales característicos de procesos microevolutivos.
   En lo personal, me parece muy interesante que las teorías de genética de poblaciones que han sido desarrolladas desde hace un siglo (aprox.) puedan ser aplicadas a la cantidad enorme de datos que se están obteniendo y que sí funcione. Y que pueda abrir muchas más preguntas.
   Por otro lado me hubiera parecido interesante que, además de marcar los logros y retos de estas técnicas de secuenciación en estudios evolutivos, también hubiera explorado un poco los alcances de aplicar estas técnicas a otro tipo de estudios biológicos.

3. Mirna Vázquez dice:

   13 febrero, 2014 a las 7:03 AM

   La genómica ha revolucionado la biología. Hoy vivimos en la era de las “omicas” ejemplo de ello es el “behaviouroma” que es el estudio del conjunto de ideas que un individuo tiene en una situación especifica, y de esta índole hay una lista muy amplia (el estudio de un conjunto de elementos a manera de un todo). La genómica ha impacta directamente los estudios que se hacen de índole evolutivos donde tradicionalmente se utilizan solo algunos genes a lo largo de todo el genoma, la genómica permite entonces escanear en principio todos los genes y elementos móviles que contiene un organismo, lo que implica mayor precisión en los estimados pero aun más importante nos permite conocer la estructura del genoma (ie. transposones), identificar el número real de genes, cuantos de ellos son únicos, entre otras cosas. Actualmente existen varios genomas secuenciados de especies no modelo, sin embargo de los vertebrados la mayor parte de los genomas secuenciados pertenecen a los mamíferos. Los genomas completos nos permiten también estudiar a fondo parámetros importantes en la genética de poblaciones como la recombinación, esta ultima por ejemplo es importante por que afecta la eficacia de la selección. Sin embargo, uno de los hechos más llamativos es que al parecer una proporción muy grande del genoma evoluciona bajo selección purificadora. Las duplicaciones génicas que son visibles utilizando estas aproximaciones dejan ver el hecho de que es más fácil adquirir nuevas funciones a partir de un templado de gen existente, una idea vieja pero que ahora se hace más clara, estas familias génicas forman parte muchas veces de linajes específicos que pueden ser interpretadas junto con algunos genes únicos como adaptaciones que han sido seleccionadas positivamente en un linaje dado. Por lo que la adaptación a nivel genómico es una combinación de la adquisición de genes nuevo y la modificación de genes existentes dirigidos por selección positiva.

   La re secuenciación de genomas pertenecientes a una población nos permite buscar polimorfismos, ver diversidad alélica y si se conoce el ambiente en muchos casos asociar polimorfismos con la adaptación. En el caso de la detección de la adaptación es posible hacerlo a partir de genes que se presume son adaptativos y buscarlos o hacer un escaneo completo a lo largo del genoma apoyados con la re secuenciación de genomas, estas estrategias permiten también hacer inferencias sobre la demografía utilizando métodos de coalescencia por ejemplo.

   Finalmente, existen hoy en día muchos genomas secuenciados de diversos organismos, en un principio se trataba de organismos modelo y hoy con el avance tecnológico es posible tener secuencias de organismos “salvajes” esto al hacerlo de manera masiva dentro y entre poblaciones ha tenido grandes resultados ya que no solo hace robustas las inferencias que se hacen de manera clásica (genética de poblaciones) sino que nos lleva más lejos, y por ejemplo un tema que debemos empezar a pensar es el papel que tiene la arquitectura del genoma y su regulación en la evolución de los organismos.

4. Laura Figueroa dice:

   13 febrero, 2014 a las 7:06 AM

   Ellegren hace una revisión sobre el avance en las técnicas en el análisis del genoma, desarrollo de enfoques “omicos” y el acelerado desarrollo de estudios ecológicos y evolutivos no solo se concentran en la genómica comparativa, o procesos de evolución molecular para caracterizar o describir la diversidad de los organismos sino, se han aplicado enfoques poblacionales que procuran buscar evidencias en que adaptativos, purgas genéticas o diferencias en la expresión de los genes.

   El estudio genómico además de ampliar el espectro de análisis procura una mejor resolución para la descripción de eventos de recombinación, de mutación, detección de pseudogenes, elementos móviles, o huellas de selección. El avance es abrumador, tan solo después de una semana de haber consultado GOLD (Genomes Online Database; 320 Archaeas, 12223 Bacterias y 312 Eucariotas), hoy, siete días después se reportan doce genomas más.

