Un grupo internacional de científicos ha logrado identificar 126 secuencias de proteínas distintas a partir de un hueso de de un mamut lanudo (Mammuthus primigenius) de 43.000 años de edad. El estudio, publicado en el Journal of Proteome Research, es el primero en la identificación de secuencias de proteínas prehistóricas lo que podría ser utilizado para ayudar a identificar las especies, las relaciones evolutivas, e incluso tal vez, las enfermedades antiguas. Por lo tanto, el análisis proteómico podría ser utilizado como una alternativa al análisis del ADN ya que en las muestras fósiles el material genético es demasiado lábil.

Las secuencias de proteínas han sido previamente publicadas a partir de los fósiles de los dinosaurios, incluyendo un Tiranosaurio rex de 68 millones de años, y un Tiranosaurio hadrosaur de 80 millones de años, pero los resultados han sido objeto de controversia. Además, estos y otros estudios han identificado una o muy pocas proteínas antiguas de las proteínas más abundantes del hueso, como el colágeno.

Estos autores pensaban que era posible hacerlo mejor, por lo que trabajaron con las últimas técnicas de espectrometría de masas para estudiar las muestras de un fémur de mamut encontrado en estado congelado en Yakutia, Rusia, en el año 1993.

Este estudio es muy  importante porque es el primero en recuperar un gran número de proteínas antiguas.

Además de colágeno, el equipo identificó una gama de proteínas implicadas en la matriz extracelular del hueso y varias proteínas de la sangre, incluyendo la albúmina. Los investigadores están particularmente entusiasmados por la albúmina porque, a diferencia de colágeno, su secuencia de aminoácidos varía mucho entre las especies, por lo que su secuencia podría ser capaz de ser utilizada para identificar especies o para estudiar las relaciones filogenéticas.

Como era de esperar, las secuencias más estrechamente relacionados con las proteínas del mamut fueron las de los elefantes, pero los investigadores vieron algunas diferencias. Por ejemplo, tenía diferentes aminoácidos en dos lugares en comparación con los elefantes africanos (Loxodonta africana) y asiáticos (Elephas maximus) de hoy dia.

Las secuencias de proteínas no proporcionan tanta información como el ADN, pero que son más estables, por lo que los investigadores esperan que puedan permanecer en muestras antiguas, incluso después de que el ADN se ha degradado.

Por lo tanto la proteómica de muestras antiguas podría proporcionar información sobre la función de las proteínas que no está contenida en el ADN de un animal, e incluso al menos en teoría, usarse para buscar signos de mutaciones que podrían indicar la presencia de enfermedades antiguas.

Referencia

Enrico Cappellini, Lars J. Jensen, Damian Szklarczyk, Aurélien Ginolhac, Rute A. R. da Fonseca, Thomas W. Stafford Jr.Steven R. Holen, Matthew J. Collins, Ludovic Orlando, Eske Willerslev, M. Thomas P. Gilbert, and Jesper V. Olsen. Proteomic Analysis of a Pleistocene Mammoth Femur Reveals More than One Hundred Ancient Bone Proteins. Journal of Proteome Research 2012 11 (2), 917-926.

Investigadores de la Universidad Estatal de Michigan (MSU) han demostrado cómo un nuevo virus evoluciona en pocas semanas, arrojando luz sobre lo fácil que puede ser para las enfermedades obtener mutaciones que las favorezcan. Los científicos demostraron por primera vez cómo el virus llamado “Lambda” evolucionó mutando para encontrar una nueva forma de atacar a las células huésped de la bacteria Escherichia coli.

Los hallazgos aparecen en la edición actual de la prestigiosa revista Science.

Este virus infecta a las bacterias, en particular, la bacteria Escherichia coli. Aunque el fago lambda no es peligroso para los seres humanos, esta investigación demuestra cómo los virus evolucionan nuevas características complejas y potencialmente mortales.

Los científicos descubrieron que en tan sólo 15 días, habían virus usando una nueva molécula, un canal en E. coli conocido como OmpF. Nunca antes había sido reportado que el fago lambda utilizara este canal para penetrar la bacteria.

Es sorprendente ver lo rápido que el fago lambda desarrolló esta nueva función, esta capacidad de atacar y entrar en la célula a través de un nuevo receptor. Incluso cuando volvieron a realizar el experimento evolutivo, ocurrió lo mismo una y otra vez.

