Publicaciones de la categoría: Genética

Cruz Gallastegui y la «Misión Biológica de Galicia»

19 domingo Dic 2021

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Gallastegui (Guipúzcoa, 1891- Pontevedra, 1960) considerado como uno de los pioneros de la mejora genética en España y el introductor de los híbridos de maíz en Europa.
Estudió agronomía en Francia, Alemania, Dinamarca, Suecia y Estados Unidos donde trabajó con Thomas Hunt Morgan, uno de los genetistas más prestigioso del momento futuro Premio Nobel en 1933,


Habiendo estudiado la carrera de ingeniero agrónomo en Alemania se desplazó a los Estados Unidos para trabajar con el Dr. Morgan, Premio Nobel de Medicina y uno de los genetistas más prestigiosos de la época, con el que amplió conocimientos de genética aplicada a la agricultura y la ganadería.
En 1921 volvió a España, se instala en la Escuela de Veterinaria en Santiago de Compostela, donde abre un laboratorio de biología aplicado a la agricultura: «La Misión Biológica de Galicia», la primera en España y la segunda en Europa. En 1939 se transfiere al Congreso Superior de Investigaciones Científicas.

Allí realizó una gran labor, no solo dedicada a la mejora genética del maíz (sus híbridos fueron los primeros en ser introducidos en Francia), sino también a la mejora de la patata, castaño y ganado porcino y la transmisión del conocimiento al sector agrario.


Esta labor se ha continuado hasta la fecha en “La Misión”, el principal centro del CSIC dedicado a la mejora vegetal, adscrito al área de Ciencias Agrarias, situado en la Provincia de Pontevedra, en la Comunidad Autónoma de Galicia, se ocupa de los principales cultivos de la región, tanto conservación como caracterización de recursos fitogenéticos. Procesos genéticos, bioquímicos, metabólicos, moleculares y ecológicos.
El servicio está estructurado en dos departamentos:

  • Genética y Mejora Vegetal
  • Viticultura y Forestal.
    Han puablicado 236 artículos, desarrollando diez patentes y dirigido 12 tesis doctorales. Cuenta con 76 profesionales, repartido en ocho grupos de trabajo:
  1. Procesos genéticos y metabólicos que intervienen en la adaptación y evolución de los cultivos.
  2. Mecanismos de resistencia a estreses bióticos y abióticos.
  3. Procesos y rutas bioquímicas que afectan a la calidad de los cultivos.
  4. Relaciones entre el genotipo y el fenotipo para determinadas características metabólicas, morfológicas, fisiológicas y agronómicas de interés.
  5. Usos alternativos o aprovechamientos múltiples que incrementen el valor añadido de los cultivos tanto desde un punto de vista de rentabilidad económica como ambiental.
  6. Conservación y caracterización de la biodiversidad de los cultivos como base para desarrollar nuevas variedades que posibiliten un sistema agrario-forestal más sostenible social, económica y ambientalmente.
  7. Transferencia al sector productivo de los avances.
  8. Mejora de cultivos herbáceos y leñosos: rendimiento, calidad y tolerancia al estres.

Thomas Hunt Morgan (1866-1945) estudió en la Universidad de Johns Hopkins, catedrático de Zoología experimental en la Universidad de Columbia en Nueva York estudió las «mutaciones» con sus investigaciones en «Drosophila melanogaster» (la mosca del vinagre): con agentes físicos: calor, rayos X o químicos.

Consideró mutación al cambio y cruzó un macho mutante con una hembra normal (de ojos rojos), todos los descendientes mostraron el rasgo normal, los ojos rojos. Después cruzó miembros de la primera generación entre sí y aparecían especímenes con los ojos blancos, siempre en los ,machos. Morgan encontró que estos resultados explicaban la teoría mendeliana-cromosómica.

Bibliografía:

CSIC: «La Misión Biológica de Galicia – Misión Biológica de Galicia»
http://www.mbg.csic.es/es/la-mision-biologica-de-galicia/

CSIC: «Misión biológica de Galicia (Cruz Gallastegui)»
http://www.mbg.csic.es/es/la-mision-biologica-de-galicia/historia/

Amigos de la Historia de la Veterinaria: «Cruz Gallastegui Unamuno»
https://historiadelaveterinaria.es/publicacion/cruz-gallastegui-unamuno-un-veterinario-guipuzcoano-en-galicia-1891-1960/

Boletín de la RSBAP:«José Manuel Etxaniz MakazagaCruz Gallastegui Unamuno. Un veterinario guipuzcoano en Galicia», Tomo LX-1-2004, de junio de 2004
https://historiadelaveterinaria.es/wp-content/uploads/Cruz-Gallastegui.pdf

Cuaderno de cultura científica, Ciencia Infusa: «La historia de Cruz Gallastegui y el maiz híbrido», Noviembre 2020
https://culturacientifica.com/2020/11/05/la-historia-de-cruz-gallastegui-y-el-maiz-hibrido/

Thomas Morgan: «Lecture Nobel Prize»(1933)
https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/morgan-lecture.pdf

Jean Piaget y el aprendizaje

12 domingo Dic 2021

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La teoría de Jean Piaget nos dice que los niños aprenden y desarrollan su conocimiento en 4 etapas definidas:

  • etapa sensorio-motora
  • etapa pre-operacional
  • etapa de operaciones concretas
  • etapa de operaciones formales

Jean William Fritz Piaget (Neuchâtel, 1896 – Ginebra, 1980) fue un psicólogo, epistemólogo y biólogo suizo, considerado el padre de la epistemología genética (generación de nuevos conocimientos, a partir del desarrollo de estructuras y de mecanismos funcionales que se mantienen a lo largo de todo el desarrollo: psicología genética), realiza aportes al estudio de la infancia con su teoría «constructivista» del desarrollo de la inteligencia. Trata de entender los procesos mentales en el adulto a través de los procesos y estructuras mentales en el niño.