   Ellegren hace énfasis en el diseño del cuestionamiento o los alcances de las herramientas genómicas, además explica la estructuración de las estrategias de análisis, y los retos metodológicos que se presentan en la secuenciación, el ensamble de contigs, y el análisis para reconocer procesos adaptativos, estimar procesos demográficos o mapear caracteres.

   Para reconocer rasgos adaptativos puede ayudar a entender si las especies presentan cambios en su adecuación partiendo de la teoría que la selección positiva, aumentará la frecuencia de las variantes ventajosas dadas las características de una condición dada. A nivel genético la detección de huellas de selección depende de la naturaleza y la fuerza de los eventos de selección la escala evolutiva a la que sucedieron y la sensibilidad del método de detección.

   El estudio en organismos no modelos ha contribuido a estudios comparativos, ha hecho posible incorporar mayor información a estudios filogenéticos, para identificar la heterogeneidad locus polimórficos, el rearreglo genómico, la presencia de transposones y la transferencia de marcadores, entre linajes y la variación intraespecífica.

5. Alejandra Gutiérrez Estrada dice:

   13 febrero, 2014 a las 7:37 AM

   Comenzaré tomando una de las frases de la revisión en donde se dice: “ La genómica de poblaciones es el análisis de los polimorfismos a lo largo del genoma”. Con esta extensa revisión podemos darnos cuenta como en biología no es lo mismo hacer el análisis de un evento a nivel particular que sumando todos los eventos para explicar un fenómeno. La aproximación hacia el entendimiento evolutivo del estudio de varios genomas de especies diversas abre todo un nuevo campo de análisis para cuestiones evolutivas que se han manejado desde casi el inicio de la genética de poblaciones. Conceptos como tamaño efectivo poblacional se replantean desde el punto de vista molecular en donde no solo se trata de ver si los alelos del total de la población están representados en la siguiente generación (considerando que esto esta en función de la supervivencia de los organismos), si no que también este mismo concepto puede verse como la cantidad de mutaciones efectivas, el sitio en donde se generan (tomando en consideración la composición de las secuencias) así como cuantificando los cambios dentro del genoma que alternan entre períodos adaptativos, períodos de equilibrio alternando también con períodos de selección. Creo que es hasta ahora en donde de manera más clara se toman en cuenta muchas de las regiones a las que anteriormente se les nombraba erróneamente “ADN basura”. La comprensión de los procesos evolutivos solo podría ser contundente si comprendemos que muchas veces no se trata de hacer genes novedosos o de grandes cambios asociados solo a eventos mutacionales sino que bastan cambios en los procesos regulatorios asociados a las dinámicas de compactación de las histonas, señalizaciones dirigidas por islas de mutilación, inserción de transposones, etc…para poder dar origen a eventos adaptativos. Esto lo podemos ver al comparar genomas de individuos que comparten habitats así como de aquellos que tienen habitats distintos. Podemos comparar la información obtenida a través de estas nuevas tecnologías contra todo lo obtenido a través de metodologías experimentales puntuales obtenidas a lo largo del tiempo de manera que podemos corroborar que tan bien están siendo interpretados todos estos nuevos datos e incluso, encontrar errores de interpretación. Otro de los temas que me pareció muy interesante fue el relacionado con la recombinación y su papel en el cambio del paisaje adaptativo. Considerando que la recombinación así como otros eventos celulares tienen potencial de ser factores determinantes en la supervivencia celular y por ende de un organismo (p.ej. el doble corte en la cadena en donde Girasa se queda unida al ADN y evita que la hebra se una y repare lo cual causa un daño irreversible) entonces el proceso adaptativo debe considerar estos cambios más allá de la sola selección. Pero ¿la selección irá a la velocidad de todas estas tasas de cambio y modificaciones celulares?…aún no logro comprenderlo aún sabiendo que la selección no es constante en el entorno del organismo. Sin duda la cantidad de información que se puede obtener es impresionante, la manera de interpretarla estará sesgada por el campo de conocimiento que manejemos y por nuestra limitada capacidad para aproximar los resultados bioinformáticos de manera más real al campo biológico.

