¿Cómo definir correctamente lo que es una especie? ¿Qué es la especiación? ¿Cuál es el origen de las especies? ¿Debido a qué fuerzas ecológicas y evolutivas las especies se mantienen separadas una vez que divergen? Estas cuestiones aparentemente simples engloban una serie de problemas que hace que sea difícil contestarlas de manera satisfactoria, pero ¿qué importancia tiene saber acerca del origen y especiación de los seres vivos? Para los microbiólogos es un área de constante interés puesto que les es útil y valioso saber acerca del reconocimiento y nombramiento de las especies, unidades fundamentales en la ecología. Charles Darwin es acusado por Theodosius Dobzhansky y Ernst Mayr de no responder la pregunta sobre qué es la especie y la especiación, sin embargo su trabajo exponía estos procesos fundamentales dentro de las especies y entre ellas.(esto lo podemos observar en su dibujo del árbol “el origen de las especies”.) Darwin identificó la presencia de variedades dentro de las especies y que esta diversidad de especies se proporcionaba la materia prima para la especiación. ¿Qué son los mecanismos de especiación, y en qué medida son estos mecanismos universales a través del árbol de la vida? Los mecanismos de especiación se componen de procesos biológicos que inician una distinción genética de las especies y que lo más importante es que la mantienen. Para Darwin esos mecanismos eran la selección natural la cual actuaba tanto dentro como fuera de las especies. Una especie se adapta a diferentes nichos ecológicos y así se convierten en especies separadas puesto que están adaptadas de manera diferente y por tanto no había formas inadaptadas intermedias. En cambio para Mayr y Dobzhansky eran la separación geográfica y aislamiento sexual de nuevas especies los mecanismos de especiación. Ellos, a diferencia de Darwin sostenían que las formas inadaptadas intermedias no se podían evitar entre las especies que comenzaban a surgir las cuales se separaban. Pero, ¿Dónde dejan a los microorganismos como las bacterias? Respecto a la selección natural que propone Darwin, en estos casos tendría que ser demasiado fuerte y muy eficiente puesto que al presentarse las poblaciones microbianas en grandes cantidades las mutaciones adaptativas se incrementan en la población. Respecto a la especiación por aislamiento sexual presenta un gran problema ya que no puede haber aislamiento sexual sin sexo en bacterias y otros organismos que son asexuales.
Cada generación en los organismos sexuales los genes se intercambian por recombinación, esta idea hacía a Mayr preocuparse. Los organismos asexuales por su parte hacer recombinación de cambio, pero cabe señalar que no se acopla con la reproducción por lo que no se produce necesariamente de cada generación a la siguiente. En las bacterias, el ADN se transfiere horizontalmente seguido por la integración en el genoma por recombinación. Los genes son adquiridos en respuesta a una presión selectiva, esto significa que la recombinación bacteriana es casi lamarckiana. Por ejemplo, la inmunidad basada en CRISPR puede ser adquirida tras la exposición a un bacteriófago lítico.
Algunas bacterias como Vibrio, Streptococcus y Helicobacter, tienden a recombinarse con frecuencia, mientras que otros, tales como Bacillus, Staphylococcus, y Mycobacterium son “clonales” Estas diferencias significan que se requiere un cierto pluralismo en la evaluación de la importancia de la selección con relación a la recombinación en el proceso de especiación. En ecotipo que desarrolló Fred Cohanla selección es lo que tiene mayor importancia por lo que es más apropiado para los organismos clonales, pero cuando los genes se propagan más rápido por rápidamente por recombinación que por la clonación se necesitan de modelos alternativos. Para ambos modelos, se requiere la selección para la especiación. Las mutaciones neutras y barreras a la recombinación sin insuficientes para formar y mantener las especies. Thomas Turner, Matthew Hahn, y Sergey Nuzhdin compararon los genomas de los formularios M y S de dos especies del mosquito de la malaria adaptado a diferentes estrategias reproductivas encontrando que contenían genes compartidos, era de esperarse ya que éstas no están separadas geográficamente hablando se dice pues que las formas M y S son simpátricas. A pesar de esto se identificaron tres regiones pequeñas del genoma, llamados islas genómicas de especiación. Estas islas se cree que contienen genes que permiten a sus anfitriones adaptarse a diferentes nichos ecológicos, y están bajo la selección natural entre las especies. Se está debatiendo constantemente acerca de qué grado de relación tienen estas islas con la especiación.
A pesar de que la mayor parte de la diversidad biológica en la tierra es microbiana se han ignorado a los microorganismos ya que no embonan en fácilmente en el concepto de especie que plantea el aislamiento sexual. Los microbios también tienen grandes tamaños de población y tiempos rápidos de generación que ayudarían a observar la especiación en escalas de tiempo más cortas y cada vez es más rentable y rápida la secuenciación genómica y metagenómica. Entonces se puede concluir que la especiación bacteriana inicia con la selección de nichos especificando genes y termina con el aislamiento sexual. Saber las fuerzas evolutivas y ecológicas que mantienen a las especies es algo muy complicado de investigar, pero con la genómica y metagenómica iremos progresando.
El definir con exactitud lo que es una especie y lo que es la especiación no es fácil, sin embargo la habilidad para nombrar y recordar a la especies vendrían siendo las bases o unidades principales para estudiar la Ecología. Aunque en la especiación aún hay cuestiones que tienen que ser resultas como el hecho de saber cuál es el origen de las especies, en qué momento comenzaron a divergirse y que fuerzas evolutivas y ecológicas conllevaron a este suceso. Muchas veces para hablar de Evolución recurrimos a Darwin sin embargo a él se le ha acusado de no responder a las preguntas de especie y especiación, en el trabajo de Darwin se reconoce las diferentes variedades que existen entre las especies, esta diversidad es la base de la especiación, Darwin representa esto mediante un dibujo o diagrama de árbol en su trabajo “El Origen de las Especies”. Los mecanismos de especiación son procesos biológicos que inician y mantienen las diferencias genéticas y ecológicas, Darwin apoya la selección natural mientras que Mayr y Dobzhansky apoyan la separación geográfica y el aislamiento sexual. Darwin dice que la selección natural entre las especies, es un mecanismo ideal para fortalecer la diversidad dentro de las especies, ya que estas se adaptan a diferentes nichos ecológicos y se convierten en especies diferentemente adaptadas sin formas intermedias inadaptadas. Sin embargo Dobzhansky y Mayr dicen que las formas intermedias son inevitables sin aislamiento sexual. La Selección Natural tiene que ser fuerte y eficiente para los tamaños grandes de las poblaciones de bacterias ya que las mutaciones adaptativas aumentaran en frecuencia de la población, mientras que el aislamiento sexual es un problema para las bacterias porque no pueden aislarse sin sexo, mientras que los genes se han intercambiado por recombinación en cada generación única de organismos mayores. Mayr se preocupaba porque las especies iniciales se mezclarían en la ausencia de barreras de recombinación mientras que en organismos asexuales este problema desaparece. La división celular es un evento de especiación porque una mutación que ocurra en una de las dos células hijas nunca es recombinada dentro de otra célula, los organismos asexuales intercambian DNA por recombinación, pero no necesariamente ocurre de cada generación a la siguiente. En las bacterias el DNA es transferido horizontalmente (de célula a célula, dentro de una única generación) por medio de plásmidos, virus, o captación de DNA del ambiente seguido por la integración dentro del genoma por recombinación, a esto se le llama Transferencia Horizontal de Genes (HGT) y no requiere de un “apareamiento tradicional” entre miembros de la misma especie. Esto ocurre dentro de una generación y nuevos rasgos pueden ser adquiridos en la vida de un organismo y los pueden transmitir sucesivamente a la siguiente generación. La recombinación bacteriana vendría siendo lamarckiana si los genes son adquiridos en respuesta a la presión selectiva, algunas bacterias como Vibrio, Streptoccocus y Helicobacter tienden a recombinarse en contraste los Bacillus, Staphylococcus y Mycobacterium tienden a ser más clónicos. Por ende es importante evaluar la importancia de la selección (S) relativa a recombinación (R) en el proceso de especiación. La Selección Natural es requerida para la especiación ya que ninguna mutación ni barrera de recombinación son suficientes para formar y mantener especies. Científicos compararon los genomas de las formas M y S de Anopheles gambiae (Mosquito de la Malaria), en dos especies iniciales encontrando que la mayoría de la diversidad genética contenida en el genoma era compartido entre estas dos formas pero también se identificaron tres regiones relativamente pequeñas del genoma que fueron llamadas Islas Genómicas de Especiación, que fueron genéticamente divergentes entre las formas M y S, se piensa que estas islas contienen genes que permiten a sus hospedadores adaptarse a diferentes nichos ecológicos, los cuales están bajo selección natural divergente.
En las islas de especiación existe divergencia genética alta entre especies iniciales con polimorfismo compartido en el resto del genoma, en los metagenomas bacterianos las islas son regiones de un genoma de referencia donde el metagenoma lee a baja frecuencia debido al polimorfismo alto en las islas. Estas islas varían entre las entre especies, los dos tipos de islas están relacionadas porque el polimorfismo dentro de la población puede ser compartido por selección natural y recombinación restringida para producir divergencia. Mayr en su idea ignora a los microbios porque estos no se ajustan al concepto de especies basado en aislamiento sexual. Muchos microorganismos llegan a compartir muchos polimorfismos debido a la recombinación frecuente a través del genoma, interrumpido por unas pocas islas de especiación de divergencia alta entre habitantes estas islas contienen genes involucrados en el acoplamiento de partículas y la formación de biofilms. Células con diferentes genes específicos de nicho tienden a encontrar menos entre sí, reduciendo la recombinación entre nichos. Estas barreras de flujo genético podrían más tarde reforzarse por mecanismos genéticos, dando como resultado poblaciones que son distintas ecológicamente y genéticamente. En fin la especiación bacteriana podría decirse que comienza con las ideas de Darwin con la selección de genes de un nicho específico y finaliza con el concepto de aislamiento sexual de Mayr. También se ha encontrado mecanismos parecidos en archeas sin embargo la divergencia entre especies iniciales fue propagada genómicamente por “continentes” en vez de islas pequeñas, esto sugiere que desde el inicio de la especiación el balance exacto de la recombinación y la selección difieren entre los dos sistemas. El origen de clados mayores de archeas coinciden con la transferencia de cientos o miles de genes de bacterias a archeas, por consiguiente transferir una cantidad de genes específicos de un nicho parece iniciar la especiación, mientras transferir de cientos a miles de genes pueden ser involucrados en los orígenes de filos mayores o dominios de la vida. La especiación bacteriana través del árbol de la vida involucra un balance entre recombinación y selección. Y aplicando este conocimiento puede ser de gran utilidad dentro del sector de la Salud, y a que algunas bacterias pueden provocar respuestas inmunes diferentes. Mientras que los eventos de especiación temprana incluyendo la adquisición de genes específicos de nichos o mutaciones son de interés para saber cómo y la especiación tomo lugar. Alumno: Rios Ruiz Alexis Itamar Materia: Biología De Procariontes Grupo: 5286 Artículo: Shapiro, J. What Is Speciation?
¿Qué es la especiación? El estudio de las poblaciones de bacterias naturales está estrechamente relacionado con lo que conduce a un concepto más unificado de la especiación a través del árbol de la vida. Para los microbiólogos el estudio de las cuestiones ambientales o hacer frente a los problemas clínicos, la capacidad de nombrar y reconocer las especies, ampliamente consideradas las unidades fundamentales de la ecología, pueden ser útiles además de ser fundamentalmente valiosos. El problema especiación es más mecanicista y conceptual. ¿Cuál es el origen de las especies, y qué fuerzas evolutiva y ecológica los mantiene separados una vez que comienzan a divergir? Es difícil empezar a escribir sobre "el origen de las especies" sin pensar en Charles Darwin. Sin embargo, los principales genetistas que siguieron Darwin, incluyendo Theodosius, Dobzhansky y Ernst Mayr, lo acusaron de no responder las preguntas acerca de la especiación y las especies. Aun así su trabajo fue muy apreciado que los mismos procesos fundamentales que estaban en el mismo, tanto dentro como entre las especies. En particular, reconoció que existen diferentes variedades dentro de las especies, estas variedades pueden ser difíciles de distinguir de las especies separadas, y dentro de la diversidad de especies que proporciona la materia prima para la especiación. Darwin representa la diversidad, tanto dentro como entre las especies, en su dibujo del árbol de El origen de las especies, reconocemos abundantes casos dudosos y etapas intermedias en el espectro de la especiación, lo que lleva a algunos investigadores a concluir que la especiación es fácil. Pero, ¿qué son los mecanismos de especiación, y en qué medida son estos mecanismos universales a través del árbol de la vida? Los mecanismos de especiación: de Darwin a Mayr y de nuevo a Lamarck. Estos mecanismos de especiación se componen de los procesos biológicos que inician y mantienen la distinción genética y ecológica de las especies. Para condensar dos siglos de pensar sobre estos mecanismos: Darwin dijo selección natural, mientras que Mayr y Dobzhansky dijeron separación geográfica (Alopátrica) y el aislamiento sexual a nuevas especies. Según Darwin, la selección natural actúa tanto dentro como entre las especies, por lo que es un mecanismo ideal para fomentar variedades dentro de la misma especie, si se adaptan a diferentes nichos ecológicos, para convertirse en especies separadas, adaptadas de manera diferente, sin formas intermedias de inadaptados. Sin embargo, Dobzhansky y Mayr pensaban que estas formas intermedias eran inevitables y sin aislamiento sexual (o más generalmente, las barreras al intercambio genético por recombinación del ADN) entre especies incipientes, que se separan por "brechas sin puente." ¿Cómo las bacterias y otros microbios estan en este debate? En primer lugar, esperamos que la selección natural sea fuerte y eficiente, porque los tamaños de población de microbios tienden a ser grandes, lo que significa que las mutaciones adaptativas pueden incrementar en frecuencia en la población en lugar de perderse por el error de muestreo aleatorio (deriva). El segundo mecanismo de especiación-sexual aislamiento es inmediatamente problemático para las bacterias y otros organismos asexuales, simplemente porque no puede haber aislamiento sexual sin sexo.
En animales y otros organismos sexuales, los genes se intercambian por recombinación cada generación. Esta es la razón por Mayr estaba tan preocupado de que las especies incipientes podrían mezclar en ausencia de barreras a la recombinación. En los organismos puramente asexuales, este problema desaparece. Cada división celular es un evento de especiación potencial debido a una mutación que se produce en una de las dos células hijas, presumiblemente, no se recombina en otra celda. En realidad, sin embargo, los organismos asexuales hacen ADN mediante recombinación de cambio, pero no se acopla con la reproducción por lo que no se produce necesariamente de cada generación a la siguiente. En las bacterias, el ADN se transfiere horizontalmente (de célula a célula, en una sola generación) por los plásmidos, por virus, o por la absorción de piezas de ADN del ambiente, seguido por la integración en el genoma por recombinación. Debido a que este proceso de transferencia horizontal de genes (HGT), seguido de la recombinación no requiere "apareamiento" tradicional entre miembros de la misma especie, los genes pueden ser canjeados por los parientes muy lejanos, que abarca los dominios de la vida, aunque, en realidad, las barreras para el intercambio, tales como sistemas de restricción-modificación, pueden existir. En 2005, Thomas Turner, Matthew Hahn, y Sergey Nuzhdin, compararon los genomas de las formas de M y S de Anopheles gambiae, se cree que dos especies incipientes del mosquito de la malaria, adaptados a las diferentes estrategias reproductivas produjeron esta. Ellos encontraron que la gran mayoría del genoma contenía diversidad genética compartida entre a las formas de esperarse estos dos porque no están separadas geográficamente y no existen barreras físicas para el intercambio genético. En otras palabras, las formas M y S son simpátricas en lugar de alopátricas. Mayr ignoro que microbios aunque no encajan fácilmente en su concepto de especie basado en el aislamiento sexual. Por razones pragmáticas sobre todo, el debate sobre las islas de especiación también ha sido mayormente restringido a los biólogos de plantas y animales. Las bacterias son microscópicos, por lo que es difícil de medir arena fenotipo diferencias ecológicas o para coger la especiación en acción. Sin embargo, la mayor parte de la diversidad biológica en la tierra es microbiana, lo que sugiere eventos de especiación más microbianas que eventos de especiación en cualquier momento. En un nivel fundamental, estas recientes investigaciones en el punto especiación bacteriana a una visión más unificada y coherente de especiación a través del árbol de la vida, que implican un equilibrio entre la recombinación y selección. A nivel aplicado, la variación dentro y entre las especies puede tener un impacto en la salud humana y la enfermedad. Por ejemplo, diferentes cepas de Bacteroides son frágiles y están dentro del microbioma intestinal, que se asignarían a la misma especie basados en el gen 16S, pero son genéticamente distintas en otros aspectos en el genoma, provocar diferentes respuestas inmunes, con una cepa que causa más grave enfermedad intestinal inflamatoria que el otro, de acuerdo a Noé Ramos, Andrew Goodman, Richard Flavell y sus colegas pudieron determinar si estas cepas debería denominarse como diferentes especies dependerá de una mayor investigación en la medida de su distinción genómica y ecológica.