El constructivismo es una corriente pedagógica que se basa en la teoría del conocimiento constructivista: entregar al estudiante las herramientas necesarias para que construya sus propios procedimientos para resolver situaciones problemáticas.
En el constructivismo la enseñanza se lleva a cabo mediante un proceso dinámico, la enseñanza esta orientada a la acción.
En el constructivismo destacan:

  • Jean Piaget: el conocimiento parte de la interacción con el medio sociocultural
  • Lev Vygotski: el medio social permite una construcción interna

Piaget lleva al estudio del desarrollo cognitivo conceptos propios de la biología. El más importante de los conceptos es la «adaptación«, considera la inteligencia humana como un instrumento de adaptación, el ser humano utiliza la inteligencia para adaptarse al medio en que vive. Parte de que todos somos inteligentes, la inteligencia es un concepto adaptativo. La tendencia innata a la adaptación nace con nosotros, en cada edad seremos inteligentes de una manera diferente, por eso Piaget tiene un concepto «cualitativo» de la inteligencia humana, un niño tiene una inteligencia diferente a un adulto, pero no es más o menos inteligente. La adaptación esta siempre presente mediante dos elementos básicos: la asimilación y la acomodación. La adaptación busca en unos momentos la estabilidad y en otros el cambio.

La asimilación es el proceso por el que los esquemas previos se imponen sobre los nuevos elementos, modificándolos para integrarlos. Un esquema es una imagen simplificada, para Piaget el esquema representa lo que puede repetirse y generalizarse en una acción; es lo que poseen en común las acciones. Es un marco elemental cognitivo o conceptual que ayuda a organizar e interpretar cierta información.

La acomodación es el proceso por el cual se modifican los esquemas previos en función de las variaciones externas. Es un cambio para lograr así el estado de «equilibrio adaptativo«. Piaget creía en el equilibrio entre los procesos de acomodación y asimilación. Alcanzar un estado de equilibrio entre los procesos de asimilación y acomodación es lo que ayuda a crear un sentido de estabilidad entre el individuo y su entorno.

Bibliografía:


Hernández Requena, Stefany Raquel; «The constructivist model and the new technologies, applied to the learning process», Universidad de los Andes Requena, RUSC, Universities & Newledge Siciety Journal; Vol. 5, n.º 2 , 2008
DOI: http://dx.doi.org/10.7238/rusc.v5i2.335


Kitchener, R. «Piaget’s theory of knowledge». Ed. New Haven: Yale University Press, 1986


Chapman, M. «Constructive evolution: origins and development of Piaget’s thought»
Cambridge: Cambridge University Press, 1988

Darwinismo vírico

02 jueves Dic 2021

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Para hacer seguimiento la OMS de las variantes en circulación, estudia las sustituciones de aminoácidos de la proteína S de las variantes «preocupantes» y las variantes de «interés» en cada variante. Necesitan comprender como se protege el virus, como ser reproduce y como cambia. El virus necesita: infectar, reproducirse, mutar y hacerse así más fuerte y contagiar más.
La única forma de saber si el virus ha mutado es a partir de «la secuenciación genómica«, para determinar la composición del virus.


Los virus existen en la Tierra desde hace 4 mil millones de años. Darwin mediante la «selección natural» establece que las características de un individuo se heredan de padres a hijos y se seleccionan a los organismos más adaptados para sobrevivir: cambios que confieren ventajas a las especies.

Darwin nos plantea la selección natural en organismos superiores cuando no se conocían los genes y la genética actual molecular, pero que ocurre con los virus y su material genético: ¿También hay selección?
Theodosius Dobzhansky con su obra «La genética y el origen de las especies» (1937) establece una convergencia entre el naturalismo y la genética: une las ideas de Darwin con la genética. ErnsT Mayr en 1942 publica «La sistemática y el origen de las especies» combinando el naturalismo y la biodiversidad con su «teoría sintética» o «neodarwinista» de la evolución.
La teoría neodarwinista sigue siendo la dominante de la evolución hasta nuestros días, sus puntos más importantes son:

  • herencia mendeliana
  • resuelve el antagonismo entre la naturaleza discreta de la variación genética y el carácter continuo de parte de la evolución gradual
  • caracter aleatorio de la evolución
  • formulación matemática de procesos evolutivos fundamentales: Fisher, Wright, Haldane
  • concepto biológico de especie y proceso de especiación: Dobzhasky, Mayr.
  • registro fosil: George Gaylord Sympson

Todos los virus cambian con el paso del tiempo y el SARS-Cov-2, el virus causante de la COVID-19 también, la mayoría de de estos cambios tienen escaso o nulo efecto sobre las propiedades del virus, son material genético y el único objetivo que tienen es multiplicarse, tienden a no matar al huésped porque lo necesitan para seguir reproduciéndose, . Pero cuando el coronavirus circula masivamente, se reproduce y muta tanto que resulta fortalecido:

  • surgen las variantes de «preocupación» por falta de vacunas, pocas medidas preventivas, evasión del sistema inmune, asociándose a casos de mayor gravedad.
  • esparciéndose por la vía aérea los miles de virones que pueden alcanzar millones de células
    Cuando una mutación en una variante nueva por casualidad saca una ventaja selectiva al virus original, esa será la que se ampliará y acaba compitiendo y desplazando a las anteriores: caso darwiniano de selección natural.
    El organismo se defiende a partir de una respuesta innata o específica:
  • inmunidad humoral (anticuerpos)
  • inmunidad celular

La vacunación es clave para bloquear el avance del virus y sus mutaciones, las «variantes preocupantes» se dan en países que no toman las medidas recomendadas. El Covid es un virus respiratorio que ingresa por la nariz o la boca y la persona puede estar 7 u 8 días sin síntomas o cursar toda la enfermedad de forma asintomática, replicándose, mutando e infectando a otras personas.
Actualmente hay miles de variantes de SARS-CoV-2 la aparición de las variantes «predominantes» más que por las diferencias genéticas con otras variantes se ha visto influenciada por hábitos de la población, políticas de vigilancia epidemiológica y los viajes internacionales. La OMS lo trata como un asunto de «salud global».