Este documento sigue las noticias recientes de que los científicos en los Estados Unidos y los Países Bajos produjeron una versión mortal de la gripe aviar. A pesar de que la gripe aviar se encuentra a sólo cinco mutaciones de convertirse en transmisible entre los seres humanos, es muy poco probable que el virus de forma natural pueda obtener todas las mutaciones beneficiosas a la vez. Sin embargo, podría evolucionar de forma secuencial, ganando estos beneficios uno-por-uno, si las condiciones son favorables en cada paso.

Estos experimentos podrían permitir a los científicos poder predecir la evolución de los virus y las bacterias, lo que podría ayudar a prepararse para nuevas enfermedades.

Referencia

J. R. Meyer, D. T. Dobias, J. S. Weitz, J. E. Barrick, R. T. Quick, R. E. Lenski. Repeatability and Contingency in the Evolution of a Key Innovation in Phage Lambda.Science, 2012; 335 (6067): 428 DOI:10.1126/science.1214449

Hace más de 500 millones de años, los organismos unicelulares en la superficie de la Tierra comenzaron a formar grupos multicelulares que finalmente se convirtieron en plantas y animales. Sólo la forma en que ocurrió la pluricelularidad es una pregunta importantísima que no ha sido dilucidada por los biólogos evolutivos.

Científicos de la Universidad de Minnesota han replicado que paso clave en el laboratorio mediante la selección natural en la levadura de la cerveza común. en el artículo publicado en la revista PNAS, encontraron que las levaduras son organismos unicelulares que pueden ”evolucionar” en grupos pluricelulares para colaborar entre sí, reproducirse y adaptarse a su medio ambiente.

En realidad el experimento no fue nada de difícil. Usando las células de levadura, los medios de cultivo y solo una centrífuga, les llevó 60 días de experimentación para demostrar este hecho.

“Yo no creo que nadie nunca la había probado antes”, dijeron los autores. “No hay muchos científicos haciendo evolución experimental, y que estén tratando de responder a algunas de estas preguntas acerca de la evolución.”

Para entender por qué el mundo está lleno de plantas y animales, incluyendo seres humanos, tenemos que saber cómo organismos unicelulares hicieron el cambio a la vida en grupo, como los organismos pluricelulares. Este estudio es el primero en observar experimentalmente la transición a la pluriceularidad de organismos unicelulares y ofrece una mirada a este evento que tuvo lugar cientos de millones de años atrás.

En esencia, para el experimento eligieron la levadura de la cerveza Saccharomyces cerevisiae, una especie de levadura que se usa desde la antigüedad para hacer el pan y la cerveza, ya que es abundante en la naturaleza y crece con facilidad. Se le agregó a un medio de cultivo rico en nutrientes y se crecieron las células un día en los tubos de ensayo. Luego se utilizó una centrífuga para estratificar el contenido según el peso. A medida que la mezcla se estableció los grupos de células en la parte inferior de los tubos y que son más los pesados, se removieron y  transfirieron a otro medio fresco, se les creció nuevamente. Sesenta ciclos más tarde, los grupos – ahora cientos de células – parecía más o menos como los copos de nieve esférica.

El análisis mostró que los grupos no eran sólo grupos de células al azar que se adhirieron unas a las otras, sino que eran células relacionadas que incluso permanecían conectadas luego de la división celular. Eso fue importante, ya que significaba que eran genéticamente similares y que promueven la cooperación. Cuando los grupos llegaron a un tamaño crítico, algunas células esencialmente se suicidaron (apoptosis) para permitir que la descendencia se lograra separar. Las crías se reproducían sólo después de alcanzado el tamaño de sus padres.

“Un grupo solo no es multiellular”, dijeron los autores. “Pero cuando un grupo de células cooperaran y hacen sacrificios por el bien común, y se adaptan al cambio, entonces es una transición evolutiva a la pluricelularidad”.

Los biólogos evolutivos han estimado que la pluricelularidad ha evolucionado de forma independiente en unos 25 grupos. ¿Por qué no se desarrolló con mayor frecuencia en la naturaleza, ya que no es tan difícil de recrear en un laboratorio? Teniendo en cuenta que miles de millones de organismos unicelulares han vivido en la Tierra durante millones de años.