García Aguirre Samuel Maximiliano What Is Speciation? B. Jesse Shapiro (2015) Microbe. Volume 10, Number 4
La especiación, un fenómeno mecanicista y conceptual. ¿Cuál es el origen de las especies y qué fuerzas evolutivas y ecológicas las mantienen separadas una vez que comienzan a divergir? ¿Qué son los mecanismos de la especiación y hasta qué punto se han convertido en entes universales del árbol de la vida? Retomando un poco la obra del gran naturalista Charles Darwin, quien reconoció que existen diferentes variedades dentro de las especies, lo que es un mecanismo ideal para fomentar variedades dentro de la misma especie y estas mismas pueden ser difíciles de distinguir de las demás separadas; dentro de la diversidad de especies, proporcionó la materia prima para la especiación, dedujo que la diversidad se transporta dentro de las especies, así como entre ellas mismas.
Los mecanismos de especiación se componen de los mismos procesos biológicos que inician y mantienen la distinción genética y ecológica de las especies. Darwin defendía la “selección natural”, mientras que Mayr y Dobzhansky; por su parte, creían en la separación geográfica y en el aislamiento sexual. Aunque, una pregunta interesante sería ¿Cómo las bacterias y otros microbios llegan a encajar en este contexto? El mecanismo de especiación sexual por aislamiento es problemático para las bacterias y otros organismos asexuales por el hecho de que no puede haber aislamiento sexual sin sexo, se debe pensar más allá. En animales y otros organismos sexuales, los genes se intercambian por recombinación (R) en cada generación; es decir, los organismos asexuales hacen ADN por recombinación de cambio, pero no es junto con la reproducción por lo que no se produce necesariamente de generación en generación. Debido a que este proceso de transferencia horizontal de genes (HGT), seguido de la recombinación, no requiere " apareamiento " tradicional entre miembros de la misma especie, los genes pueden ser cambiados por parientes muy lejanos, filos que abarca o incluso por dominios de la vida.
La selección es lo más importante (S>R), por lo que es adecuada para obtener poblaciones clonales. Sin embargo, cuando genes adaptativos se propagan más rápidamente por recombinación que por la expansión clonal (R>S), alternativa se necesita un par de modelos; para ambos, se requiere la selección de especiación; ni una neutral mutación ni barreras a la recombinación son suficientes para formar y mantener a las especies. Por lo tanto, las islas de especiación son divergentes entre las especies, mientras que las “islas” con relación a la metagenómica, en bacterias, son polimórficas dentro de las mismas especies de ellas.
Las bacterias son microscópicas, por lo que es difícil medir fenotipos y diferencias ecológicas o para coger la especiación en acción. Sin embargo, la mayoría de la diversidad biológica en la tierra es microbiana, lo que sugiere eventos de especiación más microbianas que eventos tipo “macro" especiación. La especiación podría ser observada en escalas de tiempo más cortos y podría caracterizarse por una, cada vez más rentable y rápida secuenciación genómica o metagenómica.
Si hablamos de escalas macro, estas cepas son simpátricas, pero a una escala micro, puede haber más contacto entre las cepas de partículas asociadas en una de partículas, y el contacto más limitado con vida libre dispersores. Sobre la base de la genómica comparativa, se infiere que los eventos de recombinación más antiguos ocurrieron tanto dentro como entre los hábitats, mientras que los eventos de recombinación más recientes tendieron a ocurrir en un lugar entre los hábitats. Tomados en conjunto, estos resultados proporcionan la base para un modelo de especiación para recombinar microbios y debido a que la recombinación bacteriana es promiscua, las especies incipientes nunca serán completamente, hablando de términos genéticos, aisladas; pero en promedio habrá más que dentro de la misma recombinación de especies.
Dadas estas ideas, la especiación bacteriana parece comenzar realmente con Darwin, con la selección de un nicho especificando genes; terminaría con algo parecido al concepto de aislamiento sexual de Mayr y Dobzhansky. Aunque hay posibilidades de alguna diferencia que sugiere que el tiempo desde el inicio de la especiación o el saldo exacto de recombinación y selección se diferencia entre los dos sistemas de especiación mencionados anteriormente. En un nivel fundamental, estas investigaciones referentes a la especiación bacteriana, aunadas a una visión coherente de la misma especiación y, a través del árbol de la vida, implican un equilibrio importante entre la recombinación y la selección. A un nivel aplicado, la variación dentro y entre las especies puede tener un impacto en la salud humana y la enfermedad. Los primeros eventos de especiación, incluyendo la adquisición de genes de un nicho específico y las mutaciones que rara vez se dan su lugar en las nuevas especies, son de interés tanto por sus efectos sobre la salud y para explorar el cómo y por qué de los pasos posteriores a la especiación. Un trabajo interesante y sobre todo, aún intrigante, ¿es posible llegar a dilucidar, de manera precisa, los eventos evolutivos que han ido transcurriendo a lo largo de la historia de la vida? Seguro que se trata de una investigación que aún tiene mucho trabajo por delante, los resultados podrían llegar a ser realmente sorprendentes.
What Is Speciation? B. Jesse Shapiro. Orozco Rodriguez Ivonne.
El concepto de especie y especiación, resulta aún algo difícil de definir, y más aún sumando a la pregunta del origen de las especies y las fuerzas evolutivas y ecológicas que intervienen para mantenerlas separadas. Si bien, como lo señala el artículo, pensar en "el origen de las especies" nos lleva al nombre de Charles Darwin, aunque se haya sido señalado por científicos posteriores de ni siquiera haber conceptualizado la palabra especie, entre ellos Theodosius Dobzhansky y Ernst Mayr. Éstos grandes genetistas propusieron un concepto biológico de especie según el cual una especie es un grupo de individuos que pueden cruzarse entre sí, pero que están aislados reproductivamente de otros grupos, por lo que constituye un linaje evolutivo separado y que es reforzado por una serie de barreras. No obstante, Darwin sí supo reconocer las variedades que aparecen dentro de las especies; variedades, a veces difíciles de reconocer, que son la materia prima de la especiación. Aunque la especiación es considerada por algunos especialistas como algo fácil, aún hay preguntas de cuáles son los mecanismos de la especiación y su relación con el árbol de la vida. Entendemos a los mecanismos de especiación como los procesos biológicos que inician y mantienen la distinción genética y ecológica de las especies. Darwin, por un lado, tenía la idea de que la selección natural interviene dentro y fuera de la especie, haciendo de éste un mecanismo que fomenta las variedades. Por otro lado, Dobzhansky y Mayr, pensaban en barreras de intercambio genético por recombinación de ADN, como un aislamiento sexual, lo cual no hay dentro de la misma especie. Este debate ha llegado a incluir bacterias y otros microorganismos ya que las poblaciones microbianas suelen ser grandes y las mutaciones adaptativas aumentan la población en lugar de entrar en una pérdida por una deriva y, por lo tanto, se supone una selección natural fuerte y eficiente. En 2005 nuevas investigaciones se realizaron comparando los genomas de dos especies del mosquito de la malaria; se llegó a pensar que eran adaptaciones a diferentes estrategias reproductivas. En sí, se halló que la gran parte de sus genomas tenía una diversidad genética compartida, por no estar separados geográficamente y sin una barrera física de intercambio, es decir, son simpátricas. No obstante, se identificaron tres regiones del genoma pequeñas en las cuales la divergencia era enorme; estas regiones son llamadas islas genómicas de especiación. Estas islas contienen genes que se piensa permiten adaptarse a los diferentes nichos y son, en base a la selección natural, variantes entre las especies. A pesar de esto, se sigue sin saber con seguridad la magnitud de las islas como una causa o consecuencia de especiación y la medida de que sí son realmente pequeñas islas de pocos genes adaptativos o grandes partes con muy baja recombinación. Por otra parte, en los metagenomas bacterianos, las islas son tomadas, generalmente, como regiones de un genoma que contiene un alto polimorfismo. Esto mismo pasa con las islas de patogenicidad, aquí las cepas de una bacteria patógena tiene diferentes factores de virulencia en las islas y el resto u otra parte de su genoma son muy similares. Entonces sabemos que mientras las islas de especiación son distintas entre las especies, las islas de metagenómicas o de patogenicidad son áreas polimórficas dentro de las especies. Algo muy interesante es que los dos tipos de islas están relacionadas, ya que las islas metagenómicas pueden ser modificadas por selección natural y recombinación restringida para producir divergencia entre especies y dar como resultado las islas de especiación. Aunque Mayr haya hecho a un lado los microbios, éstos representan una gran oportunidad de estudios ya que tienen grandes tasas de población en lapsos de tiempo cortos, en otras palabras, la especiación puede ser observada relativamente rápido y caracterizada por las secuenciaciones genómicas y metagenómicas.
SEGUNDA PARTE. Con esto, se han realizado experimentos y estudios acerca de la especiación bacteriana; por ejemplo, se estudió la especiación en cepas de Vibrio estrechamente relacionadas; en otra investigación se muestrearon bacterias termófilas para identificar dos grupos de Arqueas distintas genéticamente pero muy relacionados. Ambos estudios utilizaron la secuenciación del genoma para encontrar la relación simpátrica de las poblaciones bacterianas e inferir los mecanismos de especiación. En el estudio sobre Vibrio se encontró que las cepas que se encontraban adheridas a partículas en vida libre comparten muchos polimorfismos, debido a la eficiente recombinación, y que además estas se hallaban interrumpidas por algunas islas de especiación discordantes entre los hábitats y que contienen genes que tienen parte en la formación de biofilms, a parte de que se encontraban en cierto hábitat y no en otro. Ésto dio las diferencias entre las cepas y se supo que a una escala mayor las cepas parecen simpátricas, pero a una escala menor se diferencian entre las que están asociadas y las que no. Todos estos resultados en conjunto brindan una idea para la modelización de especiación para bacterias recombinantes. Por ejemplo, que los genes de nicho atribuyen a la adaptación a cierto ambiente y que éstos son adquiridos por mutación o por HGT y propagados por recombinación; las células con diferentes alelos específicos de nicho dan lugar a barreras de flujo de genes y a su vez a poblaciones ecológica y genéticamente diferentes, algo muy similar a las especies separadas. Por lo tanto la especiación bacteriana, se sugiere, comienza con la selección de nichos especificados en genes y finaliza con algo muy parecido al aislamiento sexual. Ahora, ¿cómo acomodar estos mecanismos en el tiempo en que los principales linajes taxonómicos surgieron? Pues el hecho es que la transferencia de una pequeña cantidad de genes específicos del nicho aparecen para comenzar la especiación y la transferencia de miles de genes se relaciona con el origen de las principales filias o dominios. Todas estas últimas investigaciones en conjunto y en una forma más coherente sobre la especiación de todo el árbol de la vida, implica un equilibrio entre la recombinación y la selección. Una aplicación es que las variaciones dentro de las especies y entre ellas tiene una importancia en la salud del hombre. Por ejemplo, Bacteroides fragilis, la cual se encuentra en el microbioma humano; éste microorganismo se le asigna en la misma especie por el gen 16s, no obstante en algunos loci de su genoma son distintos. Esta diferencia provoca diferentes respuestas inmunes, es decir, una cepa puede causar la enfermedad de inflamación intestinal y ser más grave que con otra cepa. Y dependiendo del grado se su distinción genética, ecológica y de nuevas investigaciones, se sabrá si serán separadas como especies distintas. El hecho es saber que la adquisición de genes específicos del nicho o las mutaciones son los primeros pasos del mecanismo de especiación y puedan marcar el camino para averiguar los pasos siguientes. Ésto repercute de una manera importante en la salud humana. Otro interesantísimo ejemplo es que el HGT, dentro del microbioma humano, es súper rápida y descontrolada; ésto provoca que el sistema inmune imponga una selección, además de los virus, los antibióticos y demás factores que hacen a las bacterias, en forma de respuesta, evolucionar... Pero qué tanto del HGT queda como sólo variaciones y diversidad dentro de la especie y cuánto logra llegar a la especiación. El encontrar la respuesta a una pregunta implica la identificación de marcadores de significativos en la salud, ya sea a través de mutaciones, genes, operones o especies lo que ayude a responder qué es la especiación.
What Is Speciation? B. Jesse Shapiro. Andrea Daniela Vargas Prado ¿Qué es la especiación y qué es una especie? No es fácil responder tales pregunta porque cuando nos referimos a tales conceptos pensamos en el origen de las especies y las fuerzas evolutivas y ecológicas que los mantienen separados y al pensar en origen de las especies, no podemos dejar a un lado a Darwin, aunque Theodosius Dobzhansky y Ernst Mayr lo acusan por no haber definido tales conceptos, sin embargo Darwin representa la diversidad dentro y entre las especies, además de reconocer las variedades dentro de las especies que proporcionan la materia prima para la especiación. Así que podemos decir que los mecanismos de especiación se compone de procesos biológicos que inician y mantienen la distinción genética y ecológica de las especies. Los mecanismos de especiación son explicados por Darwin, a la que se refiere como selección natural, y establece que esta está actuando tanto dentro como entre las especies y esto las lleva a formar variedades dentro de la misma especie siempre y cuando se adapten en a diferentes nichos y puedan convertirse en especies separadas. Por otra parte Mayr y Dobzhansky lo establecen como separación geográfica y plomo aislamiento sexual a nuevas especies, y establecen que las diversificaciones eran inevitables y no había aislamiento sexual y esto a su vez podía tomarse como las barreras al intercambio genético por recombinación. Sin embargo, la duda está en cómo es que las bacterias pueden probar este debate; en primera estancia se necesitaría de una fuerte selección natural para que las grandes poblaciones microbianas incrementen sus mutaciones adaptativas y no se pierdan en la deriva, y en segundo lugar el aislamiento sexual no se puede establecer en organismos asexuales. Los organismos asexuales llevan a cabo el DNA mediante recombinación de cambio, las bacterias transfieren su DNA horizontalmente y puede ser de célula a célula en una sola generación que se da mediante los plásmidos, por virus o por absorción, por tanto Eugene Koonin y Yuri Lobo en el Centro Nacional de Información sobre Biotecnología, proponen que como la recombinación no tiene que ser en miembros de la misma especie ni por apareamiento, tal proceso se da en una generación y en la vida del organismo, y se toma como un proceso lamarkiano si los genes se adquieren por una presión selectiva. En el proceso de especiación es muy importante la selección (S) con respecto a la recombinación (R), es decir cuando hay poblaciones clonales la selección es lo más importante (S>R), mientras que cuando los genes adaptativos se propagan más rápidamente por recombinación, está es más importante (R>S), esto se desarrolló en el Ecotipo desarrollado por Fred Cohan en la Universidad de Wesleyan y esto se observa en la comparación genética realizada a ciertas poblaciones de bacterias en diferentes muestras ambientales y se sabe que Vibrio,Streptococcus y Helicobacter, se recombinan, mientras Bacillus, Staphylococcus, y Mycobacterium, son más clónicos. Las especies no pueden formarse y mantenerse sólo por mutaciones neutras y barreras de recombinación, ya que se requiere de la selección para la especiación en ambos modelos. La mayor parte de la diversidad biológica es microbiana y el medir sus fenotipos y sus diferencias ecológicas es muy difícil, además de que tales organismos son microscópicos. Es muy importante conocer esto procesos microbianos ya que nos permite examinar un poco la adquisición de genes o mutaciones que nos permiten explicar los pasos que lleva a cabo la especiación, además de entender los efectos sobre la salud.