Bibliografía:

OMS: «Seguimiento de las variantes del Sars-Cov-2»
https://www.who.int/es/activities/tracking-SARS-CoV-2-variants

CDC Centers for Disease Control and Prevention USA gov.): «Variants of the Virus» 2021
https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/variants/variants.html

Gamero de Luna, E.J; Gamero Estévez, E; «Mutaciones, variantes y cepas de SARS-CoV-2»,Medicina de Familia. SEMERGEN, Vol. 47. Núm. 3. páginas 208-209 (Abril 2021), ELSEVIER
https://www.elsevier.es/es-revista-medicina-familia-semergen-40-articulo-mutaciones-variantes-cepas-sars-cov-2-S1138359321000320

Domingo Solans,Esteban, MNCN (Museo Nacional de Ciencias Naturales) «Los virus como modelos para la evolución darwiniana»
https://www.mncn.csic.es/es/sociedad-de-amigos-del-museo/los-virus-como-modelos-para-la-evolucion-darwiniana

Proyecto NEXTSTRAIN
https://nextstrain.org/

Omicron: nueva variante del SARS-Cov-2

27 sábado Nov 2021

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El linaje B.1.1.529 se detectó en Gauteng, una de las nueve provincias que compone la Republica de Suráfrica y cuya capital es Johannesburgo. Según los datos que ha facilitado el NICD (Instituto Nacional de Enfermedades Transmisibles de Suráfrica) el jueves 25 del presente mes y la OMS la designó como variante de interés el 26 de noviembre.

El hallazgo se ha producido al realizar la secuenciación del genoma del coronavirus circulante, proceso rutinario en todos los países del mundo desde marzo de 2020, al analizar muestras recolectadas entre el 14 y el 23 de noviembre, detectaron que más del 70% de los genomas que estaban secuenciando eran diferentes a los que se veían en otras cepas.

El coronavirus de tipo 2 causante del síndrome respiratorio agudo severo (SARS-Cov-2), EL virus que causa la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19), posee múltiples variantes que corresponden a alteraciones puntuales a nivel de sus diferentes proteínas virales que cambian sus propiedades. Las mutaciones o cambios en el ARN viral son detectables a través de la secuenciación genómica completa.

Tal como explica el CDC (Centro para el Control y la Prevención de Enfermedades) la secuenciación es una manera de decodificar los genes de un virus y entender mejor factores como la propagación y la evolución. Las estadísticas del grupo muestran rápidamente el linaje principal de la mayoría de las muestras examinadas. Algunos hallazgos logrados a través de pruebas PCR dan pistas sobre el linaje cuya presencia se sospecha.

La mayoría de los cambios tienen escaso o nulo efecto sobre las propiedades de los virus.
Algunos de los cambios si pueden influir sobre las propiedades del virus:

  • gravedad de la enfermedad asociada
  • eficacia de las vacunas
  • medicamentos para el tratamiento
  • medios de diagnóstico

La OMS (Organización Mundial de la Salud) regula y evalúa la evolución del SARS-Cov-2 desde el inicio en colaboración con:

  • Redes de expertos
  • Autoridades sanitarias
  • Instituciones de investigadores

Empezando a utilizarse VOI (variante de interés) y VOC (variante preocupante) para orientar la respuesta a la pandemia del COVID-19.

La nueva variante es “muy diferente” de las demás cepas aparecidas hasta ahora, con un total de 50 mutaciones, de las cuales 32 se encuentran en las proteínas de espiga.

Un virus modificado se denomina «variante» del virus original, aunque el núcleo esencial del virus sigue siendo el mismo.
Los cambios en el código genético del virus se llaman mutaciones, en comparación con el virus SARS-Cov-2 original.
Gracias a estos cambios, el virus sobrevive mejor o se transmite con mayor eficacia.
El potencial peligro de una cepa reside en una combinación de factores:

  • intensidad de los síntomas
  • capacidad de resistencia frente al sistema inmunológico
  • facilidad de transmisión

Bibliografía:


NICD (Instituto Nacional de Enfermedades Transmisiblies de Suráfrica): «Nueva variante detectada en sur Africa», 25.11.2021
https://www.nicd.ac.za/new-covid-19-variant-detected-in-south-africa/


ICTV (International Committee on Taxonomy of Viruses): coronavidae
https://talk.ictvonline.org/ictv-reports/ictv_9th_report/positive-sense-rna-viruses-2011/w/posrna_viruses/222/coronaviridae


Baltimore D.; «Expression of animal virus genomes». Bacteriol Rev. 1971 Sep;35(3):235-41. doi: 10.1128/br.35.3.235-241.1971. PMID: 4329869; PMCID: PMC378387.
https://journals.asm.org/doi/pdf/10.1128/br.35.3.235-241.1971


OMS: «Classification of Omicron (B.1.1.529): SARS-CoV-2 Variant of Concern»
https://www.who.int/news/item/26-11-2021-classification-of-omicron-(b.1.1.529)-sars-cov-2-variant-of-concern


OMS: «Variantes preocupantes» VOC
https://actualidad.sld.cu/wp-content/uploads/2021/06/Captura-21.jpg

OMS: «Variantes de interés» VOI
https://actualidad.sld.cu/wp-content/uploads/2021/06/Captura-22.jpg

GISAID: «Clade and lineage nomenclature, March 2, 2021»
https://www.gisaid.org/references/statements-clarifications/clade-and-lineage-nomenclature-aids-in-genomic-epidemiology-of-active-hcov-19-viruses/

NEXTRAIN; «Updated Nextstrain SARS-CoV-2 clade naming strategy»
https://nextstrain.org/blog/2021-01-06-updated-SARS-CoV-2-clade-naming

CDC (Centro para el Control y la Prevención de Enfermedades, Gov.USA):»Clasificaciones y definiciones de las variantes del SARS-CoV-2″
https://espanol.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/variants/variant-info.html

Ministerio de Sanidad de España: Actualización de la situación de las variantes de SARS-Cov-2 de preocupación (VOC) y de interés (VOI)
https://www.mscbs.gob.es/profesionales/saludPublica/ccayes/alertasActual/nCov/documentos/COVID19_Actualizacion_variantes_20211018.pdf

La Farmacogenética

21 domingo Nov 2021

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Es la rama de la genética que estudia la acción de los medicamentos sobre las personas según sus genes.