Reflexión: ¿No será que habrá que contar también a muchas bacterias en la naturaleza formando verdaderas biopelículas para ser consideradas organismos pluricelulares? A mi juicio el concepto de pluricelularidad tiene que ser re-evaluado. A mi modesto juicio en muchos casos microbianos multicelularidad=pluricelularidad.

Referencia

William C. Ratcliff, R. Ford Denison, Mark Borrello, and Michael Travisano. Experimental evolution of multicellularity. Proceedings of the National Academy of Sciences, January 17, 2012 DOI:10.1073/pnas.1115323109

Una típica estrella de mar tiene cinco lados simetría, es decir son pentamerales. Sin una cabeza clara, las estrellas de mar pueden moverse en cualquiera de las 5 direcciónes de sus brazos. Sin embargo, científicos de la Universidad Agrícola de China han descubierto que las estrellas de mar han ocultado sus tendencias bilateral, las que se revelan en momentos de estrés.

Las estrellas de mar pertenecen a un grupo de animales conocido como los equinodermos, que también incluyen a los erizos de mar, los pepinos de mar y las ofiuras. Los equinodermos pueden tomar muchas formas de simetría, fundamentalmente la simetría pentarradial que constituye caso único en el reino animal. Sin embargo, los antepasados ​​de los equinodermos, que se originaron a partir del período Cámbrico, se cree que eran bilaterales.

Curiosamente, las larvas de los equinodermos son bilaterales durante su desarrollo temprano. Cuando nacen su forma es completamente diferente a una estrella, es decir, toda la estructura tiene una cabeza y tiene una simetría claramente bilateral. Solo cuando crecen y se desarrollan surgen sus cinco caras de simetría. La hipótesis de los científicos es que esta bilateralidad no se ha perdido sino que permanece oculto tras un cuerpo pentaradial.

Para demostrar esto estudiaron a más de mil estrellas de mar, y las expusieron a varios desafíos para ver cómo reaccionaban. Los tres desafíos revelaron que las estrellas de mar tienen una simetría bilateral oculta, y se mueven en una dirección preferida. Esto es especialmente evidente cuando se enfrentan a situaciones estresantes, como huyendo de sí mismas o tener que darse la vuelta.

Los autores creen que esta sugerencia de la simetría bilateral es un débil vestigio del cuerpo que las estrellas de mar tienen cuando son larvas. Poseer una dirección preferida las ayuda a tomar decisiones más rápidas en momentos de peligro.

No es lo mismo tener que decidir entre 5 opciones que entre 2 a la hora de tomar una decisión rápida.

Referencia

 Ji C, Wu L, Zhao W, Wang S, Lv J (2012) Echinoderms Have Bilateral Tendencies. PLoS ONE 7(1): e28978. doi:10.1371/journal.pone.0028978

Un grupo masivo de hormigas tiene un programa secreto para crear un fenotipo de supersoldado, el problema es que dicho programa ha estado oculto durante aproximadamente 35 a 60 millones años. Hasta que un grupo de investigadores canadienses logró descifrar el enigma evolutivo y crear un nuevo tipo de hormiga supersoldado mediante la activación de la expresión del material genético.

El equipo del Departamento de Biología de la Universidad McGill en Montreal, Canadá, estudió las hormigas del género Pheidole. Las hormigas Pheidole, también conocidas como las hormigas de cabeza grande, son un grupo excepcionalmente diverso con más de 1.100 especies.

Hasta ahora, sabíamos que solo 8 especies de las 1100 era capaces de producir hormigas supersoldados, un fenotipo incluso más grandes que los soldados normales y tienen las cabezas más grandes. Ellos usan su mandíbula descomunal para proteger la colonia al bloquear las entradas a los nidos contra la invasión de otras hormigas.

Las hormigas pueden crecer a partir de larvas en diferentes tipos corporales, incluyendo las soldados, las trabajadores, o las reinas, en función de cómo se alimentan y se crian dentro de la colonia. El equipo analizó la estructura genética particular de los supersoldados y encontró el mecanismo para su crecimiento, una hormona juvenil.

Cuando el equipo aplicó la hormona a las larvas de estas especies, se encontraron que era fácil crear la supersoldados. La sorpresa llegó cuando intentaron una técnica similar a las especies que normalmente no producen tales hormigas supersoldados. El hallazgo de encontraron que todavía podían crear este fenotipo en estas especies, mediante la activación de los genotipos de un ancestro común del género Pheidole.