What Is Speciation? B. Jesse Shapiro (2015) Microbe. Volume 10, Number 4 Qué es la especiación?, qué es una especie? ¿Cuál es el origen de las especies, y qué fuerzas evolutivas y ecológicas mantienen separados una vez que comienzan a divergir?. Es prácticamente en automático pensar en Darwin cuando se habla de especies o inclusive de Lamarck, pues dejaron su huella en la historia, pero claro no podemos andar esperando que cada filosofo o científico nos deje un legado completamente valido, aplicable a todo, y a detalle o algo por el estilo pues la ciencia es por así decir renovable, además de muy extensa que como un rompecabezas se va armando poco a poco pero conforme se arma pareciera que faltan más piezas con respuesta a miles de preguntas que tenemos. Un gran aporte fue la teoría evolutiva explicada más a fondo en El Origen de las Especies por Charles Darwin, y muy ilustrativo su dibujo del árbol para mostrar la diversidad. Pero su teoría aun deja incógnitas, los mecanismos de especiación se componen de los procesos biológicos que inician y mantienen la distinción genética y ecológica de las especies siendo para Darwin este mecanismo la Selección Natural pero para otros como Mayr y Dobzhansky dijeron separación geográfica (allopatry) y pom aislamiento sexual a nuevas especies. Sin embargo hay un punto importante que recalcar, Estos mecanismos aplican para las bacterias, y si es así de qué forma y cuál de ellos exactamente??...La determinación de cómo las especies microbianas se originan y qué fuerzas evolutivas y ecológicas los mantienen separados una vez que comienzan a divergir, son temas difíciles de abordar, por un lado la selección natural tendría que ser muy fuerte y eficiente, porque los tamaños de población microbiana tienden a ser grandes, lo que significa que las mutaciones adaptativas pueden incrementar en frecuencia en la población en lugar de perderse por deriva y por otro lado, obviamente el aislamiento sexual no se puede dar en organismos asexuados. En las bacterias, el ADN se transfiere horizontalmente (de célula a célula, en una sola generación) por los plásmidos, por virus, o por la absorción de piezas "desnudos" de ADN del ambiente, seguido por la integración en el genoma por recombinación. Debido a que este proceso de transferencia horizontal de genes (HGT), seguido de la recombinación que no requiere "apareamiento" tradicional entre miembros de la misma especie, los genes pueden ser canjeados por los parientes muy lejanos, que abarca filos o incluso dominios de la vida, aunque, en realidad, las barreras para el intercambio, tales como sistemas de restricción-modificación, existen. La recombinación bacteriana es casi lamarckiana, los genes se adquieren por una presión selectiva.
Algunas bacterias, como Vibrio,Streptococcus y Helicobacter, tienden a recombinarse con frecuencia, mientras que otros, tales como Bacillus, Staphylococcus, y Mycobacterium, tienden a ser más clónico. Estas diferencias significan que se requiere un cierto pluralismo en la evaluación de la importancia de la selección (S) con relación a la recombinación (R) en el proceso de especiación. En la especiación es muy importante la selección (S) con respecto a la recombinación (R), es decir cuando hay poblaciones clónales la selección es lo más importante (S>R), mientras que cuando los genes adaptativos se propagan más rápidamente por recombinación, está es más importante (R>S). Los primeros eventos de especiación, incluyendo la adquisición de genes o mutaciones, especificando nichos que rara vez dan lugar a nuevas especies, son de interés tanto por sus efectos sobre la salud y para explorar cómo y por qué los pasos subsiguientes hacia la especiación se llevan a cabo. . A nivel aplicada, la variación dentro y entre las especies puede tener un impacto en la salud humana y la enfermedad. Las últimas investigaciones sobre el punto de especiación bacteriana da una visión más unificada y coherente de especiación a través del árbol de la vida, que implican un equilibrio entre la recombinación y selección
B. Jesse Shapiro (2015) Microbe. Volume 10, Number 4,
Los mecanismos de especiación se componen de los procesos biológicos que inician y mantienen la distinción genética y ecológica de las especies. Darwin dijo selección natural, mientras que Mayr y Dobzhansky dijeron separación geográfica (especiación alopátrica) y aislamiento sexual a nuevas especies. Según Darwin, la selección natural actúa tanto dentro como entre las especies, por lo que es un mecanismo ideal para fomentar variedades dentro de la misma especie, si se adaptan a diferentes nichos ecológicos, para convertirse en especies separadas, adaptadas de manera diferente, sin formas intermedias inadaptados. Sin embargo, Dobzhansky y Mayr pensaban que estas formas intermedias eran inevitables y sin aislamiento sexual (o más generalmente, las barreras al intercambio genético por recombinación del ADN) entre especies incipientes, que se separan por "brechas sin puente." Esperamos que la selección natural sea fuerte y eficiente, porque los tamaños de población de microbios tienden a ser grandes, lo que significa que las mutaciones adaptativas pueden incrementarse en frecuencia en la población en lugar de perderse por el error de muestreo aleatorio (deriva). El segundo mecanismo de especiación sexual de aislamiento es inmediatamente problemático para las bacterias y otros organismos asexuales. En animales y otros organismos, los genes se intercambian por recombinación (R). Esta es la razón porque Mayr se preocupo. Que especies incipientes se mezclan en ausencia de barreras a la recombinación. En los organismos puramente asexuales, este problema desaparece. Cada división celular es un evento de especiación potencial porque la mutación ocurre en una de las dos células hijas, presumiblemente, no se recombina en otra. En realidad, los organismos asexuales intercambian ADN mediante recombinación, pero no se acopla con la reproducción por lo que no necesariamente se producen a partir de cada generación a la siguiente. En las bacterias, el ADN se transfiere horizontalmente (de célula a célula, en una sola generación) por los plásmidos, por virus, o por la absorción de piezas "desnudos" de ADN del ambiente, seguido por la integración en el genoma por recombinación. Debido a que este proceso de transferencia horizontal de genes (HGT), seguido de la recombinación no requiere "apareamiento" tradicional entre miembros de la misma especie, los genes pueden ser canjeados por los parientes lejanos. Debido a que se produce dentro de una generación, nuevos rasgos se pueden adquirir dentro de la vida útil de un organismo y transmiten a la siguiente generación. Esto significa que la recombinación bacteriana es casi lamarckiana, si los genes son adquiridos en respuesta a la presión selectiva, lo propuesto por Eugene Koonin y Yuri Lobo en el Centro Nacional de Información sobre Biotecnología. Por ejemplo, la inmunidad basada en CRISPR puede ser adquirida tras la exposición a un bacteriófago lítico. De las comparaciones genéticas de muchas poblaciones bacterianas diferentes de muestras ambientales y clínicas, ahora sabemos que algunas bacterias, como Vibrio, Streptococcus y Helicobacter, tienden a recombinarse con frecuencia, mientras que otros, tales como Bacillus, Staphylococcus y Mycobacterium, tienden a ser más clonal. Estas diferencias significan que se requiere un cierto pluralismo en la evaluación de la importancia de la selección (S) en relación con la recombinación (R) en el proceso de especiación. En el ecotipo desarrollado por Fred Cohan en la Universidad de Wesleyan y otros modelos, la selección es lo más importante (S), por lo que es más apropiado para poblaciones clonales.
En 2005, Thomas Turner, Matthew Hahn, y Sergey Nuzhdin, compararon los genomas de los formularios M y S de Anopheles gambiae, mosquito de la malaria, adaptados a diferentes estrategias reproductivas. Ellos encontraron que la gran mayoría del genoma contenía diversidad genética compartida porque no están separadas geográficamente y no existen barreras físicas para el intercambio genético. En otras palabras, las formas M y S son simpátricas en lugar de alopátrica. Sin embargo, se identificaron tres relativamente pequeñas regiones del genoma, llamadas islas genómicas de especiación. En las islas de especiación, existe una gran divergencia genética entre las especies incipientes, con el polimorfismo compartido en el resto del genoma. En metagenoma bacteriana, islas se define generalmente como regiones de un genoma de referencia donde metagenómicamente se alinea a baja frecuencia o en absoluto, debido al alto polimorfismo en la isla. El mismo fenómeno se observa con "islas de patogenicidad", donde diferentes cepas de un patógeno bacteriano llevan diferentes factores de virulencia en estas islas pero son muy similares en otras partes del genoma. Por lo tanto, islas de especiación son divergentes entre las especies, mientras que las islas de metagenómica o patogenicidad en bacterias son polimórficos dentro de las especies.
Mayr ignoró a los microbios porque no encajan fácilmente en su concepto de especie basado en el aislamiento sexual. Por razones pragmáticas sobre todo, el debate sobre las islas de especiación también ha sido mayormente restringido a los biólogos de plantas y animales. Las bacterias son microscópicas, por lo que es difícil de medir fenotipos y diferencias ecológicas o medir la especiación en acción. Sin embargo, la mayor parte de la diversidad biológica en la tierra es microbiana, lo que sugiere más eventos de especiación microbiana. Los microbios también tienen grandes tamaños de población y tiempos rápidos de generación, es decir, la especiación pueden ser observados en escalas de tiempo más cortos y pueden caracterizarse por cada vez más rentable y rápida secuenciación genómica y metagenómica. Dos estudios utilizaron la secuenciación del genoma y encontraron que las cepas de Vibrio adheridas a partículas de vida libre comparten muchos polimorfismos debido a la recombinación frecuente en todo el genoma, interrumpido por algunas islas de especiación de alta divergencia entre hábitats. Estas islas contienen genes implicados en la unión de las partículas y la formación de biopelículas. En algunos casos, diferentes variantes alélicas de los genes homólogos están presentes en las cepas adheridas a partículas o de vida libre y, en algunos casos, los genes están presentes en un hábitat, pero ausente de la otra. En experimentos posteriores, Roman Stocker y sus colegas del MIT encontraron que las cepas de partículas asociadas son mejores competidores en partículas ricas en nutrientes, que unen fuertemente los recursos de manera exhaustiva. Por el contrario, las cepas de vida libre rondan cerca de la superficie de la partícula, quedando listos para dispersarse rápidamente a las nuevas partículas ricas en nutrientes que estén disponibles. Cepas de Vibrio son buenas en la dispersión o la explotación de recursos exhaustiva, pero no ambos. En otras palabras, una solución de compromiso ecológico explica la diferenciación entre los tipos de cepas. A escala macro estas cepas son simpátricas, pero a una escala micro, puede haber más contacto entre las cepas de partículas asociadas a una partícula, y el contacto más limitado con dispersores de vida libre. Sobre la base de la genómica comparativa, inferimos que los eventos de recombinación más antiguas se produjeron tanto dentro como entre los hábitats, mientras que los eventos de recombinación más recientes tienden a ocurrir en lugar de entre los hábitats.
19. B. Jesse Shapiro (2015) What Is Speciation? Microbe. Volume 10, Number 4, Parte 1 Hoy en día, en la biología hay varias preguntas difíciles de responder, por ejemplo el ¿qué es una especie? o ¿cuál es la especiación?. Los microbiólogos se dedican a responder varios problemas ya sean ambientales o clínicos y para eso necesitan una capacidad para poder nombrar y reconocer las especies. El problema de la especiación, es más mecanicista y conceptual. ¿cuál es el origen de las espcies, y que fuerzas evolutivas y ocológicas intervienene para mantenerlos separados una vez que comienzan a divergir? No se puede comenzar a hablar de las especies sin mencionar a Darwin, él representa a la diversidad, tanto dentro como entre las especies, se peuede llagar a concluir que las especiación es de alguna forma fácil. Pero todavía falta responder si los mecanismos de especiación son universales. Los mecanismos de especiación se componen de los procesos biológicos que inician y mantienen la distinción genética y ecológica de las especies. Según Darwin, la selcción natural interviene dentro como entre las especies, por lo que es un meanismos ideal para fomentar variedades dentro de la misma especie, si se adaptan a diferentes nichos ecológicos, para convertirse en especies separadas, que estan adaptadas de manera diferente, sin fromas intermedias. Pero había una forma distinta de pensar que estas formas intemedias eran inevitables y sin aislamiento sexual entre las especies incipientes. Las bacterias tienen mucho que ver, como primer mecanismo se espera que en las bacterias y otros microbios la selección natural sea fuerte y eficiente, ya que los tamaños de población de microbios tienden a ser grandes, con esto las mutaciones adaptaivas incrementan en la población en lugar de perderse. Como segundo mecanismo de especiación-sexual el aislamiento es problemático para las bacterias asuxuales, ya que no puede haber aislamiento sexual sin sexo. En las bacterias, el ADN se transfiere horizontalmente por plásmidos o por la absorción de ADN del ambiente, seguido por la integración en el genoma por recombinación. En la recombinación no e snecesario que las bacterias se apereen entre miembro de la misma especie, los genes pueden ser cambiados por los pariente muy lejanos. Debido a que se produce dentro de una generación, nuevos rasgos pueden ser adquiridos y se transmiten a la siguiente generación, esto significa que la recombianción es lamarckiana, si los genes son adquiridos en respuesta a una presión selectiva. De las comparaciones genéticas de muchas poblaciones de baterias, algunas tienden a recombinarse con frecuencia y otras tienden a ser más clonal. Para estos modelos se requiere la selección para la especiación, porque la mutación ni las barreras de la recombinación son suficientes para mantener y formar a las especies. En las islas de especiación, existe una gran divergencia genética entre las especies naciente, mientras que en las islas de metagenómica o patogenicidad en bacterias son polimóficos con las especie, el polimorfismo dentro de la población puede ser formado por la selección natural y la recombianción es estringida para producir entre especies divergencia. Los microbios son microoscópicos y esto hace difícil de medir diferencias y fenotipos ecológicos, pero como estos son la mayoría en la Tierra por lo que hay más eventos de especiación microbiana. Respecto a su especiación, pueden ser observados en escalas de tiempo más cortos y se puede saber más rápido su secuenciación genómica y metagenómica.
Se llevó a cabo una investigación de la especiación microbiana mediante el muestreo de cepas estrechamente relacionadas de Vibrio, se enctró que las cepas de Vibrio estaban adheridas a partículas de vida libre y que comparte muchos polimorfismos debido a la recombinación frecuente en todo el genoma, pero que eran interrumpidas por algunas islas de especiación de alta divergencia entre hábitats. Estas islas contienen genes relacionados en la unión de las partículas y la formación de biopelículas. En algunos casos, diferentes variantes alélicas de los genes homólogos están presentes en las cepas adheridas a partículas o de vida libre. Experimentos posteriores se encontraron que las cepas de partíulas asociadas son mejores competidores en partículas ricas en nutrientes, que unen fuertemente. Las cepas de Vibrio son buenas en la dispersión o la explotación de recursos exhaustivamente, pero no en ambos. A una escala macro estas cepas son simpátricas, pero a una escla micro, puede que haya más contacto entre las cepas de particulas asociadas a una partícula. Se infiere debido a la base de la genómica comparativa que los eventos de recombianción mas antiguo se produjo tanto dentro como entre los hábitats. Debido a que la recombinación genética bacteriana esta mezcla de forma confusa, las especies nacientes nunca serán completamente genéticamente aislados, pero habrá más recombinación dentro de entre las especies. Whitaker y sus colegas encontraron mecanismos muy similares que operan en aguas termales en las Archaea como los de Vibrio. Al parecer hubo una creciente preferencia por recombinación dentro en lugar de entre las especies de Arquea. Pero la divergencia entre las especies nacientes se extendió a lo largo de grandes continentes genómicos y no como en islas pequeñas de Vibrio. Los orígenes de las principales ramas de Archea coinciden con la transferencia de miles de genes de bacterias de Archaea La transferencia de pocos genes de nichos específicos es para iniciar la especiación, mientras que la transferencias de miles de genes pueden estar involucrados en los orígenes de los principales phyla o dominios de la vida.