. Ayuda a prescribir la medicación:

  • en función de las variantes genéticas
  • minimiza efectos adversos
  • aumenta la eficacia de los fármacos

Optimiza la respuesta terapéutica:

  • acorta el tiempo de tratamiento y reduce las estancias hospitalarias
  • reduce la toxicidad y mortalidad por reacciones adversas a los medicamentos e interacciones con otros medicamentos en gente polimedicada
  • reduce los costes económicos al aumentar la eficiencia
  • optimiza la salud y el bienestar del paciente

Los genes formados por ADN (ácido desoxirribonucleico) codifican para la síntesis de proteínas, el fármaco antes de llegar al órgano diana es: absorbido, metabolizado, transportado, degradado y excretado del interior del organismo. Todos estos procesos están mediados por proteínas que están condicionadas por los genes, si se origina una proteína distinta que interacciona con el fármaco, da lugar a una respuesta distinta.
Estas variaciones individuales en la respuesta a fármacos pueden deberse a:
a) factores endógenos: base genética, edad o sexo del paciente
b) factores exógenos: dieta, agentes xenobióticos (café, tabaco, alcohol, medicamentos, etc…)

En 1909, Garrod, fundador de la bioquímica genética, indica que las variaciones metabólicas se heredan a los descendientes.
En 1940 Ford define el «polimorfismo genético».
El término «farmacogenética» aparece en 1959 con el genetista alemán Vogel, ya anteriormente en 1957 Arno Motulsky ya había observado variaciones metabólicas y cambios genéticos.
En 1962 Kallow escribe la primera monografía.
En 1973 Vessell demuestra en gemelos que cambia el metabolismo de los fármacos, entre gemelos no idénticos frente a los idénticos.

Existen diferentes genes que están relacionados con medicamentos:
CYP2C9, VKORC1…………………………………………….anticoagulantes
CYP2C19………………………………………………………..anticoagulantes
CYP2D6, CYP2C9, CYP1A2, SLC6A4,HTR2A/C………….antidepresivos y epilepsia
DRD3, CYP2D6, CYP2C19, CYP1A2……………………….antipsicóticos
D4D4…………………………………………………………….trastorno déficit de atención
HLA-B1502……………………………………………………epilepsia

HLA-B*5701……………………………………………………infección por VIH
OPRM1………………………………………………………….opiáceos
SLCO1B1………………………………………………………..colesterol
TMPT…………………………………………………………….leucemia infantil, enfermedades autoinmunes

«El pasaporte genético» es una base de datos con la información genotípica del paciente, de importancia para prescribir un medicamento, ajustando la dosis de forma individual.

La prueba farmacogenética se hace con una muestra de sangre o saliva.
El análisis de los polimorfismos se complementa con un «Software» de interpretación de la farmacogenética.


En estudios llevados en grupos: los costes de evitar riesgos de complicaciones posteriores en el grupo con estudios genéticos (polimorfismos del gen CYP2C19) eran menores a los grupos sin genética que tuvieron que ser ingresados en hospitales.

Bibliografía:

Prior-González, Oscar Arturo et al.; «Farmacogenética y su importancia clínica: hacia una terapia personalizada segura y eficiente»,Medicina Universitaria, Elservier; Vol. 13. Núm. 50.páginas 41-49 (Enero 2011)
https://www.elsevier.es/es-revista-medicina-universitaria-304-articulo-farmacogenetica-su-importancia-clinica-hacia-X1665579611026775

Sociedad Española de Farmacogenómica y Farmacogenética
https://seff.es/

Hospital Gregorio Marañon: «Monitorización Farmacogenética»
https://www.comunidad.madrid/hospital/gregoriomaranon/profesionales/monitorizacion-farmacogenetica

RIBEF: Red Iberoamericana de Farmacogenética
http://www.redribef.com/

International Genome Project
http://www.genome.gov/

Adaptación del SARS-CoV-2

02 domingo May 2021

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El análisis filogenético de los coronavíridos (Coronaviridae) indican un nuevo linaje del subgénero Sarbecovirus dentro del género Betacoronavirus, son virus ARNm monocatenarios positivos (ARNmc+ o virus (+) ssRNA), no se replica usando ADN intermediario. Pertenecen al Grupo IV de la clasificación de Baltimore. Con más de 12 patógenos específicos de mamíferos y aves. El ARN es de simple hélice, sentido positivo de 27 a 31 kilobases, con superficies reunidas de 120 a 160 mm de diámetro. Ambos 5´y 3´terminales de genoma tienen una cubierta y un politracto (A) respectivamente.

Las mutaciones se producen en todos los organismos a medida que las células se replican. Los virus ARN mutan más deprisa, cuando el virus hace copias, la enzima que replica el genoma comete errores. La molécula de ADN esta formada por 4 bases: A, G, C y U. La sustitución de los aminoácidos que forman las proteínas superficiales del virus, pueden cambiar las características de propagación y su reacción ante medicamentos antivirales y vacunas.
Los virus de ARN suelen tener tasas más elevadas de mutación que los virus ADN, sin embargo; los coronavirus producen menos mutaciones que la mayoría de los virus ARN porque codifican una enzima que corrige errores cometidos durante la replicación. Incrementa en frecuencia una mutación.

