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Darwinismo evolutivo de los virus

21 Sábado Nov 2020

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Como enunció Charles Darwin: la evolución procede gradualmente de pequeños cambios hereditables (mutaciones). Muchas de las especies actuales provienen de especies anteriores, la diferencia existente en los virus actuales hace pensar que hubo más de una forma posible de origen de los virus.

“La biología evolutiva” y la virología estudian la evolución y el origen de los virus. Son muy antiguos en la historia de la vida, proteínas de la cápsida hace pensar que son anteriores al LUCA (último antepasado común universal de la vida celular), al afectar a los distintos dominios de la vida: plantas y animales indican que provienen de linajes celulares extintos o de la multiplicación de genomas virales.

Los virus son “agentes infecciosos” microscópicos acelulares que solo pueden replicarse en el interior de células de otros organismos. Tienen en su interior material genético: ADN o ARN, rodeado de estructura proteica que es la “cápsida”. Infectan a animales, hongos, plantas, proteínas y bacterias. El origen se sitúa en 4.000 millones de años.

En la clasificación taxonómica:

  • DUPLODNAVIRIA: virus de ADN, bicatenario, con proteína exclusiva de la cápsida HK97-MCP
  • MONODNAVIRIA: virus de ADN, endonucleasa de la superfamilia HUH y una proteína Rep.
  • RIBOVIRIA: virus de ARN y virus retrotranscritos
  • VARIDNAVIRIA: virus de ADN bicatenario, proteína en rollo de gelatina dentro de la cápsida.

La forma de vida es “autónoma” tienen una forma de sostenimiento propia de la adaptación Darwiniana, con propiedades dinámicas como son: metabolismo, autoreproducción y mutabilidad. La transición de “inanimado” a “animado” está marcada por rasgos de un modelo evolutivo dinámico:

Autoorganización de la interacción con la población e interdependencia molecular

Especies con propiedades emergentes: propiedades funcionales nuevas (Ghadiri, 1998)

“Cuasiespecies víricas” son virus con ácido ribonucleico (RNA) que han evolucionado a variantes distintas pero relacionadas genéticamente, son los más abundantes en la biosfera asociados a gran número de enfermedades del hombre, animales y plantas. La dinámica de las cuasiespecies permite a los virus sobrevivir en los animales que parasitan y responder a factores externos que intentar frenar la multiplicación. (Domingo, 2000)

Hay 3 teorías sobre el origen de los virus (Krupovic, 2019):

  1. Los virus vienen de células de pequeño tamaño que parasitan a células más grandes.
  2.  Evolución a partir de fragmentos de ADN o ARN que escaparon de genes de un organismo más grande
  3. Evolucionaron a partir de moléculas complejas y ácidos nucleicos.

En la historia de la vida hay “transiciones en la evolución” hace que se generen nuevas entidades biológicas, con nuevos niveles de organización. La mayor transición en la evolución incluye el origen de los procariotas y las células eucarióticas. (Koonin, 2016)

El camino de lo no vivo a lo vivo por

– la formación de moléculas “autorreplicantes” (replicadores)

– autoordenación de éstas en redes cinéticas

– comienzo de la selección natural molecular

Pasa por 4 procesos por los que la materia inanimada se convierte en viva: replicación, mutación, descomposición y agotamiento de los sustratos. Eigen en 1979 publicó “The Hypercycle”: principios naturales de autoorganización, con distribución Darwiniana de “cuasiespecies” a través de la estibilizacióin de sus genes mutados divergentes. (Eigen, 1979)

Bibliografía:

Ghadiri M.R. (1998) “Self-Organized Autocatalytic Chemical Networks and Molecular Ecosystems: Do They Provide the Experimental Tools for Modeling the Transition from Inanimate to Animate Chemistry?”  In: Diederich F., Künzer H. (eds) Recent Trends in Molecular Recognition. Ernst Schering Research Foundation Workshop, vol 26. Springer, Berlin, Heidelberg.