Estos rasgos ancestrales, conocidas desde la época de Darwin, se producen en todo el mundo natural. Pueden permanecer bloqueado en su lugar durante millones de años, pero un cambio en el medio ambiente puede liberados y la sección natural llevarlos adelante.

El biólogo estadounidense William Morton Wheeler postuló que el medio ambiente podría estimular la producción de estos retrocesos genéticos, pero este último trabajo abre una nueva ruta en la manipulación genética de los organismos avanzados.

Los autores sugirieron que toda una nueva gama de plantas y animales podrían ser diseñadas mediante el uso de esta técnica para activar rasgos físicos que permanecen ocultos.

Referencia

Rajendhran Rajakumar, Diego San Mauro, Michiel B. Dijkstra, Ming H. Huang, Diana E. Wheeler, Francois Hiou-Tim, Abderrahman Khila, Michael Cournoyea, and Ehab Abouheif. Ancestral Developmental Potential Facilitates Parallel Evolution in Ants. Science 6 January 2012: 335 (6064), 79-82. DOI:10.1126/science.1211451.

Una célula bacteriana se divide en dos células hijas y estas dos células se dividen a su vez en cuatro hijas más, luego 8, luego 16 y así sucesivamente. Como resultado los biólogos han asumido durante mucho tiempo que las bacterias se tratan de una población eternamente joven. En otras palabras, las bacterias, a diferencia de los demás organismos no envejecen.

Sin embargo, un estudio realizado por biólogos de la Universidad de California (San Diego) han cuestionado este paradigma de muchos años. En un artículo publicado en la revista Current Biology, llegan a la conclusión de que no sólo las bacterias envejecen, sino también con la edad aumentan la capacidad adaptativa (fitness) que permite a las bacterias mejorar la aptitud evolutiva de su población mediante la diversificación reproductiva entre las hijas mayores y las más joven.

El envejecimiento en los organismos a menudo es causada por la acumulación de daños no genéticos, como las proteínas que se oxidan con el tiempo. Así que para un organismo unicelular que ha adquirido un daño que no puede ser reparado, ¿cuál de las dos alternativas es mejor, dividir el daño celular en cantidades iguales entre las dos hijas o darle todo el daño a una de las células hijas?

La respuesta de los científicos es que las bacterias parecen heredarle más daño celular a una hija, la que ha” envejecido”, y menos a los otras hijas que llamaron” rejuvenecidas”. Si bien desde el año 2005 se mostró evidencias del envejecimiento en las bacterias, otro estudio el año 2010 que utilizó un aparato experimental más sofisticado y adquirió más datos que el anterior, sugirió que no existía tal envejecimiento.

Los científicos analizaron los datos de ambos trabajos con nuevos modelos computacionales y descubrieron que ambos trabajos demostraban lo mismo. En una población bacteriana, el envejecimiento y rejuvenecimiento ocurren al mismo tiempo, así que dependiendo de cómo se mida, puede parecer que las bacterias no envejecen.

En otro estudio separado los biólogos filmaron las poblaciones de la bacteria Escherichia coli cuando se divide por cientos de generaciones y confirmaron que la bacteria se dividía en dos células hijas que crecieron a un ritmo diferente. Esto sugería que una célula hija estaba recibiendo todos o la mayoría del daño celular de su madre mientras que la otra apenas recibía el daño.

Mediante modelos computacionales encontraron que la administración a una hija del daño más grande y menos a la otra tiene siempre una ventaja desde una perspectiva evolutiva.

Aunque la bacteria E. coli parece dividirse exactamente por la mitad en dos células hijas, el descubrimiento de que las dos hijas con el tiempo crecen a diferentes longitudes sugiere que las bacterias no se dividen simétricamente como la mayoría de los biólogos pensaban.

“Debe haber un sistema de transporte activo dentro de la célula bacteriana que pone el daño no genético en una de las células hijas”, dijeron los autores. “Creemos que la evolución llevó a esta asimetría. Si las bacterias eran simétricas, no habría envejecimiento”.

Debido a que tienen esta asimetría, luego de la división celular una hija “envejecida” recibe más daño, mientras que la otra hija recibe un inicio rejuvenecido con menos daño.