6. Andrés Argüelles Moyao dice:

   13 febrero, 2014 a las 7:40 AM

   Resumen “Genome sequencing and population genomics in non-model organism”

   Actualmente existen diversos derivados del concepto básico de los análisis biológicos a gran escala como lo son los análisis genómicos. Por ahora, no existe una clara definición de que tan largo debe de ser la cantidad de genoma secuenciado para ser considerado como un genoma. Aunque ha aumentado la cantidad de genomas secuenciados, aún existe un sesgo hacia ciertos grupos taxonómicos de interés agrícola u hortícola. De manera reciente, se han secuenciado especies silvestres lo que ha permitido más o menos integrar los estudios genómicos a los de tipo ecológico y evolutivo. De esta forma se han publicado diez genomas de aves lo que permite estudios de adaptación y especiación en ellas. Las secuencias genómicas revelan la biología del genoma y como está organizado. Así, las secuencias muestran el tipo y abundancia de los elementos móviles (transposones), que tanto esta empaquetado el genoma con genes, y el paisaje genómico. También, la tasa de recombinación es un parámetro crítico en los estudios y se ha concluido que los paisajes de recombinación son heterogéneos.
   Las regiones de recombinación presentan zonas de alta recombinación (hot-spots) que aumentan hacia la parte final del cromosoma. La recombinación interfiere con la eficacia de la selección al interferir en sitios con genes ligados (interferencia de Hill-Robertson). Además, las regiones genéticas con una tasa alta de recombinación evolucionan hacia un contenido mayor de GC. Asimismo, los estudios a nivel de genoma en organismos no modelo, permiten la identificación de secuencias conservadas debido a la acumulación de mutaciones sin efecto, más allá de las expectativas neutrales, en las múltiples especies. De manera similar, los proyectos de genomas llevan a la identificación de genes específicos de linajes que producen la novedad evolutiva del fenotipo.
   La duplicación genética y la nueva funcionalización pueden producir nuevos fenotipos. Al análisis de los datos de secuenciación de múltiples loci repartidos a lo largo del genoma se le conoce como análisis genómico de poblaciones. La genómica de poblaciones está mejorada al generar datos de secuenciación que no representan un cuello de botella del análisis genómico, ya que permite el análisis a nivel del genoma de los datos de polimorfismo. También, los escaneos genómicos tienen el potencial de descubrir regiones del genoma que han sido sujetos de selección reciente. Esto se refiere a la reducción de la diversidad nucleotídica, al desequilibrio por ligamiento o corrida de homocigotos. Lo anterior permite notar las señales de selección en pequeñas regiones del genoma.
   La resecuenciación del genoma tiene el potencial de remplazar las aproximaciones basadas en marcadores en los estudios de asociación a nivel de genoma con la intención de encontrar loci subyacentes en las características fenotípicas. Los patrones de diversidad genética dentro y entre las poblaciones están formados por la demografía, diferenciación y extensión de la incompatibilidad reproductiva. Los análisis de polimorfismos a nivel de todo el genoma permiten revelar escenarios demográficos de cómo el flujo genético y la introgresión afectan las características de diversidad genética. Asimismo, los datos de polimorfismos han permitido analizar que regiones genómicas han sido menos inducidas al flujo genético. Para finalizar, el uso de genomas múltiples de especies relacionadas permite trazar el origen de características adaptativas.

7. Guillermo Sánchez de la Vega dice:

   13 febrero, 2014 a las 8:22 AM

   Secuenciación genómica y genómica de poblaciones en organismos no Modelo (Ellegren 2014)

   El artículo hace una revisión de los avances en la secuenciación genómica y como en los últimos años, en especial en la secuenciación de organismos no modelo. Discute como dicha secuenciación ha ofrecido un regreso al estudio de la adaptación, características de la evolución y a divergencia de especies. El autor nos menciona que existe una clara tendencia a secuenciar más ciertos grupos, entre ellos los mamíferos son los mejor representados, seguido de plantas y hongos, mientras que los insectos están poco secuenciados. Se establece que muchas especies cultivadas y domesticadas han recibido especial atención por su importancia económica, aunque comienza a generarse información genómica de especies silvestres.