El destino de la mutación esta determinado por la selección natural: si tiene ventaja competitiva respecto a la replicación viral: mejora la transmisión o esquiva la inmunidad; aumentará en frecuencia.
Las mutaciones se suelen producir en la «glicoproteina de pico» que media la unión a las células y es un objeto principal de los anticuerpos neutralizantes. Una mutación puede mejorar la adaptación del virus (unión a receptor) pero también puede perjudicarle si reduce la resistencia a los anticuerpos generados por el huésped.
La genética confirma que aunque los virus viven mutando, su frecuencia de mutación no es muy alta. Es un tipo de virus de ARN que utiliza sus propias enzimas para crear copias de genoma, muta y esa capacidad de mutación es su mayor peligro.

El genoma del virus está asociado con la proteína de la nuclecápside (N).

Esta formado por una cadena de RNA monocatenario de polaridad positiva (+ssRNA) de aproximadamente 30.000 pares de bases.


El genoma se puede dividir en 3 tercios:

  • Los dos primeros tercios (próximos al extremo 5´) codifican para el gen de la replicasa viral (constituido por dos ORF (ORF1a y ORF1b), al comienzo de la infección, se traducen en 2 poliproteínas pp1a y pp1ab, procesadas proteolíticamente para generar 16 proteínas no estructurales (nsps) implicadas en la replicación del genomal viral y en la transcripción del RNAm subgenómicos.

  • El último tercio del genoma (cercano al extremo 3´) codifica los genes de las 4 proteínas estructurales principales (proteína (S), proteína (M), proteína (E) y proteína (N) y los genes de las proteínas accesorias.


  • La nueva variante India esta detrás del auge de la pandemia en el sur de Asia(doble mutante del coronavirus la mutación L452R y la mutación E484Q) que le permiten acoplarse con mayor facilidad a las células, como antes fue la británica, subafricana (N501Y) y brasileña. Se ha expandido desde China a los demás continentes.

La teoría de Darwin de la evolución presentada en 1859 requiere variaciones hereditarias de la especie para adaptarse al medio. Se relaciona con las mutaciones del gen, con efectos hereditarios, así con cambios causados en nuevos alelos con fenotipos nuevos podemos identificar el gen. Como las mutaciones son deletéreas, una mutación demasiado frecuente supondría una desventaja para los individuos que la sufriesen. Una tasa de mutación demasiado baja no aporta novedades ventajosas adaptativas para el avance evolutivo en condiciones nuevas, las velocidades de mutación suelen ser óptimas para el organismo.
Todos los organismos tienen aproximadamente la misma frecuencia de mutación por replicación, tanto si son grandes como si son pequeños. La tasa de mutación del genoma como un todo consiste en la suma de las tasas de mutación de todos los genes.


N: número total de genes
U: Tasa de mutación de todos los genes juntos
u: genes aislados con tasa de mutación
N= U/u
Drake ha estimado una tasa de mutación por par de bases mucho mayor para genes particulares de los virus que de las bacterias. No da diferencia significativa si se tiene en cuenta que los números de pares de bases son mayores en las bacterias que en los virus.

CEPA: es cuando los cambios en la virulencia tienen diferentes propiedades biológicas hasta ahora SARS-CoV-2 tiene diferentes secuencias de genomas pero las mismas propiedades biológicas, son la misma cepa.


VARIANTE: cuando los virus tienen varias mutaciones que hacen que se vayan agrupando en ramas filogenéticas.


TASA DE MORTALIDAD: se toma como referencia la población total.


TASA DE LETALIDAD: solo se tiene en cuenta las personas afectadas por la enfermedad.


TASA DE MUTACIÓN: frecuencia de más mutaciones en un solo gen u organismo a lo largo del tiempo.


LA TASA DE MUTACIÓN ALTA: aumenta el número de mutaciones perjudicales o deletereas de los individuos. Cada especie tiene una «tasa de mutación» que ha sido modulada por la «seleccion natural» para enfrentarse a la estabilidad de cambio en el ambiente.
Las tasas de mutación espontáneas son 10 elevado a -5 o 10 elevado a -6 por gen y generación.

Bibliografía:


International Committee on Taxonomy of Viruse: ICTV: «Coronavirus»
https://talk.ictvonline.org/search-124283882/?q=coranovirus#gsc.tab=0&gsc.q=coranovirus&gsc.page=1

Nuno, Rodrigues Faria, “COVID-19 complete virus genomes,” University Oxford, United Kingdom- Univ. Sao Paulo, Brasil, Virological.org 2020
http://virological.org/t/first-cases-of-coronavirus-disease-covid-19-in-brazil-south-america-2-genomes-3rd-march-2020/409

OMS: «Tasa de letalidad COVID-19 «
https://www.who.int/bulletin/volumes/99/1/20-265892-ab/es/

GISAID
https://www.gisaid.org/


Drake, J.W. , “Comparative rates of spontaneous mutation”. Nature., 1969


Strickberger, Monroe W.“Genética” Universidad de Missouri. Ed. Omega, 1978

Mendel’s «herediatario factors»

08 lunes Feb 2021

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The Austrian monk Gregor Mendel (1822–1884) laid the foundations for genetics with his pea experiments.
He was an innovator in using mathematics in biology. His contemporary biologists did not recognize the importance of his work because his findings were against popular ideas of inheritance. In 1800 the idea of «the inheritance of mixture» was admitted: a model in which inheritance is in the form of a mixture of the characteristics of parents to their descendants.

This model did not explain what happened when Mendel crossed a low and high pea plant, obtaining only tall plants or because «self-fertilisation» produced the 3:13:13 ratio of tall and low plants in the next generation.
According to the «mixing model», the descendants were to be of medium height and if there was «self-fertilisation» the descendants must also be of medium height.


It was in 1900 that his work was rediscovered and the chromosomal basis of inheritance was seen: Mendel’s «herediatario factors» were carried on chromosomes.

On February 8, Mendel presented the results of his experiments with nearly 30,000 peas at the Society of Natural History in Brünn (Moravia), proposing his «heritage model«:

  • one version of a factor (the dominant form) could mask the presence of another version (the recessive form)
  • the two mated factors are separated during gamete production, so that each gamete (waitmatocytoid or egg) randomly received only one factor.
  • factors that controlled different characteristics were inherited independently of each other.
La imagen tiene un atributo ALT vacío; su nombre de archivo es mendel-generations-ok.jpg

In 1866 Mendel published his observations and his model of inheritance, with the title «Experiments on plant hybridization«, with his articles: – «Law of Segregation» and «Law of Independent Assortment«.