Referencia

Camilla U. Rang, Annie Y. Peng, Lin Chao. Temporal Dynamics of Bacterial Aging and Rejuvenation. Current Biology, 27 October 2011 DOI: 10.1016/j.cub.2011.09.018

En una investigación publicada en la revista Nature se muestra por primera vez que las primeras bacterias que respiraron oxígeno y prosperaron en la tierra lo hicieron 100 millones de años antes de lo previsto. De esta forma los investigadores demostraron que la forma más primitiva de vida con respiración aeróbica en la tierra existió hace 2480 millones años atrás.

El equipo de investigación de la Universidad de Alberta hizo su hallazgo mediante la investigación del vínculo entre los niveles de oxígeno atmosférico y el aumento de las concentraciones de cromo en la roca de los fondos marinos antiguos.

Los científicos sugieren que el salto en los niveles de cromo fue provocado por la oxidación del mineral pirita (oro falso) sobre la tierra.

La oxidación de la pirita es un simple proceso químico impulsado por dos cosas: las bacterias y el oxígeno. Los investigadores afirman que esto demuestra que los niveles de oxígeno en la atmósfera de la Tierra aumentaron dramáticamente durante ese tiempo.

Las bacterias aeróbicas que se “comen” la pirita producen un ácido que disuelve las rocas y los suelos produciendo un cóctel de metales, como el cromo. Luego estos minerales fueron arrastrados por las lluvias hacia los océanos.

Los examenes de los datos del fondo marino antiguo muestra que los niveles de cromo aumentaron significativamente 2,480 millones de años atrás. Esto nos da una nueva fecha para el Gran Evento de Oxidación, es decir, el momento en que apareció el oxígeno por primera vez en la atmósfera de nuestro planeta.

Por todos es conocido que el aumento de los niveles de oxígeno atmosférico impulsó el desarrollo de nuevas especies de bacterias. Para seguir en ese camino evolutivo las primeras formas de vida capaces de respirar el oxígeno en la Tierra ​​comenzaron en una piscina de agua muy ácida.

Curiosamente, son los parientes modernos de estas bacterias que comen piedra y que todavía están con nosotros hoy dia quienes nos ayudan en las biotecnologías para la obtención de minerales como el cobre en los procesos llamados biolixiviación.

Referencia

Kurt O. Konhauser, Stefan V. Lalonde, Noah J. Planavsky, Ernesto Pecoits, Timothy W. Lyons, Stephen J. Mojzsis, Olivier J. Rouxel, Mark E. Barley, Carlos Rosìere, Phillip W. Fralick, Lee R. Kump, Andrey Bekker. Aerobic bacterial pyrite oxidation and acid rock drainage during the Great Oxidation Event. Nature, 2011; 478 (7369): 369 DOI: 10.1038/nature10511

Un equipo internacional de investigadores ha secuenciado por primera vez el genoma humano de un aborigen australiano. Los resultados, publicados en la revista Science reinterpretan la prehistoria de nuestra especie.

Al secuenciar el genoma, los investigadores demuestran que los aborígenes australianos descienden directamente de la expansión humana temprana en Asia que tuvo lugar hace unos 70.000 años, por lo menos 24.000 años antes de los movimientos de población que dieron origen a los actuales europeos y asiáticos.

Los resultados implican que hoy en día los aborígenes australianos son de hecho los descendientes directos de las primeras personas que llegaron a Australia hace 50.000 años.

El estudio derivado de un mechón de pelo donado por un antropólogo británico de un aborigen de la región de Goldfields de Australia Occidental en el siglo 20. Cien años más tarde, los investigadores han aislado el ADN de este mismo pelo y lo utilizaron para estudiar la genética de los primeros australianos y para proporcionar una visión de cómo los primeros seres humanos se dispersaron en todo el mundo.

En el genoma se muestra que no hay aporte genético de los australianos modernos europeos y revela que los antepasados aborígenes se separaron de los antepasados ​​de otras poblaciones humanas hace 64-75,000 años atrás.

Los aborígenes australianos por lo tanto, descienden directamente de los primeros exploradores modernos, la gente que emigró de Asia antes de llegar a Australia hace unos 50.000 años. En esta muestra, el estudio establece que los aborígenes australianos son la población con la más larga asociación con la tierra en la que vivimos hoy. Esta investigación es presentada con el respaldo total de la Tierra Goldfields y el Consejo del Mar, la organización que representa a los dueños tradicionales de los aborígenes de la región.