Para los biólogos definir especie, siempre ha marcado un problema, por lo tanto aun mas explicar el origen de las especies y todas las fuerzas ecológicas y evolutivas que en ellas infieren. Podría parecer que saber acerca del origen y especiación de los seres vivos no tiene mucha importancia globalmente, pero en realidad es la base de los organismos presentes así como la respuesta a muchas preguntas actuales, por lo para los microbiólogos, es un área de bastante interés ya que además de serles útil saber el reconocimiento y nombramiento de las especies, son unidades fundamentales en la ecología. Theodosius Dobzhansky y Ernst Mayr dice que Charles Darwin no comenta que es una especie, así como la especiación, sin embargo en su trabajo expone todos los procesos fundamentales en las especies y entre ellas, lo podemos ver en el esquema del árbol de El Origen de las especies, donde se presentan variedades dentro de las especies que son difíciles de ver para separa especies y que esta diversidad de especies proporcionaba la materia cruda para la especiación. Por consiguiente el problema que ahora se presenta es responder ¿Qué son los mecanismos de especiación, y en qué medida son estos mecanismos universales a través del árbol de la vida? Los mecanismos de especiación se componen de procesos biológicos que inician una distinción genética de las especies y lo más importante es que la mantienen. Para Darwin esos mecanismos eran la selección natural la cual actuaba tanto dentro como fuera de las especies, es decir en los órganos de la especie, sus peculiaridades que les da ventajas para la lucha de la vida, así como su nicho ecológico. Una especie se adapta a diferentes nichos ecológicos y es así como se convierten en especies separadas puesto que están adaptadas de manera diferente y puede que cambien, es decir no existen formas inadaptadas intermedias, ya que estas mueren. Mayr y Dobzhansky difieren con Darwin ya que estos mecanismos de especiación son la separación geográfica y aislamiento sexual de nuevas especies. Ellos sostenían que las formas inadaptadas intermedias no se podían evitar entre las especies que comenzaban a surgir las cuales se separaban. Pero lo que propone Darwin respecto a la selección natural, deja a un lado a los microorganismos como las bacterias, en estos casos tendría que ser fuerte y eficiente ya que al presentarse las poblaciones microbianas en grandes cantidades las mutaciones adaptativas se incrementan en la población. En cuanto a la especiación por aislamiento sexual también presenta un problema ya que no puede haber aislamiento sexual sin sexo en bacterias y otros organismos que son asexuales. Mayr, se preocupa ya que Cada generación en los organismos sexuales los genes se intercambian por recombinación. Los organismos asexuales por su parte hacen recombinación de cambio, pero no se acopla con la reproducción por lo que no se produce necesariamente de cada generación a la siguiente. En las bacterias, el ADN se transfiere horizontalmente seguido por la integración en el genoma por recombinación. Los genes son adquiridos en respuesta a una presión selectiva, esto significa que la recombinación bacteriana es casi lamarckiana. Por ejemplo, la inmunidad basada en CRISPR puede ser adquirida tras la exposición a un bacteriófago lítico. Algunas bacterias como Vibrio, Streptococcus y Helicobacter, tienden a recombinarse con frecuencia, mientras que otros, tales como Bacillus, Staphylococcus, y Mycobacterium son “clonales”. Estas diferencias significan que se requiere un cierto pluralismo en la evaluación de la importancia de la selección con relación a la recombinación en el proceso de especiación.
Fred Cohanla, desarrolló un ecotipo en el que la selección es lo que tiene mayor importancia por lo que es más apropiado para los organismos clonales, pero cuando los genes se propagan más rápido por recombinación que por la clonación se necesitan de modelos alternativos. Para los dos modelos, se requiere sin duda la selección para la especiación. Las mutaciones neutras y barreras a la recombinación son insuficientes para formar y mantener las especies. Thomas Turner, Matthew Hahn, y Sergey Nuzhdin compararon los genomas de los formularios M y S de dos especies del mosquito de la malaria adaptado a diferentes estrategias reproductivas encontrando que contenían genes compartidos, esto de cierta forma se podría deducir ya que éstas no están separadas geográficamente hablando, las formas M y S son simpátricas, en lugar de alopáticas. Se identificaron tres regiones pequeñas del genoma, llamados islas genómicas de especiación, las cuales contienen genes que permiten a sus anfitriones adaptarse a diferentes nichos ecológicos, y están bajo la selección natural entre las especies. Se está debatiendo constantemente acerca de qué grado de relación tienen estas islas con la especiación. A pesar de que la mayor parte de la diversidad biológica en la tierra es microbiana se ha dejado de lado un poco a los microorganismos, estos también cuentan con grandes tamaños de población así como mayor velocidad de creación entre una generación y otra, hechos relacionados con la especiación. Se ha ignorado ya que es más difícil de entender al no entrar del todo en el concepto de especie que plantea el aislamiento sexual, así como mecanismos que plantea Darwin en base a la selección natural, sin embargo creo que es de suma importancia enfrentar estas preguntas, y tener en cuenta que las teorías hechas de varios años atrás, nos pueden dar una base, sin embargo, no tomarlas como un dogma, ya que estas teorías fueron concluidas en base a organismos más complejos taxonómicamente y que no funcionan igual a los microorganismos, además que en años anteriores no se sabía lo que ahora, contamos con tecnología que nos da secuenciación genómica, metagenómica y que sin duda nos puede arrojar respuestas, sobre todo en las bacterias que resultan ser tan complejos y por lo tanto su especiación resulta ser aun más complicada de entender.
19. B. Jesse Shapiro (2015) What Is Speciation? Microbe. Volume 10, Number 4, Especie, un concepto amplio y complejo de definir, la historia se ha hecho cargo de redefinir y reconocer nuevas especies considerando sus características e interacciones con la ecología, ya que puede ser útil. Era difícil distinguir entre las variedades y especies, Darwin estudio profundamente los mecanismos de especiación y siguió poco a poco la línea evolutiva, mediante el dibujo del famoso árbol evolutivo en su libro el origen del las especies. La cuestión fundamental es tratar de explicar la especiación. Darwin proponía el mecanismo de selección natural ya que los organismos tienden a la adaptarse a su medio de manera diferente, dependiendo de su nichos, implicando la separación de los individuos, sin formas intermedias , sin embargo Dodzhansky y Mayr pensaban que estas formas intermedias eran inevitables. Las bacterias es un aspecto importante para estudiar su especiación, se rigen por varios mecanismos selectivos, aislamientos geográficos, sexuales etc. En los individuos sexuales, los genes se intercambian por recombinación en cada generación, cada división celular es un evento de especiación potencial debido a la mutación que se produce en un de los dos hijas células, la cual no se recombina una de estas. En cambio en los organismos asexuales no intercambian genes por recombinación. En las bacterias el DNA se transfiere horizontalmente, de célula a célula por generación, mediante los plásmidos, virus, seguido por la integración del genoma. Este mecanismo tiene restricciones, las posibilidades de transferencia genética es variables entre los dominios, pero en realidad existen barreras. Lo más importante en remarcar es que en la formación de las especies es necesario, tener, diferencias, variedades, un mecanismo selectivo y recombinatoria, se ha considerado que la selección natural toma mayor importancia que la recombinación de los genes. En un estudio en la Universidad de California, se compararon dos genomas distintos con gran diversidad genética compartida, allí mismo hallaron zonas especificas llamada islas genómicas de especiación, lo cuales contienen genes que permiten a sus anfitriones adaptación a diferentes nichos. Se sugiere que existen eventos de especiación más microbianas a nivel microscópico que eventos macroscópicos, es difícil obtener fenotipos y estudios de las interacciones, ya que son microscópicos, a pesar de ello , la especiación podría ser observada en escalas de tiempo más corto y puede caracterizarse mejor en áreas de genómica.
Una comparación entre varias cepas de vibrio seleccionadas con diferentes estilos de vida; unas eran asociadas a otras partículas y algunas de vida libre, se observo que las cepas asociadas tienen mejor potencial de competencia y en explotar recursos, mientras que las de vida libre, es independiente. Este hecho se debe a la recombinación genética que existe entre las bacterias asociadas y la biopelicula la cual están sujetas. Mientras que las otras se ciernen cerca de la superficie de la partícula, quedando a punto para dispersar rápidamente a las nuevas partículas ricas en nutrientes que estén disponibles. Se infiere que estas interacciones no tan solo se observa en lo macro los eventos de recombinación más antiguas se produjeron tanto dentro como entre los hábitats, mientras que los eventos de recombinación más recientes tienden a ocurrir en lugar de entre los hábitats. En conclusión la fuerza del flujo de los genes tiende a separa las especies por la gran diversidad y los mecanismos genéticos. La especiación implica un equilibrio entre la recombinación y la selección natural de Darwin.
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Uno de los principales grandes problemas de la biología fue el “orden” en el que las distintas variedades de animales debían de ser puestas para su estudio, la gran cantidad de diferencias y similitudes en los organismos fueron estudiadas por naturalistas, taxónomos los cuales se basaban en características y funciones características entre los organismos, clasificándolos por qué tan similares o diferentes podían ser entre ellas, pero se ha visto que aunque algunas especies sean muy similares, genómicamente son más distintas de lo que aparentan, mientras que pueden ser más similares genómicamente a otras que a simple vista pueden ser distintas. La especiación trata de darle un orden de “especie” a las distintas variedades de organismos que compartan similitudes en común. Basándose en el Origen de las Especies de Charles Darwin y su árbol de la vida, donde marca que cada especie tiene un descendiente en común y esto se va derivando en ramas tras las generaciones como si fueran las de un árbol. Se dice que la especiación puede ser determinada por mecanismos, pero que tan precisos pueden ser estos. Se forman por los procesos biológicos donde se inicia una diferencia genética de las especies y sobre todo que se mantiene, Darwin lo menciona como la Selección Natural, una especie se adapta a los diferentes nichos ecológicos y es por esto que se convierten en especies separadas por las diferencias de la adaptación y por lo tanto no existían formas inadaptadas intermedias. En cambio Mayr y Dobzhansky se daba por la separación geográfica y el aislamiento sexual d nuevas especies, sostenían que las formas inadaptadas o intermedias se separaban de las especies que comenzaban a surgir. Sin embargo los microorganismos no entraron en esa clasificación hasta que se comenzó su estudio pero de acuerdo a la teoría de Darwin, la Selección Natural tiene que ser demasiado Fuerte y eficaz, ya que pese a la interacción con el ambiente y las demás poblaciones microbianas en grandes cantidades las mutaciones adaptativas se incrementan en la población lo cual nos dice que la determinación de cómo las especies microbianas se originan y qué evolutiva y ecológica fuerzas mantenerlos separados una vez que comienzan a divergir son temas difíciles de abordar. Aunque algunas bacterias tienden a recombinarse con frecuencia mientras que otros son más clonal, se requiere la selección para la especiación, y ni mutaciones neutras ni barreras a la recombinación parece ser suficiente para formar y mantener las especies. En ejemplos recientes, la especiación bacteriana parece comenzar con la selección natural divergente, como se destacó por Charles Darwin, y para terminar con algo parecido concepto de aislamiento sexual de Ernst Mayr. La especiación bacteriana a una visión más unificada y coherente de especiación, que abarca bacterias, arqueas y eucariotas, y que implica un equilibrio entre la recombinación y selección.
Every time we mention the origin of species we think about Charles Darwin and Russell Wallace because of the huge achievement and legacy that left us. But how does species maintain separated once they begin to diversify? Well Darwin recognized the varieties formed inside the species which can be difficult to distinguish from the separate ones, but they also provides the essential material for speciation to begin. Darwin also described diversity between species and we can see both in the tree-drawing from his most important book. This leads us to the question: how does the mechanism of speciation works? Well, he have to begin by mentioning that speciation is the biological process that is capable initiate and maintain the genetic and ecological distinctness of species. Now that we have mentioned Darwin's contribution we have to talk about Theodosius Dobzhansky and Ernst Mayr, who said that geographic separation and sexual isolation lead to new species. This claims complemented the words of Darwin, who attributed this phenomena to natural selection, but it also gives us the cue to develop the speciation topic. We can apply all of this characteristics to organisms that can reproduce among themselves, but how does bacteria and another microbes get into this debate? We all know that populations conformed by microscopic living forms tend to be huge in comparison with any other organism, this means that, thanks to natural selection, the adaptive mutations will frequently increase instead of being lost because of a sampling error. But getting back to our original interrogate: there can not be sexual isolation without sex. In asexual organisms, every cell division is a chance to the appearance of speciation because of the mutations within daughter cells cause we will never witness any recombination with the other ones. There are some kind of transference between bacteria called "horizontal transference" and it means this is going to be cell to cell. By studying the malaria mosquito Anopheles gambiae, scientific found out that the genomes of the M and S form contained three "genomic islands of speciation" which are small religions that presented some strong and genetical differences cause they may contain genes .with the capability of enable their hosts to adapt to different ecological niches. Another important fact about this little islands is that they offer genetic divergence within incipient species that share polymorphism in the rest of the genome. This polymorphism is generally shaped by natural selection and restricted recombination so there can be some divergence. It was difficult to Mayr to consider microorganisms in his research because of the sexual isolation, the difficulty of the phenotypes measure because of their microscopic size, and the long-listed ecological differences, even though, we now know that in this micro community we can have so much more speciation events. Al, of this resent research gives us a wide open view about what is speciation and in some point how it is balanced along with recombination and selection. It is important to have all of this in mind because of the high level of variation in species can mean an impact on human health and disease.
B. Jesse Shapiro (2015) What Is Speciation? Microbe. Volume 10, Number 4
Un proceso importante dentro de los fenómenos mecanizas y conceptuales es la especiación, se realizan frecuentes preguntas como de donde es su origen o cuales fueron estas fuerzas evolutivas y ecológicas que han mantenido distantes una vez que estas comienzan a separarse. Estos mecanismo que refieren a la especiación que existe y en los puntos en donde se han convertido en conceptos universales, se retoman del gran naturalista Darwin quien reconoció que existen diferentes variedades dentro de las especies, lo que es un mecanismo ideal para fomentar variedades dentro de la misma especie y estas mismas pueden ser difíciles de distinguir de las demás separadas, esta diversidad de las especies proporciona una materia inicial para describir la especiación, en donde la diversidad es transportada dentro de las especies. Estos mecanismos se componen de los procesos de forma biológica que inician manteniéndose con una distinción genética y ecológica en las especies. Darwin siempre mantenía su criterio frente a la selección natural mientras que otros científicos llamas Mary y Dobzhansku proponían una separación geográfica aislada sexual. Realizando otras preguntas en donde se plantea como es que las bacterias y diversos microbios pueden llegar a encontrarse y encajar perfecto en este contexto, bueno este mecanismo de especiación sexual por asilamiento no resulta un gran problema para las bacterias y otros organismo de formas asexuales, ya que este aislamiento sexual sin sexo, no debe quedarse en un concepto pequeño, si no ver que organismos sexuales en otras especies se intercambian por la recombinación, dentro de cada generación, donde estos organismos asexuales crean ADN por recombinación de forma cambiante, pero no es por esta vía que se producen de generación en generación. El proceso de trasferencia implica que la interconexión de genes, seguido de esta recombinación no es una forma de apareamiento, ya que la misma especie sus genes pueden ser cambiados por parientes muy lejanos, filos que abarca o incluso por dominios de la vida. Esta selección es lo más importante para crear poblaciones de clones. Cuando estos genes adaptativos se propagan más rápidamente por recombinación que por la expansión clonal (R>S), utilizan una alternativa donde se necesitan un par de modelos; para ambos, se requiere la selección de especiación; ni una neutral mutación ni barreras a la recombinación son suficientes para formar y mantener a las especies. Es por esto que en las islas de especiación son divergentes entre las especies, mientras que en otras islas con relación a la metagenómica, en bacterias, son polimórficas dentro de las mismas especies de ellas. Existen unas bacterias que son microscópicas, por lo que es difícil medir fenotipos y diferencias ecológicas o para recolectar esta especie en acción. Pero la gran mayoría de esta diversidad biológica en la tierra es microbiana, lo que expresa que estos eventos de especiación más microbianas que eventos tipo “macro" especiación. Cuando nos encontrábamos hablamos de escalas macro nos referimos a estas cepas de forma simpátricas, pero a una escala micro, puede haber más contacto entre las cepas de partículas asociadas en una de partículas, y el contacto más limitado con vida libre dispersores.
En la genómica de forma compartida podemos inferir que estos eventos de recombinación de forma más antigua ocurrieron dentro de los hábitats, mientras que en los eventos de recombinación de manera más reciente ocurrieron en un lugar dentro de los hábitats. Todos estos en conjunto generan resultados que nos pueden proporcionar una base del modelo que siguen para realizar una recombinación de microbios que debido que estos las especies incipientes nunca serán completamente, hablando de términos genéticos, aisladas; pero en promedio habrá más que dentro de la misma recombinación de especies. Darwin figuro un nicho en específico con genes, determinaría de esta forma algo parecido a un nicho especifico algo parecido al concepto de estos científicos anteriores que hablaban sobre el aislamiento sexual. Esta investigación sobre los microorganismo aún espera muchos futuros estudios que pueden servir de manera significativa para seguir comprendido el proceso de vida.
¿Cómo definir correctamente lo que es una especie? ¿Qué es la especiación? ¿Cuál es el origen de las especies? ¿Debido a qué fuerzas ecológicas y evolutivas las especies se mantienen separadas una vez que divergen? Estas cuestiones aparentemente simples engloban una serie de problemas que hace que sea difícil contestarlas de manera satisfactoria, pero ¿qué importancia tiene saber acerca del origen y especiación de los seres vivos? Para los microbiólogos es un área de constante interés puesto que les es útil y valioso saber acerca del reconocimiento y nombramiento de las especies, unidades fundamentales en la ecología.