Mendel, after finishing college, joined st. Thomas Augustinian Abbey in Brno, where he taught courses in physics, botany and natural sciences at high school and university. He began his decade-long research project in 1856 to investigate inheritance patterns.um


He conducted his experiments with garden peas: «Pisum sativum» as a «model system» since peas have a fast life cycle and produce many seeds, can self-fertilisation and plants are easy to cross.

Bibliography:

Mendel Web: «Gregor Mendel»
http://www.mendelweb.org/

Mendel, Gregor; «Experiments in plant hybridization», meetings of the Brünn Natural History Society; Read at the February 8th, and March 8th, 1865,
Mendel, Gregor. 1866. Versuche über Plflanzenhybriden. Verhandlungen des naturforschenden Vereines in Brünn, Bd. IV für das Jahr
1865, Abhandlungen, 3–47
http://www.esp.org/foundations/genetics/classical/gm-65.pdf

R. A. Fisher, M.A.; Sc.D., F.R.S., «Has Mendel´s work been rediscovered?»;
Reproduced from the Annals of Science, v. 1: 115-137 (1936) 144
Galton Professor of Eugenics, University College, London.
https://digital.library.adelaide.edu.au/dspace/bitstream/2440/15123/1/144.pdf

La teoría de la síntesis moderna o el Neodarwinismo

04 viernes Sep 2020

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Las especies del planeta Tierra: plantas, animales, bacterias y virus se han desarrollado durante millones de años desde que se poblaron los mares. El proceso de extinción y especiación ha sido continuo: Darwin con su “selección natural” nos enseña como hay una adaptación al medio en un proceso continuo y gradual; Mendel «la herencia de los caracteres adquiridos» y Dobzhansky «la evolución genética de las poblaciones». Dobzhansky genetista ruso-estadounidense publica en 1937 su obra “Genética y el origen de las especies”: “nada tiene sentido en biología si no es bajo la luz de la evolución”.  en su obra introduce la teoría de “la síntesis moderna” que aglutina: los genes y la selección natural en la genética experimental de las poblaciones.

La observación de registro fósil muestra periodos de estabilidad evolutiva con otros de evolución rápida, así paleontólogos como S. Gould (1980) y S.M. Stanley (1979) proponen el “modelo de los equilibrios intermitentes”.

No todo es estático, existe un proceso ESPECIACIÓN:  proceso mediante el cual una población da lugar a otras poblaciones, aisladas de la población anterior y entre sí. Se produce de dos maneras diferentes:

  1. Evolución filética: como consecuencia de una acumulación de cambios genéticos
  2. Evolución cladogénesis: por divergencia de poblaciones en un periodo largo o corto de generaciones

La EXTINCIÓN: es lo contario de la especiación

El concepto del proceso EVOLUTIVO, se puso en marcha con Charles Darwin y Alfred R. Wallace en 1858, con el concepto de “selección natural”, que fue complementado por Gregor Mendel con sus estudios sobre la herencia genética, con la transmisión de los caracteres genéticos. En los años 30 Fisher, Haldane y Wright aportan modelos matemáticos desarrollando: “Teoría Sintética de la Evolución o teoría Neodarwinista” también conocida como: nueva síntesis, síntesis moderna, síntesis evolutiva, teoría sintética, síntesis neodarwinista o neodarwinismo.

Los principios de la “síntesis moderna” establece que la variación genética de las poblaciones surge por azar mediante la mutación y la recombinación, la evolución así se produce por deriva genética, flujo genético y selección natural. Los cambios graduales y la selección natural sobre ellos son el mecanismo principal del cambio evolutivo.

La teoría sintética supone la integración de la selección natural de Charles Darwin y la teoría genética de Gregor Mendel, uniendo ramas de la biología como genética, citología, botánica y paleontología. Con Thomas Hunt Morgan que estudio la mosca del vinagre o Drosophila melanogaster se produce una cohesión entre la biología experimental y la evolución; entre la genética mendeliana, la selección natural y la teoría cromosómica de la herencia.  Ronald Fisher con su artículo “The Correlation Between Relatives on the Supposition of Mendelian Inheritance” (1918) unifica” la herencia mendeliana” (modelo estadístico) con el modelo de “la selección natural”, la variación continua puede ser resultado de muchos loci discretos, punto inicial de la síntesis.

Un alumno de Morgan Theodosius Dobzhansky genetista ruso-estadounidense, fue el primero en aplicar la teoría cromosómica de Morgan y la matemática de la genética de poblaciones, su obra “Genetics and the Origin of Species” en 1937; es considerado el primer trabajo maduro del neodarwinismo. Aborda temas como la diversidad, leyes de la herencia, mutación, selección natural y la especiación. Extendió la teoría sintética de la evolución a la especiación.

Bibliografía:

Dobzhansky, Theodosius; “Genética y el origen de las especies”, Círculo de lectores, 1979

Dobzhansky; Theodosius; “La base genética de la Evolución” 1959; Investigación y Ciencia, Facetas de la genética, 1978

Universidad Complutense de Madrid. Genética Evolutiva; “Especiación”https://www.ucm.es/data/cont/media/www/pag-56185/26e-Genética%20Evolutiva.-Especiación.pdf

Alonso, Luis; “Darwiniana”. Teorías que conforman la biología evolutiva. Investigación y Ciencia. Libros, abril-2016

https://www.investigacionyciencia.es/revistas/investigacion-y-ciencia/en-busca-del-planeta-x-669/darwiniana-14087

Arsuaga, Juan Luis; “El reloj de Mr. Darwin”; Temas de hoy; 2009

Western Bloting

05 domingo Jul 2020

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Western Blot, inmunoblot o electrotransferencia, es una técnica de laboratorio usada en biología celular o molecular para estudiar proteínas, desarrollada en la Universidad de Stanford en 1975 por un biólogo molecular británico Edwin Southern.