   El autor pone como ejemplo del impacto de la secuenciación a los genomas de aves, los cuales parecen mostrar una alta grados de conservación en términos de organización, lo que sugiere que con la incorporación inminente del genoma completo del pinzón cebra, será posible abordar proyectos genómicos desde diferentes enfoques sobre las aves silvestres. El estudio de secuencias del genoma, puede revelar cómo se organiza el material genético y permite conocer la visión desde la genómica de muchas otras características, como los RNAs no codificantes, las marcas de la cromatina y nucleótidos, entre otros. Dado que la secuenciación del genomas y datos de su estructura siguen acumulándose, la posibilidades de utilizar estos datos con fines comparativos, entre las especies, será cada vez más viable. conocer acerca de la biología de los genomas permite también establecer una relaciones evolutivas más directas. Muchos de los proyectos de secuenciación del genoma de organismos no modelo, han dado lugar a la identificación de linajes específicos de genes, permitiendo cuantificar el papel de la evolución adaptativa.

   En La segunda parte de este artículo, el autor estudia el potencial de los análisis en genómica de poblaciones, basados en la resecuenciación de genomas completos. Nos muestra una serie de pasos para diseñar una secuenciación, tomando en cuenta aspectos como la profundidad de cobertura, conceptos como la genética inversa para entender cuestiones de evolución adaptativa, así como definir el tipo de mapeo basado en lo que se quiere obtener.

   Considero que cada área se ha desarrollado en torno a la elección de los diferentes atributos de organismo que tomaron como modelo, por lo que nuestra comprensión de la evolución genómica es mejor en aquellos organismos que tienen más tiempo como modelo para la genética de laboratorio, o que tienen mayor relevancia para la ciencia biomédica. Sin embargo, en los últimos años se ha experimentado un crecimiento notable en la variedad y el alcance de las aplicaciones de herramientas genéticas para la solución de problemas. Mucho puede ser conceptual, aunque con el desarrollo e innovación de la tecnológica y la forma de analizarla, se ha impulsado el trabajo inicialmente sobre los principales modelos genómicos, aunque como se ha visto últimamente, hay un enorme aumento de la aplicabilidad de estos métodos para organismos no modelo.
   Igualmente, la facilidad para obtener información genómica puede cambiar la forma en que se diseñan los proyectos, combinando modelos experimentales con los ecológicos. Todo ello para tener un contexto ecológico que pueda permitir una visión más clara de la evolución, lo cual en suma al desarrollo de las herramientas genómicas, han mejorado el entendimiento de cómo operan las fuerzas evolutivas. Es importante resaltar que la aplicación de la genómica tiene el potencial de resolver preguntas de importancia evolutiva y en la genómica de poblaciones. Al observar la tasa de desarrollo de esta área, saber dónde estarán los límites de la tecnología y su aplicación en los próximos años es muy difícil.

8. Jorge Cadena dice:

   14 febrero, 2014 a las 4:12 PM

   El artículo realizado por Hans Ellegren, nos da un panorama acerca de la evolución de las áreas “omicas” y la genética de poblaciones. En el área de las “omicas” Ellegren nos explica cómo han evolucionado los procesos de secuenciación en los organismos no modelo, y nos muestra de igual forma que organismos se encuentran más ampliamente secuenciados en comparación con otros, como es el caso de los mamíferos con mayor porcentaje, a diferencia de las plantas y los insectos con un porcentaje de secuenciación menor. De igual manera este articulo explica como la genómica comparativa y la evolución molecular son herramientas útiles a la hora de comprar o analizar que porcentaje de los genomas son “basura” o codifican para proteínas, de igual manera resalta el punto de como la genómica es capaz de explicar posibles linajes específicos y adaptaciones, proponiendo como vías importantes en este proceso a la adquisición de nuevos genes y la modificación de genes existentes, que pueden dirigir la selección positiva.
   En cuanto a la genética de poblaciones, Ellegren ilustra esta área de la biología como una herramienta muy útil para poder explicar de una manera cuantitativa los procesos de adaptación, evolutivos, de transferencia genética y demás, para poder desarrollar historias de vida, acerca de cómo grupos de organismos o poblaciones enteras fueron capaces de adaptarse a medios diferentes compartiendo en gran medida una fuerte cantidad de material genético, para divergir al final del dia un grupo o población de la otra. Lo anterior demuestra Ellegren, puede realizarse por medio de métodos como GWAS, la identificación de SNPs, ABC, RAD-tag o PSMC, donde estas herramientas le permitieron realizar análisis de divergencia poblacional, demografía y de especiación.
   En mi opinión, pienso que tanto las áreas “omicas”, como la genética de poblaciones son herramientas que van de la mano para poder explicar las historias de vida de una gran cantidad de organismos y de procesos evolutivos y adaptativos de los mismos.

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