ReplyDeleteCharles Darwin es acusado por Theodosius Dobzhansky y Ernst Mayr de no responder la pregunta sobre qué es la especie y la especiación, sin embargo su trabajo exponía estos procesos fundamentales dentro de las especies y entre ellas.(esto lo podemos observar en su dibujo del árbol “el origen de las especies”.) Darwin identificó la presencia de variedades dentro de las especies y que esta diversidad de especies se proporcionaba la materia prima para la especiación.
¿Qué son los mecanismos de especiación, y en qué medida son estos mecanismos universales a través del árbol de la vida? Los mecanismos de especiación se componen de procesos biológicos que inician una distinción genética de las especies y que lo más importante es que la mantienen. Para Darwin esos mecanismos eran la selección natural la cual actuaba tanto dentro como fuera de las especies. Una especie se adapta a diferentes nichos ecológicos y así se convierten en especies separadas puesto que están adaptadas de manera diferente y por tanto no había formas inadaptadas intermedias.
En cambio para Mayr y Dobzhansky eran la separación geográfica y aislamiento sexual de nuevas especies los mecanismos de especiación. Ellos, a diferencia de Darwin sostenían que las formas inadaptadas intermedias no se podían evitar entre las especies que comenzaban a surgir las cuales se separaban.
Pero, ¿Dónde dejan a los microorganismos como las bacterias? Respecto a la selección natural que propone Darwin, en estos casos tendría que ser demasiado fuerte y muy eficiente puesto que al presentarse las poblaciones microbianas en grandes cantidades las mutaciones adaptativas se incrementan en la población. Respecto a la especiación por aislamiento sexual presenta un gran problema ya que no puede haber aislamiento sexual sin sexo en bacterias y otros organismos que son asexuales.
Cada generación en los organismos sexuales los genes se intercambian por recombinación, esta idea hacía a Mayr preocuparse. Los organismos asexuales por su parte hacer recombinación de cambio, pero cabe señalar que no se acopla con la reproducción por lo que no se produce necesariamente de cada generación a la siguiente. En las bacterias, el ADN se transfiere horizontalmente seguido por la integración en el genoma por recombinación.
Los genes son adquiridos en respuesta a una presión selectiva, esto significa que la recombinación bacteriana es casi lamarckiana. Por ejemplo, la inmunidad basada en CRISPR puede ser adquirida tras la exposición a un bacteriófago lítico.
muy bien
DeleteAlgunas bacterias como Vibrio, Streptococcus y Helicobacter, tienden a recombinarse con frecuencia, mientras que otros, tales como Bacillus, Staphylococcus, y Mycobacterium son “clonales”
ReplyDeleteEstas diferencias significan que se requiere un cierto pluralismo en la evaluación de la importancia de la selección con relación a la recombinación en el proceso de especiación.
En ecotipo que desarrolló Fred Cohanla selección es lo que tiene mayor importancia por lo que es más apropiado para los organismos clonales, pero cuando los genes se propagan más rápido por rápidamente por recombinación que por la clonación se necesitan de modelos alternativos.
Para ambos modelos, se requiere la selección para la especiación. Las mutaciones neutras y barreras a la recombinación sin insuficientes para formar y mantener las especies.
Thomas Turner, Matthew Hahn, y Sergey Nuzhdin compararon los genomas de los formularios M y S de dos especies del mosquito de la malaria adaptado a diferentes estrategias reproductivas encontrando que contenían genes compartidos, era de esperarse ya que éstas no están separadas geográficamente hablando se dice pues que las formas M y S son simpátricas. A pesar de esto se identificaron tres regiones pequeñas del genoma, llamados islas genómicas de especiación. Estas islas se cree que contienen genes que permiten a sus anfitriones adaptarse a diferentes nichos ecológicos, y están bajo la selección natural entre las especies. Se está debatiendo constantemente acerca de qué grado de relación tienen estas islas con la especiación.
A pesar de que la mayor parte de la diversidad biológica en la tierra es microbiana se han ignorado a los microorganismos ya que no embonan en fácilmente en el concepto de especie que plantea el aislamiento sexual. Los microbios también tienen grandes tamaños de población y tiempos rápidos de generación que ayudarían a observar la especiación en escalas de tiempo más cortas y cada vez es más rentable y rápida la secuenciación genómica y metagenómica.
Entonces se puede concluir que la especiación bacteriana inicia con la selección de nichos especificando genes y termina con el aislamiento sexual. Saber las fuerzas evolutivas y ecológicas que mantienen a las especies es algo muy complicado de investigar, pero con la genómica y metagenómica iremos progresando.
segunda parte, bien
DeleteEl definir con exactitud lo que es una especie y lo que es la especiación no es fácil, sin embargo la habilidad para nombrar y recordar a la especies vendrían siendo las bases o unidades principales para estudiar la Ecología. Aunque en la especiación aún hay cuestiones que tienen que ser resultas como el hecho de saber cuál es el origen de las especies, en qué momento comenzaron a divergirse y que fuerzas evolutivas y ecológicas conllevaron a este suceso. Muchas veces para hablar de Evolución recurrimos a Darwin sin embargo a él se le ha acusado de no responder a las preguntas de especie y especiación, en el trabajo de Darwin se reconoce las diferentes variedades que existen entre las especies, esta diversidad es la base de la especiación, Darwin representa esto mediante un dibujo o diagrama de árbol en su trabajo “El Origen de las Especies”. Los mecanismos de especiación son procesos biológicos que inician y mantienen las diferencias genéticas y ecológicas, Darwin apoya la selección natural mientras que Mayr y Dobzhansky apoyan la separación geográfica y el aislamiento sexual. Darwin dice que la selección natural entre las especies, es un mecanismo ideal para fortalecer la diversidad dentro de las especies, ya que estas se adaptan a diferentes nichos ecológicos y se convierten en especies diferentemente adaptadas sin formas intermedias inadaptadas. Sin embargo Dobzhansky y Mayr dicen que las formas intermedias son inevitables sin aislamiento sexual. La Selección Natural tiene que ser fuerte y eficiente para los tamaños grandes de las poblaciones de bacterias ya que las mutaciones adaptativas aumentaran en frecuencia de la población, mientras que el aislamiento sexual es un problema para las bacterias porque no pueden aislarse sin sexo, mientras que los genes se han intercambiado por recombinación en cada generación única de organismos mayores. Mayr se preocupaba porque las especies iniciales se mezclarían en la ausencia de barreras de recombinación mientras que en organismos asexuales este problema desaparece. La división celular es un evento de especiación porque una mutación que ocurra en una de las dos células hijas nunca es recombinada dentro de otra célula, los organismos asexuales intercambian DNA por recombinación, pero no necesariamente ocurre de cada generación a la siguiente. En las bacterias el DNA es transferido horizontalmente (de célula a célula, dentro de una única generación) por medio de plásmidos, virus, o captación de DNA del ambiente seguido por la integración dentro del genoma por recombinación, a esto se le llama Transferencia Horizontal de Genes (HGT) y no requiere de un “apareamiento tradicional” entre miembros de la misma especie. Esto ocurre dentro de una generación y nuevos rasgos pueden ser adquiridos en la vida de un organismo y los pueden transmitir sucesivamente a la siguiente generación. La recombinación bacteriana vendría siendo lamarckiana si los genes son adquiridos en respuesta a la presión selectiva, algunas bacterias como Vibrio, Streptoccocus y Helicobacter tienden a recombinarse en contraste los Bacillus, Staphylococcus y Mycobacterium tienden a ser más clónicos. Por ende es importante evaluar la importancia de la selección (S) relativa a recombinación (R) en el proceso de especiación. La Selección Natural es requerida para la especiación ya que ninguna mutación ni barrera de recombinación son suficientes para formar y mantener especies. Científicos compararon los genomas de las formas M y S de Anopheles gambiae (Mosquito de la Malaria), en dos especies iniciales encontrando que la mayoría de la diversidad genética contenida en el genoma era compartido entre estas dos formas pero también se identificaron tres regiones relativamente pequeñas del genoma que fueron llamadas Islas Genómicas de Especiación, que fueron genéticamente divergentes entre las formas M y S, se piensa que estas islas contienen genes que permiten a sus hospedadores adaptarse a diferentes nichos ecológicos, los cuales están bajo selección natural divergente.
ReplyDeleteEn las islas de especiación existe divergencia genética alta entre especies iniciales con polimorfismo compartido en el resto del genoma, en los metagenomas bacterianos las islas son regiones de un genoma de referencia donde el metagenoma lee a baja frecuencia debido al polimorfismo alto en las islas. Estas islas varían entre las entre especies, los dos tipos de islas están relacionadas porque el polimorfismo dentro de la población puede ser compartido por selección natural y recombinación restringida para producir divergencia. Mayr en su idea ignora a los microbios porque estos no se ajustan al concepto de especies basado en aislamiento sexual. Muchos microorganismos llegan a compartir muchos polimorfismos debido a la recombinación frecuente a través del genoma, interrumpido por unas pocas islas de especiación de divergencia alta entre habitantes estas islas contienen genes involucrados en el acoplamiento de partículas y la formación de biofilms. Células con diferentes genes específicos de nicho tienden a encontrar menos entre sí, reduciendo la recombinación entre nichos. Estas barreras de flujo genético podrían más tarde reforzarse por mecanismos genéticos, dando como resultado poblaciones que son distintas ecológicamente y genéticamente. En fin la especiación bacteriana podría decirse que comienza con las ideas de Darwin con la selección de genes de un nicho específico y finaliza con el concepto de aislamiento sexual de Mayr. También se ha encontrado mecanismos parecidos en archeas sin embargo la divergencia entre especies iniciales fue propagada genómicamente por “continentes” en vez de islas pequeñas, esto sugiere que desde el inicio de la especiación el balance exacto de la recombinación y la selección difieren entre los dos sistemas. El origen de clados mayores de archeas coinciden con la transferencia de cientos o miles de genes de bacterias a archeas, por consiguiente transferir una cantidad de genes específicos de un nicho parece iniciar la especiación, mientras transferir de cientos a miles de genes pueden ser involucrados en los orígenes de filos mayores o dominios de la vida. La especiación bacteriana través del árbol de la vida involucra un balance entre recombinación y selección. Y aplicando este conocimiento puede ser de gran utilidad dentro del sector de la Salud, y a que algunas bacterias pueden provocar respuestas inmunes diferentes. Mientras que los eventos de especiación temprana incluyendo la adquisición de genes específicos de nichos o mutaciones son de interés para saber cómo y la especiación tomo lugar.
DeleteAlumno: Rios Ruiz Alexis Itamar
Materia: Biología De Procariontes
Grupo: 5286
Artículo: Shapiro, J. What Is Speciation?
muy bien
Delete¿Qué es la especiación?
ReplyDeleteEl estudio de las poblaciones de bacterias naturales está estrechamente relacionado con lo que conduce a un concepto más unificado de la especiación a través del árbol de la vida. Para los microbiólogos el estudio de las cuestiones ambientales o hacer frente a los problemas clínicos, la capacidad de nombrar y reconocer las especies, ampliamente consideradas las unidades fundamentales de la ecología, pueden ser útiles además de ser fundamentalmente valiosos. El problema especiación es más mecanicista y conceptual. ¿Cuál es el origen de las especies, y qué fuerzas evolutiva y ecológica los mantiene separados una vez que comienzan a divergir?
Es difícil empezar a escribir sobre "el origen de las especies" sin pensar en Charles Darwin. Sin embargo, los principales genetistas que siguieron Darwin, incluyendo Theodosius, Dobzhansky y Ernst Mayr, lo acusaron de no responder las preguntas acerca de la especiación y las especies. Aun así su trabajo fue muy apreciado que los mismos procesos fundamentales que estaban en el mismo, tanto dentro como entre las especies.
En particular, reconoció que existen diferentes variedades dentro de las especies, estas variedades pueden ser difíciles de distinguir de las especies separadas, y dentro de la diversidad de especies que proporciona la materia prima para la especiación. Darwin representa la diversidad, tanto dentro como entre las especies, en su dibujo del árbol de El origen de las especies, reconocemos abundantes casos dudosos y etapas intermedias en el espectro de la especiación, lo que lleva a algunos investigadores a concluir que la especiación es fácil. Pero, ¿qué son los mecanismos de especiación, y en qué medida son estos mecanismos universales a través del árbol de la vida?
Los mecanismos de especiación: de Darwin a Mayr y de nuevo a Lamarck.
Estos mecanismos de especiación se componen de los procesos biológicos que inician y mantienen la distinción genética y ecológica de las especies. Para condensar dos siglos de pensar sobre estos mecanismos: Darwin dijo selección natural, mientras que Mayr y Dobzhansky dijeron separación geográfica (Alopátrica) y el aislamiento sexual a nuevas especies.
Según Darwin, la selección natural actúa tanto dentro como entre las especies, por lo que es un mecanismo ideal para fomentar variedades dentro de la misma especie, si se adaptan a diferentes nichos ecológicos, para convertirse en especies separadas, adaptadas de manera diferente, sin formas intermedias de inadaptados.
Sin embargo, Dobzhansky y Mayr pensaban que estas formas intermedias eran inevitables y sin aislamiento sexual (o más generalmente, las barreras al intercambio genético por recombinación del ADN) entre especies incipientes, que se separan por "brechas sin puente." ¿Cómo las bacterias y otros microbios estan en este debate? En primer lugar, esperamos que la selección natural sea fuerte y eficiente, porque los tamaños de población de microbios tienden a ser grandes, lo que significa que las mutaciones adaptativas pueden incrementar en frecuencia en la población en lugar de perderse por el error de muestreo aleatorio (deriva). El segundo mecanismo de especiación-sexual aislamiento es inmediatamente problemático para las bacterias y otros organismos asexuales, simplemente porque no puede haber aislamiento sexual sin sexo.
En animales y otros organismos sexuales, los genes se intercambian por recombinación cada generación. Esta es la razón por Mayr estaba tan preocupado de que las especies incipientes podrían mezclar en ausencia de barreras a la recombinación. En los organismos puramente asexuales, este problema desaparece. Cada división celular es un evento de especiación potencial debido a una mutación que se produce en una de las dos células hijas, presumiblemente, no se recombina en otra celda. En realidad, sin embargo, los organismos asexuales hacen ADN mediante recombinación de cambio, pero no se acopla con la reproducción por lo que no se produce necesariamente de cada generación a la siguiente.
ReplyDeleteEn las bacterias, el ADN se transfiere horizontalmente (de célula a célula, en una sola generación) por los plásmidos, por virus, o por la absorción de piezas de ADN del ambiente, seguido por la integración en el genoma por recombinación. Debido a que este proceso de transferencia horizontal de genes (HGT), seguido de la recombinación no requiere "apareamiento" tradicional entre miembros de la misma especie, los genes pueden ser canjeados por los parientes muy lejanos, que abarca los dominios de la vida, aunque, en realidad, las barreras para el intercambio, tales como sistemas de restricción-modificación, pueden existir.
En 2005, Thomas Turner, Matthew Hahn, y Sergey Nuzhdin, compararon los genomas de las formas de M y S de Anopheles gambiae, se cree que dos especies incipientes del mosquito de la malaria, adaptados a las diferentes estrategias reproductivas produjeron esta. Ellos encontraron que la gran mayoría del genoma contenía diversidad genética compartida entre a las formas de esperarse estos dos porque no están separadas geográficamente y no existen barreras físicas para el intercambio genético. En otras palabras, las formas M y S son simpátricas en lugar de alopátricas.
Mayr ignoro que microbios aunque no encajan fácilmente en su concepto de especie basado en el aislamiento sexual. Por razones pragmáticas sobre todo, el debate sobre las islas de especiación también ha sido mayormente restringido a los biólogos de plantas y animales. Las bacterias son microscópicos, por lo que es difícil de medir arena fenotipo diferencias ecológicas o para coger la especiación en acción. Sin embargo, la mayor parte de la diversidad biológica en la tierra es microbiana, lo que sugiere eventos de especiación más microbianas que eventos de especiación en cualquier momento.
En un nivel fundamental, estas recientes investigaciones en el punto especiación bacteriana a una visión más unificada y coherente de especiación a través del árbol de la vida, que implican un equilibrio entre la recombinación y selección. A nivel aplicado, la variación dentro y entre las especies puede tener un impacto en la salud humana y la enfermedad. Por ejemplo, diferentes cepas de Bacteroides son frágiles y están dentro del microbioma intestinal, que se asignarían a la misma especie basados en el gen 16S, pero son genéticamente distintas en otros aspectos en el genoma, provocar diferentes respuestas inmunes, con una cepa que causa más grave enfermedad intestinal inflamatoria que el otro, de acuerdo a Noé Ramos, Andrew Goodman, Richard Flavell y sus colegas pudieron determinar si estas cepas debería denominarse como diferentes especies dependerá de una mayor investigación en la medida de su distinción genómica y ecológica.