Los principales componentes de cualquier tipo celular son las proteínas, los lípidos, los hidratos de carbono, el ADN y el ARN. Las proteínas desempeñan muchas funciones en el organismo: estructural, metabólica, transducción de señal, defensa, movimiento, transporte, comunicación, reconocimiento y almacenamiento.

Debido a las múltiples funciones de las proteínas una alteración ocasiona una enfermedad, así el Western blot es una de las técnicas más usadas en el estudio de la biología molecular cuando queremos medir si una proteína específica se expresa en la muestra de un tejido entero o de un cultivo celular.

Imprescindible en biología molecular, la bioquímica, la biotecnología o la inmunología, se usa para detectar enfermedades.

En palabras de Lawrence C. Brody, Ph.D. (Senior Investigator, National Human Genome Research Institute NIH USA.gov) “podemos preguntarnos si la proteína de interés se expresa en la muestra y tener una idea de la concentración, asi como la composición y el tamaño de la proteína”, Dr. Lawrence Brody estudia los componentes hereditarios de las enfermedades humanas, interesado en las mutaciones genéticas que guían perturbaciones en las vías metabólicas y causan desordenes tales como cancer o defectos de nacimiento.

El método implica:

  1. Electroforesis en gel: para separar las proteínas de la muestra
  2. Transferencia de las proteínas separadas del gel a la superficie de una membrana (generalmente de nitrocelulosa o de PVDF).
  3. Exposición de la membrana a un anticuerpo específico contra la proteína que queremos estudiar

Se detecta con un marcador radiactivo o químico.

Las muestras se toman de un cultivo celular o de un tejido. Las células se lisan mediante uno de estos dos métodos:

  1. Mecánico: el tejido se introduce en un buffer de extracción, luego se homogeneiza en una licuadora y luego se centrifuga para obtener las proteínas en el sobrenadante.
  2. Detergentes: sales o tampones. Añadiendo inhibidores de proteasas y fosfatasas para evitar la digestión de las proteínas.

Para detectar dónde está la proteína se pueden usar enzimas que catalizan la transformación de un sustrato soluble en un “producto insoluble”, así vemos donde está la proteína al aparecer una mancha, usando peroxidasa de rábano (HRP) o una fosfatasa alcalina.

Otro método es usar un enzima que cataliza una reacción quimioluminiscente, así la peroxidasa cataliza la oxidación de luminol en presencia de peróxido de hidrógeno, generándose luz.

Esta técnica “Western blot” sirve para diagnosticar enfermedades infecciosas, como anticuerpos anti-VIH en una muestra de suero humano, en encefalopatía espongiforme bovina, en la enfermedad de Lyme. En veterinaria para confirmar la presencia del FIV en gatos.

Bibliografía:

 Lawrence C. Brody, Ph.D.

https://irp.nih.gov/pi/lawrence-brody

https://www.genome.gov/staff/Lawrence-Brody-PhD

Ma, Hongbao; “Western Blotting Method”, The Journal of American Science (Department of Medicine, Michigan State University, EE. UU) 2(2): 23-27. 2006

https://studylib.net/doc/7656960/western-blotting-method—the-journal-of-american-science

Mahmood, Tahrin; Yang, Ping-Chang; “Technique, Theory and Trouble Shooting”, North American Journal of Medical Sciences. Sep 4(9):429-434. 2012

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3456489/

Towbin, H.; Stachelin, T; Gordon, J. “Electrophoretic transfer of proteins from polyacrylamide gels to nitrocellulose sheets: procedure and some appli-cations”. Proc Natl Acad Sci U S A. 76(9):4350-4. 1979

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/388439/

Análisis de proteínas Ecogen- Advansta

http://www.ecogen.com/upfiles/A56009.pdf

Covid-19: caracterización genética

07 sábado Mar 2020

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CoronaVirusSpike ok

Johns Hopkins CSSE Coronavirus COVID-19 Global Cases
https://gisanddata.maps.arcgis.com/apps/opsdashboard/index.html#/bda7594740fd40299423467b48e9ecf6
La epidemia de COVID-19, conocida como “epidemia por coronavirus de Wuhan”, provocada por el virus SARS-CoV-2, es un brote epidémico empezado el 1 de diciembre de 2019.
El genoma estuvo disponible el día 10. Se trata de un nuevo coronavirus del grupo 2B, de la misma familia que el SARS, por lo que se denomina SARCoV2. La enfermedad se llama “COVID-19”.

 
Está emparentado con coronavirus de murciélagos. La genética confirma una aparición reciente: a primeros de diciembre. Aunque los virus viven mutando, su frecuencia de mutación no es muy alta.
Es un tipo de virus de ARN que utiliza sus propias enzimas para crear copias de genoma, muta, y sea capacidad de mutación es, potencialmente, su mayor peligro.

 
El proceso que compara secuencias genéticas se denomina “caracterización genética”. Es importante:
– Para determinar la relación genética con otros virus que tienen un grado de similitud.
– Monitorear cómo evolucionan los virus.
– Identificar cambios genéticos que afectan a las propiedades del virus: propagación, enfermedades de mayor gravedad o desarrollo de resistencias a medicamentos antivirales.
– Evaluar el grado de efectividad de las vacunas.
– Monitorizar cambios genéticos que propicien infecciones interespecíficas.
– Permite tomar decisiones públicas en casos de infección generalizada.