La historia de los aborígenes australianos juega un papel clave en la comprensión de la dispersión de los primeros humanos al salir de África. La evidencia arqueológica establece la presencia de humanos modernos en Australia hace unos 50.000 años, pero este estudio re-escribe la historia de su viaje de ida.

Anteriormente, la teoría más aceptada era que todos los humanos modernos derivan de una única onda de fuera de África, la inmigración en Europa, Asia y Australia. En ese modelo, los primeros australianos se separaron de una población de origen asiático, ya separado de los ancestros de los europeos. Sin embargo, este estudio demuestra que cuando los antepasados ​​de los aborígenes australianos comenzaron su viaje privado, los antepasados ​​de los asiáticos y los europeos aún no se habían diferenciado de los demás. Una vez que lo hicieron, unos 24.000 años después de los primeros australianos habían comenzado sus exploraciones, los asiáticos y los restos de los australianos ancestrales se mezclaron por un período de tiempo.

Los aborígenes australianos descendientes de los primeros exploradores humanos mientras que los antepasados ​​de los europeos y los asiáticos estaban sentados en algún lugar de África o el Medio Oriente.

El estudio tiene implicaciones para la comprensión de cómo nuestros ancestros humanos se movieron en todo el mundo. Hasta ahora, los genomas humanos más antiguos han sido obtenidas de pelos conservados en condiciones de congelación. Los investigadores han demostrado ahora que el pelo conservado en condiciones mucho menos ideal puede ser igual utilizado para la secuenciación del genoma, sin riesgo de contaminación de humanos modernos que es típico en los antiguos huesos y dientes.

A través del análisis de las colecciones de museos, y en colaboración con los grupos de descendientes, los investigadores ahora pueden estudiar la historia genética de muchas poblaciones indígenas del mundo.

Referencia

M. Rasmussen, X. Guo, Y. Wang, K. E. Lohmueller, S. Rasmussen, A. Albrechtsen, L. Skotte, S. Lindgreen, M. Metspalu, T. Jombart, T. Kivisild, W. Zhai, A. Eriksson, A. Manica, L. Orlando, F. De La Vega, S. Tridico, E. Metspalu, K. Nielsen, M. C. Avila-Arcos, J. V. Moreno-Mayar, C. Muller, J. Dortch, M. T. P. Gilbert, O. Lund, A. Wesolowska, M. Karmin, L. A. Weinert, B. Wang, J. Li, S. Tai, F. Xiao, T. Hanihara, G. van Driem, A. R. Jha, F.-X. Ricaut, P. de Knijff, A. B. Migliano, I. Gallego-Romero, K. Kristiansen, D. M. Lambert, S. Brunak, P. Forster, B. Brinkmann, O. Nehlich, M. Bunce, M. Richards, R. Gupta, C. D. Bustamante, A. Krogh, R. A. Foley, M. M. Lahr, F. Balloux, T. Sicheritz-Ponten, R. Villems, R. Nielsen, W. Jun, E. Willerslev. An Aboriginal Australian Genome Reveals Separate Human Dispersals into Asia. Science, 2011; DOI: 10.1126/science.1211177

El primer inventario completo de los cambios epigenéticos durante varias generaciones muestra que estos a menudo no se conservan en el tiempo, por lo que probablemente tiene efectos limitados sobre la evolución a largo plazo. Esto de acuerdo a un artículo publicado en la revista Nature por científicos de Alemania utilizando la planta modelo Arabidopsis thaliana.

Cuando Charles Darwin publicó su libro sobre la evolución, la teoría de Lamarck de la transformación fue desacreditada por muchos científicos. Sin embargo, en la última década hemos aprendido que el medio ambiente puede, después de todo dejar huellas en los genomas de los animales y las plantas, en forma de las llamadas modificaciones epigenéticas. Los científicos del Instituto Max Planck de Biología del Desarrollo en Alemania han producido el primer inventario completo de los cambios epigenéticos espontáneos que ocurren en un genoma.

Utilizando Arabidopsis thaliana, el modelo por excelencia de la genética moderna en plantas, los investigadores determinaron qué frecuencia y en qué parte del genoma ocurren estas modificaciones epigenéticas y además la frecuencia con que desaparecen estas. Interesantemente ellos encontraron que los cambios epigenéticos son de varios órdenes de magnitud más frecuentes que las mutaciones del ADN convencional, pero también a menudo de corta duración. Por lo tanto, probablemente mucho menos importante para la evolución a largo plazo de lo que se pensaba.