García Aguirre Samuel Maximiliano
ReplyDeleteWhat Is Speciation?
B. Jesse Shapiro (2015) Microbe. Volume 10, Number 4
La especiación, un fenómeno mecanicista y conceptual. ¿Cuál es el origen de las especies y qué fuerzas evolutivas y ecológicas las mantienen separadas una vez que comienzan a divergir? ¿Qué son los mecanismos de la especiación y hasta qué punto se han convertido en entes universales del árbol de la vida? Retomando un poco la obra del gran naturalista Charles Darwin, quien reconoció que existen diferentes variedades dentro de las especies, lo que es un mecanismo ideal para fomentar variedades dentro de la misma especie y estas mismas pueden ser difíciles de distinguir de las demás separadas; dentro de la diversidad de especies, proporcionó la materia prima para la especiación, dedujo que la diversidad se transporta dentro de las especies, así como entre ellas mismas.
Los mecanismos de especiación se componen de los mismos procesos biológicos que inician y mantienen la distinción genética y ecológica de las especies. Darwin defendía la “selección natural”, mientras que Mayr y Dobzhansky; por su parte, creían en la separación geográfica y en el aislamiento sexual.
Aunque, una pregunta interesante sería ¿Cómo las bacterias y otros microbios llegan a encajar en este contexto? El mecanismo de especiación sexual por aislamiento es problemático para las bacterias y otros organismos asexuales por el hecho de que no puede haber aislamiento sexual sin sexo, se debe pensar más allá. En animales y otros organismos sexuales, los genes se intercambian por recombinación (R) en cada generación; es decir, los organismos asexuales hacen ADN por recombinación de cambio, pero no es junto con la reproducción por lo que no se produce necesariamente de generación en generación. Debido a que este proceso de transferencia horizontal de genes (HGT), seguido de la recombinación, no requiere " apareamiento " tradicional entre miembros de la misma especie, los genes pueden ser cambiados por parientes muy lejanos, filos que abarca o incluso por dominios de la vida.
La selección es lo más importante (S>R), por lo que es adecuada para obtener poblaciones clonales. Sin embargo, cuando genes adaptativos se propagan más rápidamente por recombinación que por la expansión clonal (R>S), alternativa se necesita un par de modelos; para ambos, se requiere la selección de especiación; ni una neutral mutación ni barreras a la recombinación son suficientes para formar y mantener a las especies. Por lo tanto, las islas de especiación son divergentes entre las especies, mientras que las “islas” con relación a la metagenómica, en bacterias, son polimórficas dentro de las mismas especies de ellas.
Las bacterias son microscópicas, por lo que es difícil medir fenotipos y diferencias ecológicas o para coger la especiación en acción. Sin embargo, la mayoría de la diversidad biológica en la tierra es microbiana, lo que sugiere eventos de especiación más microbianas que eventos tipo “macro" especiación. La especiación podría ser observada en escalas de tiempo más cortos y podría caracterizarse por una, cada vez más rentable y rápida secuenciación genómica o metagenómica.
Si hablamos de escalas macro, estas cepas son simpátricas, pero a una escala micro, puede haber más contacto entre las cepas de partículas asociadas en una de partículas, y el contacto más limitado con vida libre dispersores. Sobre la base de la genómica comparativa, se infiere que los eventos de recombinación más antiguos ocurrieron tanto dentro como entre los hábitats, mientras que los eventos de recombinación más recientes tendieron a ocurrir en un lugar entre los hábitats. Tomados en conjunto, estos resultados proporcionan la base para un modelo de especiación para recombinar microbios y debido a que la recombinación bacteriana es promiscua, las especies incipientes nunca serán completamente, hablando de términos genéticos, aisladas; pero en promedio habrá más que dentro de la misma recombinación de especies.
Segunda parte
DeleteDadas estas ideas, la especiación bacteriana parece comenzar realmente con Darwin, con la selección de un nicho especificando genes; terminaría con algo parecido al concepto de aislamiento sexual de Mayr y Dobzhansky. Aunque hay posibilidades de alguna diferencia que sugiere que el tiempo desde el inicio de la especiación o el saldo exacto de recombinación y selección se diferencia entre los dos sistemas de especiación mencionados anteriormente. En un nivel fundamental, estas investigaciones referentes a la especiación bacteriana, aunadas a una visión coherente de la misma especiación y, a través del árbol de la vida, implican un equilibrio importante entre la recombinación y la selección. A un nivel aplicado, la variación dentro y entre las especies puede tener un impacto en la salud humana y la enfermedad. Los primeros eventos de especiación, incluyendo la adquisición de genes de un nicho específico y las mutaciones que rara vez se dan su lugar en las nuevas especies, son de interés tanto por sus efectos sobre la salud y para explorar el cómo y por qué de los pasos posteriores a la especiación. Un trabajo interesante y sobre todo, aún intrigante, ¿es posible llegar a dilucidar, de manera precisa, los eventos evolutivos que han ido transcurriendo a lo largo de la historia de la vida? Seguro que se trata de una investigación que aún tiene mucho trabajo por delante, los resultados podrían llegar a ser realmente sorprendentes.
muy bien
DeleteWhat Is Speciation? B. Jesse Shapiro.
ReplyDeleteOrozco Rodriguez Ivonne.
El concepto de especie y especiación, resulta aún algo difícil de definir, y más aún sumando a la pregunta del origen de las especies y las fuerzas evolutivas y ecológicas que intervienen para mantenerlas separadas. Si bien, como lo señala el artículo, pensar en "el origen de las especies" nos lleva al nombre de Charles Darwin, aunque se haya sido señalado por científicos posteriores de ni siquiera haber conceptualizado la palabra especie, entre ellos Theodosius Dobzhansky y Ernst Mayr. Éstos grandes genetistas propusieron un concepto biológico de especie según el cual una especie es un grupo de individuos que pueden cruzarse entre sí, pero que están aislados reproductivamente de otros grupos, por lo que constituye un linaje evolutivo separado y que es reforzado por una serie de barreras. No obstante, Darwin sí supo reconocer las variedades que aparecen dentro de las especies; variedades, a veces difíciles de reconocer, que son la materia prima de la especiación.
Aunque la especiación es considerada por algunos especialistas como algo fácil, aún hay preguntas de cuáles son los mecanismos de la especiación y su relación con el árbol de la vida. Entendemos a los mecanismos de especiación como los procesos biológicos que inician y mantienen la distinción genética y ecológica de las especies. Darwin, por un lado, tenía la idea de que la selección natural interviene dentro y fuera de la especie, haciendo de éste un mecanismo que fomenta las variedades. Por otro lado, Dobzhansky y Mayr, pensaban en barreras de intercambio genético por recombinación de ADN, como un aislamiento sexual, lo cual no hay dentro de la misma especie. Este debate ha llegado a incluir bacterias y otros microorganismos ya que las poblaciones microbianas suelen ser grandes y las mutaciones adaptativas aumentan la población en lugar de entrar en una pérdida por una deriva y, por lo tanto, se supone una selección natural fuerte y eficiente. En 2005 nuevas investigaciones se realizaron comparando los genomas de dos especies del mosquito de la malaria; se llegó a pensar que eran adaptaciones a diferentes estrategias reproductivas. En sí, se halló que la gran parte de sus genomas tenía una diversidad genética compartida, por no estar separados geográficamente y sin una barrera física de intercambio, es decir, son simpátricas. No obstante, se identificaron tres regiones del genoma pequeñas en las cuales la divergencia era enorme; estas regiones son llamadas islas genómicas de especiación. Estas islas contienen genes que se piensa permiten adaptarse a los diferentes nichos y son, en base a la selección natural, variantes entre las especies. A pesar de esto, se sigue sin saber con seguridad la magnitud de las islas como una causa o consecuencia de especiación y la medida de que sí son realmente pequeñas islas de pocos genes adaptativos o grandes partes con muy baja recombinación. Por otra parte, en los metagenomas bacterianos, las islas son tomadas, generalmente, como regiones de un genoma que contiene un alto polimorfismo. Esto mismo pasa con las islas de patogenicidad, aquí las cepas de una bacteria patógena tiene diferentes factores de virulencia en las islas y el resto u otra parte de su genoma son muy similares. Entonces sabemos que mientras las islas de especiación son distintas entre las especies, las islas de metagenómicas o de patogenicidad son áreas polimórficas dentro de las especies. Algo muy interesante es que los dos tipos de islas están relacionadas, ya que las islas metagenómicas pueden ser modificadas por selección natural y recombinación restringida para producir divergencia entre especies y dar como resultado las islas de especiación. Aunque Mayr haya hecho a un lado los microbios, éstos representan una gran oportunidad de estudios ya que tienen grandes tasas de población en lapsos de tiempo cortos, en otras palabras, la especiación puede ser observada relativamente rápido y caracterizada por las secuenciaciones genómicas y metagenómicas.
SEGUNDA PARTE.
ReplyDeleteCon esto, se han realizado experimentos y estudios acerca de la especiación bacteriana; por ejemplo, se estudió la especiación en cepas de Vibrio estrechamente relacionadas; en otra investigación se muestrearon bacterias termófilas para identificar dos grupos de Arqueas distintas genéticamente pero muy relacionados. Ambos estudios utilizaron la secuenciación del genoma para encontrar la relación simpátrica de las poblaciones bacterianas e inferir los mecanismos de especiación. En el estudio sobre Vibrio se encontró que las cepas que se encontraban adheridas a partículas en vida libre comparten muchos polimorfismos, debido a la eficiente recombinación, y que además estas se hallaban interrumpidas por algunas islas de especiación discordantes entre los hábitats y que contienen genes que tienen parte en la formación de biofilms, a parte de que se encontraban en cierto hábitat y no en otro. Ésto dio las diferencias entre las cepas y se supo que a una escala mayor las cepas parecen simpátricas, pero a una escala menor se diferencian entre las que están asociadas y las que no. Todos estos resultados en conjunto brindan una idea para la modelización de especiación para bacterias recombinantes. Por ejemplo, que los genes de nicho atribuyen a la adaptación a cierto ambiente y que éstos son adquiridos por mutación o por HGT y propagados por recombinación; las células con diferentes alelos específicos de nicho dan lugar a barreras de flujo de genes y a su vez a poblaciones ecológica y genéticamente diferentes, algo muy similar a las especies separadas. Por lo tanto la especiación bacteriana, se sugiere, comienza con la selección de nichos especificados en genes y finaliza con algo muy parecido al aislamiento sexual. Ahora, ¿cómo acomodar estos mecanismos en el tiempo en que los principales linajes taxonómicos surgieron? Pues el hecho es que la transferencia de una pequeña cantidad de genes específicos del nicho aparecen para comenzar la especiación y la transferencia de miles de genes se relaciona con el origen de las principales filias o dominios. Todas estas últimas investigaciones en conjunto y en una forma más coherente sobre la especiación de todo el árbol de la vida, implica un equilibrio entre la recombinación y la selección. Una aplicación es que las variaciones dentro de las especies y entre ellas tiene una importancia en la salud del hombre. Por ejemplo, Bacteroides fragilis, la cual se encuentra en el microbioma humano; éste microorganismo se le asigna en la misma especie por el gen 16s, no obstante en algunos loci de su genoma son distintos. Esta diferencia provoca diferentes respuestas inmunes, es decir, una cepa puede causar la enfermedad de inflamación intestinal y ser más grave que con otra cepa. Y dependiendo del grado se su distinción genética, ecológica y de nuevas investigaciones, se sabrá si serán separadas como especies distintas. El hecho es saber que la adquisición de genes específicos del nicho o las mutaciones son los primeros pasos del mecanismo de especiación y puedan marcar el camino para averiguar los pasos siguientes. Ésto repercute de una manera importante en la salud humana. Otro interesantísimo ejemplo es que el HGT, dentro del microbioma humano, es súper rápida y descontrolada; ésto provoca que el sistema inmune imponga una selección, además de los virus, los antibióticos y demás factores que hacen a las bacterias, en forma de respuesta, evolucionar... Pero qué tanto del HGT queda como sólo variaciones y diversidad dentro de la especie y cuánto logra llegar a la especiación. El encontrar la respuesta a una pregunta implica la identificación de marcadores de significativos en la salud, ya sea a través de mutaciones, genes, operones o especies lo que ayude a responder qué es la especiación.
muy lindo
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DeleteWhat Is Speciation? B. Jesse Shapiro.
ReplyDeleteAndrea Daniela Vargas Prado
¿Qué es la especiación y qué es una especie? No es fácil responder tales pregunta porque cuando nos referimos a tales conceptos pensamos en el origen de las especies y las fuerzas evolutivas y ecológicas que los mantienen separados y al pensar en origen de las especies, no podemos dejar a un lado a Darwin, aunque Theodosius Dobzhansky y Ernst Mayr lo acusan por no haber definido tales conceptos, sin embargo Darwin representa la diversidad dentro y entre las especies, además de reconocer las variedades dentro de las especies que proporcionan la materia prima para la especiación. Así que podemos decir que los mecanismos de especiación se compone de procesos biológicos que inician y mantienen la distinción genética y ecológica de las especies.
Los mecanismos de especiación son explicados por Darwin, a la que se refiere como selección natural, y establece que esta está actuando tanto dentro como entre las especies y esto las lleva a formar variedades dentro de la misma especie siempre y cuando se adapten en a diferentes nichos y puedan convertirse en especies separadas. Por otra parte Mayr y Dobzhansky lo establecen como separación geográfica y plomo aislamiento sexual a nuevas especies, y establecen que las diversificaciones eran inevitables y no había aislamiento sexual y esto a su vez podía tomarse como las barreras al intercambio genético por recombinación.
Sin embargo, la duda está en cómo es que las bacterias pueden probar este debate; en primera estancia se necesitaría de una fuerte selección natural para que las grandes poblaciones microbianas incrementen sus mutaciones adaptativas y no se pierdan en la deriva, y en segundo lugar el aislamiento sexual no se puede establecer en organismos asexuales. Los organismos asexuales llevan a cabo el DNA mediante recombinación de cambio, las bacterias transfieren su DNA horizontalmente y puede ser de célula a célula en una sola generación que se da mediante los plásmidos, por virus o por absorción, por tanto Eugene Koonin y Yuri Lobo en el Centro Nacional de Información sobre Biotecnología, proponen que como la recombinación no tiene que ser en miembros de la misma especie ni por apareamiento, tal proceso se da en una generación y en la vida del organismo, y se toma como un proceso lamarkiano si los genes se adquieren por una presión selectiva.
En el proceso de especiación es muy importante la selección (S) con respecto a la recombinación (R), es decir cuando hay poblaciones clonales la selección es lo más importante (S>R), mientras que cuando los genes adaptativos se propagan más rápidamente por recombinación, está es más importante (R>S), esto se desarrolló en el Ecotipo desarrollado por Fred Cohan en la Universidad de Wesleyan y esto se observa en la comparación genética realizada a ciertas poblaciones de bacterias en diferentes muestras ambientales y se sabe que Vibrio,Streptococcus y Helicobacter, se recombinan, mientras Bacillus, Staphylococcus, y Mycobacterium, son más clónicos.
Las especies no pueden formarse y mantenerse sólo por mutaciones neutras y barreras de recombinación, ya que se requiere de la selección para la especiación en ambos modelos. La mayor parte de la diversidad biológica es microbiana y el medir sus fenotipos y sus diferencias ecológicas es muy difícil, además de que tales organismos son microscópicos.
Es muy importante conocer esto procesos microbianos ya que nos permite examinar un poco la adquisición de genes o mutaciones que nos permiten explicar los pasos que lleva a cabo la especiación, además de entender los efectos sobre la salud.
muy bien
DeleteWhat Is Speciation? B. Jesse Shapiro (2015) Microbe. Volume 10, Number 4
ReplyDeleteQué es la especiación?, qué es una especie? ¿Cuál es el origen de las especies, y qué fuerzas evolutivas y ecológicas mantienen separados una vez que comienzan a divergir?. Es prácticamente en automático pensar en Darwin cuando se habla de especies o inclusive de Lamarck, pues dejaron su huella en la historia, pero claro no podemos andar esperando que cada filosofo o científico nos deje un legado completamente valido, aplicable a todo, y a detalle o algo por el estilo pues la ciencia es por así decir renovable, además de muy extensa que como un rompecabezas se va armando poco a poco pero conforme se arma pareciera que faltan más piezas con respuesta a miles de preguntas que tenemos.