https://doi.org/10.1007/978-3-662-03574-0_11

E. Domingo, E. Baranowski, J.I. Nunez, C.M. Ruiz-Jarabo, S. Sierra, N. Molina & F. Sobrino “Cuasiespecies y evolución molecular de virus” Centro de Biología Molecular “Severo Ochoa”, Universidad Autónoma de Madrid, Cantoblanco, 28049 Madrid, España; Centro de Investigación en Sanidad Animal, Instituto Nacional de Investigaciones Agrarias, Ctra.Algete-ElCasar, Km. 6,5, 28130 Valdeolmos, España; Rev. sci. tech. Off. int. Epiz., 2000, 19 (1https://www.oie.int/doc/ged/D9287.PDF

Mart Krupovic, Valerian V. Dolja & Eugene V. Koonin; “Origin of viruses: primordial replicators recruiting capsids from hosts” Nature Reviews Microbiology volume 17, pages449–458(2019)

Eugene V. Koonin; “Viruses and mobile elements as drivers of evolutionary transitions”Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2016 Aug 19; 371(1701): 20150442.doi: 10.1098/rstb.2015.0442 PMCID: PMC4958936  PMID: 27431520

Eigen, M., Schuster, Peter; “The Hypercycle, A principle of Natural Self-Organization”, Ed. Springer, 1979

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

Vida, la gran historia

06 Viernes Sep 2019

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La vida surgió cuando se dieron las condiciones apropiadas. Primero fueron simples compuestos orgánicos; después, organismos unicelulares, luego los pluricelulares, vegetales y animales.

 

evolucion 3

 
La evolución humana u hominización, es el proceso de evolución biológica de la especie humana desde sus primeros eslabones hasta la actualidad (genética, antropología física, paleontología, estratigrafía, geocronología, arqueología y lingüística).

libro arsuaga

 
¿quiénes somos? ¿de dónde venimos? ¿qué hacemos aquí? ¿qué nos ha creado?
En su nuevo libro. “Vida, la gran historia” Juan Luis Arsuaga; da respuesta a estas preguntas desde el origen del cosmos hasta el origen de la vida.
Aporta las informaciones que han pensado los diferentes genios. El lector decide por sí mismo si cada paso de la historia humana es algo que tenía que suceder o pudo no haber ocurrido nunca. Es un viaje desde la aparición de la vida en la Tierra hasta hoy, desde hace 4.000 millones de años:
– Historia de la evolución
– La raza humana
– Patrones del mecanismo evolutivo
– Dirección de avance de la evolución
El autor traza una auténtica historia de la vida que culmina con la pregunta: ¿Por qué estamos aquí?

 
Juan Luis Arsuaga es científico, profesor y paleontólogo español. Doctor en Ciencias Biológicas y catedrático de Paleontología por la Universidad Complutense de Madrid, dirige el Centro UCM-ISCIII de Evolución y Comportamientos Humanos. Co-dirige en las excavaciones en la Sierra de Atapuerca (Burgos) y ha sido galardonado con el Premio Príncipe de Asturias de Investigaciones Científica y Técnica en 1997. Es director científico del Museo de la Evolución Humana en Burgos.

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El estudio de la historia de la Tierra se basa en el análisis de las capas superiores y los restos de fósiles que en ellas se encuentran. La ciencia que lo estudia se llama paleontología.
Jacques L. Monod Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1965, en sus obras sobre el origen de la vida, sostiene la idea de que la vida surgió por un accidente químico, un evento de “probabilidad cero” irrepetible: “somos simplemente agentes químicos secundarios en un majestuoso, pero impersonal drama cósmico”.

 
Para que una nueva especie emerja, se debe de producir una separación entre las poblaciones:
a) Física: barrera natural
b) Ecológica: alimentación, reproducción

 

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Durante la última época glacial, muchas poblaciones de animales en Europa quedaron geográficamente separadas al refugiarse en regiones más cálidas, esas poblaciones diferentes adquirieron algunas variantes genéticas propias de cada una de ellas.
Al producirse con el paso del tiempo cambios en el ADN de diferentes poblaciones hacen que poblaciones separadas no puedan cruzarse: originando especies diferentes.