 

 

Los virus ARN tienen más tendencia a mutar, pero la mayoría de las mutaciones son perjudiciales para el virus, solo un pequeño porcentaje pueden hacerlo más patógeno o virulento, no se prevé que mute como el virus de la gripe, aunque su virulencia estaría más cerca de ésta.
Los datos de genomas completos son esenciales para el desarrollo de vacunas y de tests diagnósticos e interesante para conocer la dispersión del virus y para detectar mutaciones, estamos en etapas iniciales de investigación:

 

 

a) ESTRUCTURA GENÉTICA DEL VIRUS
Científicos chinos de la Academia Científica de China y la Universidad de Pekín estudiaron el cambio genético en los primeros infectados, detectando dos mutaciones:
– S-cov: cercanía más estricta con el tipo de coronavirus relacionado con los murciélagos y menos contagioso.
– L-cov: más contagioso y más destructivo contra el sistema respiratorio de humanos
– Hablan de que haya la probabilidad de existir una tercera mutación.
Estas mutaciones las relacionan con las condiciones ambientales y de la persona contagiada, también advierten que pueden aparecer más mutaciones al expandirse en todo el mundo el nuevo coronavirus.

 
También se ha descifrado la secuencia genética del coronavirus en Brasil-Oxford, realizado por el Instituto Adolfo Lutz de Brasil en colaboración con el Instituto de Medicina Tropical de la Universidad de Sao Paulo (USP) y la Universidad de Oxford. Identificándose tres mutaciones con respecto a la cepa de referencia de la ciudad china de Wuhan.

 
También han descifrado el genoma completo del Covid-19 en México, el INDRE (Instituto Nacional de Diagnóstico y Referencia Epidemiológica) junto con científicos de la UNAM (Universidad Nacional Autónoma de México)

 

 

b) MAPA 3D PARTE DEL CORONAVIRUS
La Universidad de Texas en Austin y el Instituto Nacional de Salud de Estados Unidos han creado el primer mapa 3D a escala del coronavirus, fundamental para el desarrollo de una vacuna y medicamentos antivíricos para combatir la enfermedad, coordinado por Jason McLellan, ya habían trabajado antes con las estructuras proteicas del SARS-cov (síndrome agudo respiratorio severo) y el MERS-cov (síndrome respiratorio de Oriente Próximo) para desarrollar vacunas. Usando la molécula como una “sonda” para aislar los anticuerpos producidos por pacientes que están infectados y se han recuperado con éxito.

La búsqueda de la mutación génica se ha orientado a la detección de alelos que producen fenotipos nuevos.

 
La teoría de Darwin de la evolución presentada en 1859 requiere variaciones hereditarias de la especie para adaptarse al medio. Se relaciona mutaciones del gen, con efectos hereditarios, así con cambios causados en nuevos alelos con fenotipos nuevos podemos identificar el gen. Como las mutaciones son deletéreas, una mutación demasiado frecuente supondría una desventaja para los individuos que la sufriesen. Una tasa de mutación demasiado baja no aporta novedades ventajosas adaptativas para el avance evolutivo en condiciones nuevas,  las velocidades de mutación suelen ser las óptimas para el organismo.

 
Todos los organismos tienen aproximadamente la misma frecuencia de mutación por replicación, tanto si son grandes como si son pequeños. La tasa de mutación del genoma como un todo consiste en la suma de las tasas de mutación de todos los genes.
N: número total de genes
U: tasa de mutación de todos los genes juntos
U: genes aislados con tasa de mutación

N: U/u

Drake ha estimado una tasa de mutación por par de bases mucho mayor para genes particulares de los virus que de las bacterias. No da diferencia significativa si se tiene en cuenta que los números de pares de bases son mayores en las bacterias que en los virus.

 

La secuenciación de genomas, revela la secuencia de los nucleótidos en un gen, Todos los virus coronavirus constan del ARN de cadena simple a diferencia del ADN de cadena doble. Los genes del ARN están constituidos por cadenas de nucleótidos que están unidas entre sí y cifradas por las letras A, C, G y U (adenina, citosina, guanina y uracilo). La comparación de la composición de nucleótidos en el gen de un virus con el orden de los nucleótidos de otro gen puede demostrar ciertas variaciones entre los distintos virus. La sustitución de los aminoácidos que forman las proteínas superficiales del virus, pueden cambiar las características de propagación y su reacción ante medicamentos antivirales y vacunas.

Genomica coronavirus ok

El análisis filogenético de los coronavíridios (Coronaviridae) conforma un nuevo linaje del subgénero Sarbecovirus dentro del género Betacoronavirus, son virus ARN monocatenarios positivos (ARNmc+ o virus (+) ssRNA), no se replica usando ADN intermediario. Pertenecen al Grupo IV de la clasificación de Baltimore. Con más de 12 patógenos específicos de mamíferos y aves. El ARN es de simple hélice, sentido positivo de 27 a 31 kilobases, con superficies reunidas de 120 a 160 nm de diámetro. Ambos 5´y 3´terminales de genoma tienen una cubierta y un politracto (A) respectivamente.

 

International Committee on Taxonomy of Viruse: ICTV: Coronavirus
https://talk.ictvonline.org/search-124283882/?q=coranovirus#gsc.tab=0&gsc.q=coranovirus&gsc.page=1
Xiaolu Tang et al.; “On the origin and continuing evolution of SARS-CoV-2”, National Science Review, 2020
https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwaa036/5775463?searchresult=1

 

Wrapp D, Wang N, Corbett KS, Goldsmith JA, Hsieh CL, Abiona O, Graham BS, McLellan JS, “Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation”; Science. 2020
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/32075877

 

Nuno, Rodrigues Faria, “COVID-19 complete virus genomes,” University Oxford, United Kingdom- Univ. Sao Paulo, Brasil, Virological.org 2020
http://virological.org/t/first-cases-of-coronavirus-disease-covid-19-in-brazil-south-america-2-genomes-3rd-march-2020/409

 

Global Initiative on Sharing All Influenza Data
https://www.gisaid.org/

 
Diez Izquierdo, Laura et al; “Nuevo coronavirus 2019-nCoV” Informe técnico Ministerio de Sanidad, Equipo CCAES, 2020

 

Drake, J.W. , «Comparative rates of spontaneous mutation». Nature., 1969

 

.Strickberger, Monroe W.«Genética» Universidad de Missouri. Ed. Omega, 1978