Un gran aporte fue la teoría evolutiva explicada más a fondo en El Origen de las Especies por Charles Darwin, y muy ilustrativo su dibujo del árbol para mostrar la diversidad. Pero su teoría aun deja incógnitas, los mecanismos de especiación se componen de los procesos biológicos que inician y mantienen la distinción genética y ecológica de las especies siendo para Darwin este mecanismo la Selección Natural pero para otros como Mayr y Dobzhansky dijeron separación geográfica (allopatry) y pom aislamiento sexual a nuevas especies. Sin embargo hay un punto importante que recalcar, Estos mecanismos aplican para las bacterias, y si es así de qué forma y cuál de ellos exactamente??...La determinación de cómo las especies microbianas se originan y qué fuerzas evolutivas y ecológicas los mantienen separados una vez que comienzan a divergir, son temas difíciles de abordar, por un lado la selección natural tendría que ser muy fuerte y eficiente, porque los tamaños de población microbiana tienden a ser grandes, lo que significa que las mutaciones adaptativas pueden incrementar en frecuencia en la población en lugar de perderse por deriva y por otro lado, obviamente el aislamiento sexual no se puede dar en organismos asexuados.
En las bacterias, el ADN se transfiere horizontalmente (de célula a célula, en una sola generación) por los plásmidos, por virus, o por la absorción de piezas "desnudos" de ADN del ambiente, seguido por la integración en el genoma por recombinación. Debido a que este proceso de transferencia horizontal de genes (HGT), seguido de la recombinación que no requiere "apareamiento" tradicional entre miembros de la misma especie, los genes pueden ser canjeados por los parientes muy lejanos, que abarca filos o incluso dominios de la vida, aunque, en realidad, las barreras para el intercambio, tales como sistemas de restricción-modificación, existen. La recombinación bacteriana es casi lamarckiana, los genes se adquieren por una presión selectiva.
Algunas bacterias, como Vibrio,Streptococcus y Helicobacter, tienden a recombinarse con frecuencia, mientras que otros, tales como Bacillus, Staphylococcus, y Mycobacterium, tienden a ser más clónico. Estas diferencias significan que se requiere un cierto pluralismo en la evaluación de la importancia de la selección (S) con relación a la recombinación (R) en el proceso de especiación. En la especiación es muy importante la selección (S) con respecto a la recombinación (R), es decir cuando hay poblaciones clónales la selección es lo más importante (S>R), mientras que cuando los genes adaptativos se propagan más rápidamente por recombinación, está es más importante (R>S).
ReplyDeleteLos primeros eventos de especiación, incluyendo la adquisición de genes o mutaciones, especificando nichos que rara vez dan lugar a nuevas especies, son de interés tanto por sus efectos sobre la salud y para explorar cómo y por qué los pasos subsiguientes hacia la especiación se llevan a cabo. . A nivel aplicada, la variación dentro y entre las especies puede tener un impacto en la salud humana y la enfermedad.
Las últimas investigaciones sobre el punto de especiación bacteriana da una visión más unificada y coherente de especiación a través del árbol de la vida, que implican un equilibrio entre la recombinación y selección
Primera parte
ReplyDeleteFlores Morales Ivonne
¿Qué es la especiación?
B. Jesse Shapiro (2015) Microbe. Volume 10, Number 4,
Los mecanismos de especiación se componen de los procesos biológicos que inician y mantienen la distinción genética y ecológica de las especies. Darwin dijo selección natural, mientras que Mayr y Dobzhansky dijeron separación geográfica (especiación alopátrica) y aislamiento sexual a nuevas especies. Según Darwin, la selección natural actúa tanto dentro como entre las especies, por lo que es un mecanismo ideal para fomentar variedades dentro de la misma especie, si se adaptan a diferentes nichos ecológicos, para convertirse en especies separadas, adaptadas de manera diferente, sin formas intermedias inadaptados. Sin embargo, Dobzhansky y Mayr pensaban que estas formas intermedias eran inevitables y sin aislamiento sexual (o más generalmente, las barreras al intercambio genético por recombinación del ADN) entre especies incipientes, que se separan por "brechas sin puente." Esperamos que la selección natural sea fuerte y eficiente, porque los tamaños de población de microbios tienden a ser grandes, lo que significa que las mutaciones adaptativas pueden incrementarse en frecuencia en la población en lugar de perderse por el error de muestreo aleatorio (deriva). El segundo mecanismo de especiación sexual de aislamiento es inmediatamente problemático para las bacterias y otros organismos asexuales. En animales y otros organismos, los genes se intercambian por recombinación (R). Esta es la razón porque Mayr se preocupo. Que especies incipientes se mezclan en ausencia de barreras a la recombinación. En los organismos puramente asexuales, este problema desaparece. Cada división celular es un evento de especiación potencial porque la mutación ocurre en una de las dos células hijas, presumiblemente, no se recombina en otra. En realidad, los organismos asexuales intercambian ADN mediante recombinación, pero no se acopla con la reproducción por lo que no necesariamente se producen a partir de cada generación a la siguiente. En las bacterias, el ADN se transfiere horizontalmente (de célula a célula, en una sola generación) por los plásmidos, por virus, o por la absorción de piezas "desnudos" de ADN del ambiente, seguido por la integración en el genoma por recombinación. Debido a que este proceso de transferencia horizontal de genes (HGT), seguido de la recombinación no requiere "apareamiento" tradicional entre miembros de la misma especie, los genes pueden ser canjeados por los parientes lejanos. Debido a que se produce dentro de una generación, nuevos rasgos se pueden adquirir dentro de la vida útil de un organismo y transmiten a la siguiente generación. Esto significa que la recombinación bacteriana es casi lamarckiana, si los genes son adquiridos en respuesta a la presión selectiva, lo propuesto por Eugene Koonin y Yuri Lobo en el Centro Nacional de Información sobre Biotecnología. Por ejemplo, la inmunidad basada en CRISPR puede ser adquirida tras la exposición a un bacteriófago lítico. De las comparaciones genéticas de muchas poblaciones bacterianas diferentes de muestras ambientales y clínicas, ahora sabemos que algunas bacterias, como Vibrio, Streptococcus y Helicobacter, tienden a recombinarse con frecuencia, mientras que otros, tales como Bacillus, Staphylococcus y Mycobacterium, tienden a ser más clonal. Estas diferencias significan que se requiere un cierto pluralismo en la evaluación de la importancia de la selección (S) en relación con la recombinación (R) en el proceso de especiación. En el ecotipo desarrollado por Fred Cohan en la Universidad de Wesleyan y otros modelos, la selección es lo más importante (S), por lo que es más apropiado para poblaciones clonales.
Segunda parte
ReplyDeleteEn 2005, Thomas Turner, Matthew Hahn, y Sergey Nuzhdin, compararon los genomas de los formularios M y S de Anopheles gambiae, mosquito de la malaria, adaptados a diferentes estrategias reproductivas. Ellos encontraron que la gran mayoría del genoma contenía diversidad genética compartida porque no están separadas geográficamente y no existen barreras físicas para el intercambio genético. En otras palabras, las formas M y S son simpátricas en lugar de alopátrica. Sin embargo, se identificaron tres relativamente pequeñas regiones del genoma, llamadas islas genómicas de especiación. En las islas de especiación, existe una gran divergencia genética entre las especies incipientes, con el polimorfismo compartido en el resto del genoma. En metagenoma bacteriana, islas se define generalmente como regiones de un genoma de referencia donde metagenómicamente se alinea a baja frecuencia o en absoluto, debido al alto polimorfismo en la isla. El mismo fenómeno se observa con "islas de patogenicidad", donde diferentes cepas de un patógeno bacteriano llevan diferentes factores de virulencia en estas islas pero son muy similares en otras partes del genoma. Por lo tanto, islas de especiación son divergentes entre las especies, mientras que las islas de metagenómica o patogenicidad en bacterias son polimórficos dentro de las especies.
Mayr ignoró a los microbios porque no encajan fácilmente en su concepto de especie basado en el aislamiento sexual. Por razones pragmáticas sobre todo, el debate sobre las islas de especiación también ha sido mayormente restringido a los biólogos de plantas y animales. Las bacterias son microscópicas, por lo que es difícil de medir fenotipos y diferencias ecológicas o medir la especiación en acción. Sin embargo, la mayor parte de la diversidad biológica en la tierra es microbiana, lo que sugiere más eventos de especiación microbiana. Los microbios también tienen grandes tamaños de población y tiempos rápidos de generación, es decir, la especiación pueden ser observados en escalas de tiempo más cortos y pueden caracterizarse por cada vez más rentable y rápida secuenciación genómica y metagenómica. Dos estudios utilizaron la secuenciación del genoma y encontraron que las cepas de Vibrio adheridas a partículas de vida libre comparten muchos polimorfismos debido a la recombinación frecuente en todo el genoma, interrumpido por algunas islas de especiación de alta divergencia entre hábitats. Estas islas contienen genes implicados en la unión de las partículas y la formación de biopelículas. En algunos casos, diferentes variantes alélicas de los genes homólogos están presentes en las cepas adheridas a partículas o de vida libre y, en algunos casos, los genes están presentes en un hábitat, pero ausente de la otra. En experimentos posteriores, Roman Stocker y sus colegas del MIT encontraron que las cepas de partículas asociadas son mejores competidores en partículas ricas en nutrientes, que unen fuertemente los recursos de manera exhaustiva. Por el contrario, las cepas de vida libre rondan cerca de la superficie de la partícula, quedando listos para dispersarse rápidamente a las nuevas partículas ricas en nutrientes que estén disponibles. Cepas de Vibrio son buenas en la dispersión o la explotación de recursos exhaustiva, pero no ambos. En otras palabras, una solución de compromiso ecológico explica la diferenciación entre los tipos de cepas. A escala macro estas cepas son simpátricas, pero a una escala micro, puede haber más contacto entre las cepas de partículas asociadas a una partícula, y el contacto más limitado con dispersores de vida libre. Sobre la base de la genómica comparativa, inferimos que los eventos de recombinación más antiguas se produjeron tanto dentro como entre los hábitats, mientras que los eventos de recombinación más recientes tienden a ocurrir en lugar de entre los hábitats.
19. B. Jesse Shapiro (2015) What Is Speciation? Microbe. Volume 10, Number 4,
ReplyDeleteParte 1
Hoy en día, en la biología hay varias preguntas difíciles de responder, por ejemplo el ¿qué es una especie? o ¿cuál es la especiación?. Los microbiólogos se dedican a responder varios problemas ya sean ambientales o clínicos y para eso necesitan una capacidad para poder nombrar y reconocer las especies. El problema de la especiación, es más mecanicista y conceptual. ¿cuál es el origen de las espcies, y que fuerzas evolutivas y ocológicas intervienene para mantenerlos separados una vez que comienzan a divergir? No se puede comenzar a hablar de las especies sin mencionar a Darwin, él representa a la diversidad, tanto dentro como entre las especies, se peuede llagar a concluir que las especiación es de alguna forma fácil. Pero todavía falta responder si los mecanismos de especiación son universales.
Los mecanismos de especiación se componen de los procesos biológicos que inician y mantienen la distinción genética y ecológica de las especies. Según Darwin, la selcción natural interviene dentro como entre las especies, por lo que es un meanismos ideal para fomentar variedades dentro de la misma especie, si se adaptan a diferentes nichos ecológicos, para convertirse en especies separadas, que estan adaptadas de manera diferente, sin fromas intermedias. Pero había una forma distinta de pensar que estas formas intemedias eran inevitables y sin aislamiento sexual entre las especies incipientes.
Las bacterias tienen mucho que ver, como primer mecanismo se espera que en las bacterias y otros microbios la selección natural sea fuerte y eficiente, ya que los tamaños de población de microbios tienden a ser grandes, con esto las mutaciones adaptaivas incrementan en la población en lugar de perderse. Como segundo mecanismo de especiación-sexual el aislamiento es problemático para las bacterias asuxuales, ya que no puede haber aislamiento sexual sin sexo.
En las bacterias, el ADN se transfiere horizontalmente por plásmidos o por la absorción de ADN del ambiente, seguido por la integración en el genoma por recombinación. En la recombinación no e snecesario que las bacterias se apereen entre miembro de la misma especie, los genes pueden ser cambiados por los pariente muy lejanos. Debido a que se produce dentro de una generación, nuevos rasgos pueden ser adquiridos y se transmiten a la siguiente generación, esto significa que la recombianción es lamarckiana, si los genes son adquiridos en respuesta a una presión selectiva. De las comparaciones genéticas de muchas poblaciones de baterias, algunas tienden a recombinarse con frecuencia y otras tienden a ser más clonal. Para estos modelos se requiere la selección para la especiación, porque la mutación ni las barreras de la recombinación son suficientes para mantener y formar a las especies.
En las islas de especiación, existe una gran divergencia genética entre las especies naciente, mientras que en las islas de metagenómica o patogenicidad en bacterias son polimóficos con las especie, el polimorfismo dentro de la población puede ser formado por la selección natural y la recombianción es estringida para producir entre especies divergencia.
Los microbios son microoscópicos y esto hace difícil de medir diferencias y fenotipos ecológicos, pero como estos son la mayoría en la Tierra por lo que hay más eventos de especiación microbiana. Respecto a su especiación, pueden ser observados en escalas de tiempo más cortos y se puede saber más rápido su secuenciación genómica y metagenómica.
Parte 2
ReplyDeleteSe llevó a cabo una investigación de la especiación microbiana mediante el muestreo de cepas estrechamente relacionadas de Vibrio, se enctró que las cepas de Vibrio estaban adheridas a partículas de vida libre y que comparte muchos polimorfismos debido a la recombinación frecuente en todo el genoma, pero que eran interrumpidas por algunas islas de especiación de alta divergencia entre hábitats. Estas islas contienen genes relacionados en la unión de las partículas y la formación de biopelículas. En algunos casos, diferentes variantes alélicas de los genes homólogos están presentes en las cepas adheridas a partículas o de vida libre. Experimentos posteriores se encontraron que las cepas de partíulas asociadas son mejores competidores en partículas ricas en nutrientes, que unen fuertemente. Las cepas de Vibrio son buenas en la dispersión o la explotación de recursos exhaustivamente, pero no en ambos. A una escala macro estas cepas son simpátricas, pero a una escla micro, puede que haya más contacto entre las cepas de particulas asociadas a una partícula. Se infiere debido a la base de la genómica comparativa que los eventos de recombianción mas antiguo se produjo tanto dentro como entre los hábitats.
Debido a que la recombinación genética bacteriana esta mezcla de forma confusa, las especies nacientes nunca serán completamente genéticamente aislados, pero habrá más recombinación dentro de entre las especies.
Whitaker y sus colegas encontraron mecanismos muy similares que operan en aguas termales en las Archaea como los de Vibrio. Al parecer hubo una creciente preferencia por recombinación dentro en lugar de entre las especies de Arquea. Pero la divergencia entre las especies nacientes se extendió a lo largo de grandes continentes genómicos y no como en islas pequeñas de Vibrio. Los orígenes de las principales ramas de Archea coinciden con la transferencia de miles de genes de bacterias de Archaea
La transferencia de pocos genes de nichos específicos es para iniciar la especiación, mientras que la transferencias de miles de genes pueden estar involucrados en los orígenes de los principales phyla o dominios de la vida.
What Is Speciation? B. Jesse Shapiro.
ReplyDeletePara los biólogos definir especie, siempre ha marcado un problema, por lo tanto aun mas explicar el origen de las especies y todas las fuerzas ecológicas y evolutivas que en ellas infieren. Podría parecer que saber acerca del origen y especiación de los seres vivos no tiene mucha importancia globalmente, pero en realidad es la base de los organismos presentes así como la respuesta a muchas preguntas actuales, por lo para los microbiólogos, es un área de bastante interés ya que además de serles útil saber el reconocimiento y nombramiento de las especies, son unidades fundamentales en la ecología.
Theodosius Dobzhansky y Ernst Mayr dice que Charles Darwin no comenta que es una especie, así como la especiación, sin embargo en su trabajo expone todos los procesos fundamentales en las especies y entre ellas, lo podemos ver en el esquema del árbol de El Origen de las especies, donde se presentan variedades dentro de las especies que son difíciles de ver para separa especies y que esta diversidad de especies proporcionaba la materia cruda para la especiación. Por consiguiente el problema que ahora se presenta es responder ¿Qué son los mecanismos de especiación, y en qué medida son estos mecanismos universales a través del árbol de la vida?