 
Así hay dos tipos de evolución:
– Microevolución: cambios evolutivos dentro de las poblaciones
– Macroevolución: cambios evolutivos por encima del nivel de especie

 

 

Si la historia de la Tierra desde su origen la reducimos a un día, los humanos evolucionamos de otros mamíferos hace unos segundos.
Los fósiles antecesores del hombre se reparten entre los géneros: Australopitecos y Homo, de hace unos 5 millones de años. El estudio del ADN y las proteínas sanguíneas de los monos africanos con los del hombre indican que la separación de los chimpancés y los gorilas sucedió en un estadio tardío de la evolución.

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Darwin definió la evolución como “descendencia con modificación”, las especies cambian a lo largo del tiempo, dan origen a nuevas especies y comparten un ancestro común.

 

Charles Darwin
“El origen de las especies” publicado en 1859, es considerado un trabajo fundamental en ciencia y la base de la teoría biológica evolutiva. El viaje de Darwin alrededor del mundo a bordo del Beagle entre 1831 y 1836 recopiló flora y fauna y observó la naturaleza. Obra base del darwinismo.

 
El Darwinismo es un término con el que se describen las ideas de Charles Darwin, en relación a la evolución biológica por “selección natural”. En el darwinismo hay tres ejes teóricos que explican distintos aspectos de la realidad biológica:
a) El transformismo: las especies van cambiando sus características a lo largo del tiempo de una manera gradual.
b) Diversificación de las especies: por adaptación a ambientes o modos de vida diferenciados, ramificándose, así las especies tienen un origen común o un antepasado común (filogenia).
c) Adaptación al ambiente: que se produce por la selección natural mediante la variabilidad natural hereditaria de los individuos de una especie y mediante la tasa diferencial del éxito reproductivo.

 

 
Para los científicos actuales los cambios evolutivos son dirigidos por muchos factores, no solo por la selección natural:
– Mutaciones
– Migración
– Azar

 

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Darwin sitúa la especie humana actual dentro de la evolución biológica de la “selección natural” y la “selección sexual”. Se dio cuenta que los animales de especies modernas descendían de un “antepasado común”.

 
Theodosius Dobzhansky un genetista ruso (1900) fundó “la síntesis evolutiva moderna”. Estudiando la mosca de la fruta (Drosophila). Descubrió una especie existente con mejores adaptaciones al medio. Llegando a la conclusión que “la raza humana” está condicionada por la herencia, pero nunca por encima de las condiciones ambientales.

 
Teilhard de Chardin, jesuita, paleontólogo y filósofo francés unió: ciencia, religión y filosofía. Proyectando una evolución después del ser humano que avanza hacia Dios. Sus preguntas son:
¿Cómo se ha ido organizando el universo para producir al hombre?
¿Qué vendrá cuando se consuma la hominización?

 

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Las transformaciones físicas por las que el género Homo tuvo que pasar, las denominamos “proceso de hominización”:
– Posición erguida
– Bipedismo
– Aumento del tamaño del cerebro
– Lenguaje

 

craneos 1

 

craneos 2

 

craneos 3

 
Bibliografía:

• Juan Luis Arzuaga; “Vida, la gran historia: Un viaje por el laberinto de la evolución. Ed. Destino. 2019
• Mark B. Adams; “The Evolution of Theodosius Dobzhansky”; Princeton University Press, 2014.
• Gerardo Anaya Duarte; “El pensamiento Ético de Theilard de Chardin”; Universidad Iberoamericana; México, 1994
• Charles Darwin; “El origen de las especies”, Colección Austral. Espasa Calpe.1988
• Jacques Monod; “El azar y la necesidad”, Ed. TusQuets. 2016

 

Links relacionados:

 

• Museo evolución Humana
http://www.museoevolucionhumana.com/

 

• National Geographic: Charles Darwin el padre de la teoría de la Evolución
https://www.nationalgeographic.com.es/historia/actualidad/charles-darwin-el-padre-de-la-teoria-da-la-evolucion_7971/5