Los mecanismos de especiación se componen de procesos biológicos que inician una distinción genética de las especies y lo más importante es que la mantienen. Para Darwin esos mecanismos eran la selección natural la cual actuaba tanto dentro como fuera de las especies, es decir en los órganos de la especie, sus peculiaridades que les da ventajas para la lucha de la vida, así como su nicho ecológico. Una especie se adapta a diferentes nichos ecológicos y es así como se convierten en especies separadas puesto que están adaptadas de manera diferente y puede que cambien, es decir no existen formas inadaptadas intermedias, ya que estas mueren.
Mayr y Dobzhansky difieren con Darwin ya que estos mecanismos de especiación son la separación geográfica y aislamiento sexual de nuevas especies. Ellos sostenían que las formas inadaptadas intermedias no se podían evitar entre las especies que comenzaban a surgir las cuales se separaban.
Pero lo que propone Darwin respecto a la selección natural, deja a un lado a los microorganismos como las bacterias, en estos casos tendría que ser fuerte y eficiente ya que al presentarse las poblaciones microbianas en grandes cantidades las mutaciones adaptativas se incrementan en la población. En cuanto a la especiación por aislamiento sexual también presenta un problema ya que no puede haber aislamiento sexual sin sexo en bacterias y otros organismos que son asexuales.
Mayr, se preocupa ya que Cada generación en los organismos sexuales los genes se intercambian por recombinación. Los organismos asexuales por su parte hacen recombinación de cambio, pero no se acopla con la reproducción por lo que no se produce necesariamente de cada generación a la siguiente. En las bacterias, el ADN se transfiere horizontalmente seguido por la integración en el genoma por recombinación. Los genes son adquiridos en respuesta a una presión selectiva, esto significa que la recombinación bacteriana es casi lamarckiana. Por ejemplo, la inmunidad basada en CRISPR puede ser adquirida tras la exposición a un bacteriófago lítico.
Algunas bacterias como Vibrio, Streptococcus y Helicobacter, tienden a recombinarse con frecuencia, mientras que otros, tales como Bacillus, Staphylococcus, y Mycobacterium son “clonales”. Estas diferencias significan que se requiere un cierto pluralismo en la evaluación de la importancia de la selección con relación a la recombinación en el proceso de especiación.
Fred Cohanla, desarrolló un ecotipo en el que la selección es lo que tiene mayor importancia por lo que es más apropiado para los organismos clonales, pero cuando los genes se propagan más rápido por recombinación que por la clonación se necesitan de modelos alternativos. Para los dos modelos, se requiere sin duda la selección para la especiación. Las mutaciones neutras y barreras a la recombinación son insuficientes para formar y mantener las especies.
ReplyDeleteThomas Turner, Matthew Hahn, y Sergey Nuzhdin compararon los genomas de los formularios M y S de dos especies del mosquito de la malaria adaptado a diferentes estrategias reproductivas encontrando que contenían genes compartidos, esto de cierta forma se podría deducir ya que éstas no están separadas geográficamente hablando, las formas M y S son simpátricas, en lugar de alopáticas. Se identificaron tres regiones pequeñas del genoma, llamados islas genómicas de especiación, las cuales contienen genes que permiten a sus anfitriones adaptarse a diferentes nichos ecológicos, y están bajo la selección natural entre las especies. Se está debatiendo constantemente acerca de qué grado de relación tienen estas islas con la especiación.
A pesar de que la mayor parte de la diversidad biológica en la tierra es microbiana se ha dejado de lado un poco a los microorganismos, estos también cuentan con grandes tamaños de población así como mayor velocidad de creación entre una generación y otra, hechos relacionados con la especiación. Se ha ignorado ya que es más difícil de entender al no entrar del todo en el concepto de especie que plantea el aislamiento sexual, así como mecanismos que plantea Darwin en base a la selección natural, sin embargo creo que es de suma importancia enfrentar estas preguntas, y tener en cuenta que las teorías hechas de varios años atrás, nos pueden dar una base, sin embargo, no tomarlas como un dogma, ya que estas teorías fueron concluidas en base a organismos más complejos taxonómicamente y que no funcionan igual a los microorganismos, además que en años anteriores no se sabía lo que ahora, contamos con tecnología que nos da secuenciación genómica, metagenómica y que sin duda nos puede arrojar respuestas, sobre todo en las bacterias que resultan ser tan complejos y por lo tanto su especiación resulta ser aun más complicada de entender.
19. B. Jesse Shapiro (2015) What Is Speciation? Microbe. Volume 10, Number 4,
ReplyDeleteEspecie, un concepto amplio y complejo de definir, la historia se ha hecho cargo de redefinir y reconocer nuevas especies considerando sus características e interacciones con la ecología, ya que puede ser útil.
Era difícil distinguir entre las variedades y especies, Darwin estudio profundamente los mecanismos de especiación y siguió poco a poco la línea evolutiva, mediante el dibujo del famoso árbol evolutivo en su libro el origen del las especies. La cuestión fundamental es tratar de explicar la especiación. Darwin proponía el mecanismo de selección natural ya que los organismos tienden a la adaptarse a su medio de manera diferente, dependiendo de su nichos, implicando la separación de los individuos, sin formas intermedias , sin embargo Dodzhansky y Mayr pensaban que estas formas intermedias eran inevitables.
Las bacterias es un aspecto importante para estudiar su especiación, se rigen por varios mecanismos selectivos, aislamientos geográficos, sexuales etc.
En los individuos sexuales, los genes se intercambian por recombinación en cada generación, cada división celular es un evento de especiación potencial debido a la mutación que se produce en un de los dos hijas células, la cual no se recombina una de estas. En cambio en los organismos asexuales no intercambian genes por recombinación. En las bacterias el DNA se transfiere horizontalmente, de célula a célula por generación, mediante los plásmidos, virus, seguido por la integración del genoma. Este mecanismo tiene restricciones, las posibilidades de transferencia genética es variables entre los dominios, pero en realidad existen barreras. Lo más importante en remarcar es que en la formación de las especies es necesario, tener, diferencias, variedades, un mecanismo selectivo y recombinatoria, se ha considerado que la selección natural toma mayor importancia que la recombinación de los genes. En un estudio en la Universidad de California, se compararon dos genomas distintos con gran diversidad genética compartida, allí mismo hallaron zonas especificas llamada islas genómicas de especiación, lo cuales contienen genes que permiten a sus anfitriones adaptación a diferentes nichos.
Se sugiere que existen eventos de especiación más microbianas a nivel microscópico que eventos macroscópicos, es difícil obtener fenotipos y estudios de las interacciones, ya que son microscópicos, a pesar de ello , la especiación podría ser observada en escalas de tiempo más corto y puede caracterizarse mejor en áreas de genómica.
Una comparación entre varias cepas de vibrio seleccionadas con diferentes estilos de vida; unas eran asociadas a otras partículas y algunas de vida libre, se observo que las cepas asociadas tienen mejor potencial de competencia y en explotar recursos, mientras que las de vida libre, es independiente. Este hecho se debe a la recombinación genética que existe entre las bacterias asociadas y la biopelicula la cual están sujetas. Mientras que las otras se ciernen cerca de la superficie de la partícula, quedando a punto para dispersar rápidamente a las nuevas partículas ricas en nutrientes que estén disponibles. Se infiere que estas interacciones no tan solo se observa en lo macro los eventos de recombinación más antiguas se produjeron tanto dentro como entre los hábitats, mientras que los eventos de recombinación más recientes tienden a ocurrir en lugar de entre los hábitats. En conclusión la fuerza del flujo de los genes tiende a separa las especies por la gran diversidad y los mecanismos genéticos. La especiación implica un equilibrio entre la recombinación y la selección natural de Darwin.
19. B. Jesse Shapiro (2015) What Is Speciation? Microbe. Volume 10, Number 4,
ReplyDeleteUno de los principales grandes problemas de la biología fue el “orden” en el que las distintas variedades de animales debían de ser puestas para su estudio, la gran cantidad de diferencias y similitudes en los organismos fueron estudiadas por naturalistas, taxónomos los cuales se basaban en características y funciones características entre los organismos, clasificándolos por qué tan similares o diferentes podían ser entre ellas, pero se ha visto que aunque algunas especies sean muy similares, genómicamente son más distintas de lo que aparentan, mientras que pueden ser más similares genómicamente a otras que a simple vista pueden ser distintas. La especiación trata de darle un orden de “especie” a las distintas variedades de organismos que compartan similitudes en común. Basándose en el Origen de las Especies de Charles Darwin y su árbol de la vida, donde marca que cada especie tiene un descendiente en común y esto se va derivando en ramas tras las generaciones como si fueran las de un árbol.
Se dice que la especiación puede ser determinada por mecanismos, pero que tan precisos pueden ser estos. Se forman por los procesos biológicos donde se inicia una diferencia genética de las especies y sobre todo que se mantiene, Darwin lo menciona como la Selección Natural, una especie se adapta a los diferentes nichos ecológicos y es por esto que se convierten en especies separadas por las diferencias de la adaptación y por lo tanto no existían formas inadaptadas intermedias. En cambio Mayr y Dobzhansky se daba por la separación geográfica y el aislamiento sexual d nuevas especies, sostenían que las formas inadaptadas o intermedias se separaban de las especies que comenzaban a surgir. Sin embargo los microorganismos no entraron en esa clasificación hasta que se comenzó su estudio pero de acuerdo a la teoría de Darwin, la Selección Natural tiene que ser demasiado Fuerte y eficaz, ya que pese a la interacción con el ambiente y las demás poblaciones microbianas en grandes cantidades las mutaciones adaptativas se incrementan en la población lo cual nos dice que la determinación de cómo las especies microbianas se originan y qué evolutiva y ecológica fuerzas mantenerlos separados una vez que comienzan a divergir son temas difíciles de abordar. Aunque algunas bacterias tienden a recombinarse con frecuencia mientras que otros son más clonal, se requiere la selección para la especiación, y ni mutaciones neutras ni barreras a la recombinación parece ser suficiente para formar y mantener las especies.
En ejemplos recientes, la especiación bacteriana parece comenzar con la selección natural divergente, como se destacó por Charles Darwin, y para terminar con algo parecido concepto de aislamiento sexual de Ernst Mayr. La especiación bacteriana a una visión más unificada y coherente de especiación, que abarca bacterias, arqueas y eucariotas, y que implica un equilibrio entre la recombinación y selección.
Iván Leyto Gil.
What is speciation? - Jesse Shapiro
ReplyDeleteEvery time we mention the origin of species we think about Charles Darwin and Russell Wallace because of the huge achievement and legacy that left us. But how does species maintain separated once they begin to diversify? Well Darwin recognized the varieties formed inside the species which can be difficult to distinguish from the separate ones, but they also provides the essential material for speciation to begin. Darwin also described diversity between species and we can see both in the tree-drawing from his most important book.
This leads us to the question: how does the mechanism of speciation works? Well, he have to begin by mentioning that speciation is the biological process that is capable initiate and maintain the genetic and ecological distinctness of species.
Now that we have mentioned Darwin's contribution we have to talk about Theodosius Dobzhansky and Ernst Mayr, who said that geographic separation and sexual isolation lead to new species. This claims complemented the words of Darwin, who attributed this phenomena to natural selection, but it also gives us the cue to develop the speciation topic.
We can apply all of this characteristics to organisms that can reproduce among themselves, but how does bacteria and another microbes get into this debate?
We all know that populations conformed by microscopic living forms tend to be huge in comparison with any other organism, this means that, thanks to natural selection, the adaptive mutations will frequently increase instead of being lost because of a sampling error. But getting back to our original interrogate: there can not be sexual isolation without sex.
In asexual organisms, every cell division is a chance to the appearance of speciation because of the mutations within daughter cells cause we will never witness any recombination with the other ones. There are some kind of transference between bacteria called "horizontal transference" and it means this is going to be cell to cell.
By studying the malaria mosquito Anopheles gambiae, scientific found out that the genomes of the M and S form contained three "genomic islands of speciation" which are small religions that presented some strong and genetical differences cause they may contain genes .with the capability of enable their hosts to adapt to different ecological niches.
Another important fact about this little islands is that they offer genetic divergence within incipient species that share polymorphism in the rest of the genome. This polymorphism is generally shaped by natural selection and restricted recombination so there can be some divergence. It was difficult to Mayr to consider microorganisms in his research because of the sexual isolation, the difficulty of the phenotypes measure because of their microscopic size, and the long-listed ecological differences, even though, we now know that in this micro community we can have so much more speciation events.
Al, of this resent research gives us a wide open view about what is speciation and in some point how it is balanced along with recombination and selection. It is important to have all of this in mind because of the high level of variation in species can mean an impact on human health and disease.
Ana Paula Alarcón Zendejas
B. Jesse Shapiro (2015) What Is Speciation? Microbe. Volume 10, Number 4
ReplyDeleteUn proceso importante dentro de los fenómenos mecanizas y conceptuales es la especiación, se realizan frecuentes preguntas como de donde es su origen o cuales fueron estas fuerzas evolutivas y ecológicas que han mantenido distantes una vez que estas comienzan a separarse. Estos mecanismo que refieren a la especiación que existe y en los puntos en donde se han convertido en conceptos universales, se retoman del gran naturalista Darwin quien reconoció que existen diferentes variedades dentro de las especies, lo que es un mecanismo ideal para fomentar variedades dentro de la misma especie y estas mismas pueden ser difíciles de distinguir de las demás separadas, esta diversidad de las especies proporciona una materia inicial para describir la especiación, en donde la diversidad es transportada dentro de las especies.
Estos mecanismos se componen de los procesos de forma biológica que inician manteniéndose con una distinción genética y ecológica en las especies. Darwin siempre mantenía su criterio frente a la selección natural mientras que otros científicos llamas Mary y Dobzhansku proponían una separación geográfica aislada sexual.
Realizando otras preguntas en donde se plantea como es que las bacterias y diversos microbios pueden llegar a encontrarse y encajar perfecto en este contexto, bueno este mecanismo de especiación sexual por asilamiento no resulta un gran problema para las bacterias y otros organismo de formas asexuales, ya que este aislamiento sexual sin sexo, no debe quedarse en un concepto pequeño, si no ver que organismos sexuales en otras especies se intercambian por la recombinación, dentro de cada generación, donde estos organismos asexuales crean ADN por recombinación de forma cambiante, pero no es por esta vía que se producen de generación en generación. El proceso de trasferencia implica que la interconexión de genes, seguido de esta recombinación no es una forma de apareamiento, ya que la misma especie sus genes pueden ser cambiados por parientes muy lejanos, filos que abarca o incluso por dominios de la vida.
Esta selección es lo más importante para crear poblaciones de clones. Cuando estos genes adaptativos se propagan más rápidamente por recombinación que por la expansión clonal (R>S), utilizan una alternativa donde se necesitan un par de modelos; para ambos, se requiere la selección de especiación; ni una neutral mutación ni barreras a la recombinación son suficientes para formar y mantener a las especies. Es por esto que en las islas de especiación son divergentes entre las especies, mientras que en otras islas con relación a la metagenómica, en bacterias, son polimórficas dentro de las mismas especies de ellas.
Existen unas bacterias que son microscópicas, por lo que es difícil medir fenotipos y diferencias ecológicas o para recolectar esta especie en acción. Pero la gran mayoría de esta diversidad biológica en la tierra es microbiana, lo que expresa que estos eventos de especiación más microbianas que eventos tipo “macro" especiación.
Cuando nos encontrábamos hablamos de escalas macro nos referimos a estas cepas de forma simpátricas, pero a una escala micro, puede haber más contacto entre las cepas de partículas asociadas en una de partículas, y el contacto más limitado con vida libre dispersores.
DeleteEn la genómica de forma compartida podemos inferir que estos eventos de recombinación de forma más antigua ocurrieron dentro de los hábitats, mientras que en los eventos de recombinación de manera más reciente ocurrieron en un lugar dentro de los hábitats. Todos estos en conjunto generan resultados que nos pueden proporcionar una base del modelo que siguen para realizar una recombinación de microbios que debido que estos las especies incipientes nunca serán completamente, hablando de términos genéticos, aisladas; pero en promedio habrá más que dentro de la misma recombinación de especies.
Darwin figuro un nicho en específico con genes, determinaría de esta forma algo parecido a un nicho especifico algo parecido al concepto de estos científicos anteriores que hablaban sobre el aislamiento sexual.
Esta investigación sobre los microorganismo aún espera muchos futuros estudios que pueden servir de manera significativa para seguir comprendido el proceso de vida.