El equipo se centró en una de las marcas epigenéticas más importante, la metilación del ADN que se adjunta a la mayoría de las citosinas del ADN. La información genética en sí misma se mantiene intacta luego de estas modificaciones.

Para determinar la tasa y la distribución de los cambios de la metilación en el genoma, los biólogos alemanes utilizaron diez líneas de Arabidopsis. Estas líneas provenían de la misma población, pero se había propagado de forma independiente durante 30 generaciones de autofecundación. En el genoma de la última generación los científicos registraron luego las diferencias en el patrón de metilación en comparación con su antepasado común. Por lo tanto elaboraron para cada individuo un mapa completo de las citosinas metiladas en el genoma, el llamado metiloma.

Para cada línea de planta fueron capaces de mirar a unos 14 millones de citocinas metiladas. En promedio, cada planta tenía casi 3 millones de citosinas metiladas. La gran mayoría de estas eran las mismas en todas las líneas, pero un 6 por ciento había cambiado desde que las líneas se habían separado. En estas posiciones, por lo menos uno de los individuos era diferente, ya sea con la ganancia de la metilación o la perdida en relación con el antepasado. En cada una de las líneas había alrededor de 30.000 epimutaciones, es decir 1.000 veces más que las mutaciones del ADN.

Con 30.000 epimutations después de 30 generaciones, los genetistas se espera que 1.000 epimutaciones ocurrieran en cada generación. Cuando se compararon directamente los padres y sus descendientes inmediatos, se sorprendieron al encontrar que la tasa de epimutaciones fue de tres a cuatro veces mayor. Por lo que los científicos concluyeron que muchas epimutaciones no son aparentemente estables y vuelven a su estado original después de un par de generaciones.

Estos experimentos muestran que los cambios de metilación son a menudo reversibles. En otras palabras, las epimutaciones nuevas a menudo no se mantienen en el largo plazo. Sólo cuando la selección gana a lo largo de la reversión puede que estas epimutaciones afecten en la evolución. Por lo tanto una nueva epimutación para mantenerse en el tiempo debe tener una ventaja evolutiva tan fuerte que puede llegar a establecerse antes de perderse de nuevo. Debido a que las mutaciones inversas no ocurren necesariamente en la siguiente generación, sigue siendo posible que las diferencias epigenéticas contribuyen a la herencia de los caracteres entre padres e hijos o abuelos y sus nietos.

Otra diferencia con las mutaciones comunes es que epimutaciones no ocurren al azar, sino por le contrario ocurren a menudo en los mismos lugares en el genoma. Mientras que los genes podrían a menudo estar afectados de manera desproporcionada, la metilación de los elementos móviles del ADN era muy estable.

La importancia de la epigenética para la salud humana es el hecho de que algunos cambios epigenéticos pueden ser desencadenados por factores externos. Hay evidencia de que la nutrición o el vínculo entre los niños y sus padres pueden dejar huellas en el genoma que se pueden pasar a la siguiente generación. La poca estabilidad de la metilación del ADN implica, sin embargo, que tales diferencias no necesariamente duran para siempre, que probablemente no es una mala idea porque el hambre no puede durar para siempre. También significa que probablemente la alteración de la metilación del ADN con frecuencia no puede ser objeto de la selección natural.

Los resultados de los científicos del Instituto Max Planck demuestran que las diferencias epigenéticas también pueden surgir de forma espontánea, sin cambios drásticos en el medio ambiente. Después de todo, las condiciones de crecimiento en el invernadero, donde cada una de las 10 líneas se propagó, eran constantes.

¿Serán estos cambios solo un fenómeno asociado a las plantas? ¿Serán propios de las metilaciones y no de otros cambios epigenéticos?

Referencia

Claude Becker, Jörg Hagmann, Jonas Müller, Daniel Koenig, Oliver Stegle, Karsten Borgwardt, Detlef Weigel. Spontaneous epigenetic variation in the Arabidopsis thaliana methylome. Nature, 2011; DOI:10.1038/nature10555

Los secretos de la era de los dinosaurios suelen ser revelados por el descubrimiento de los huesos fosilizados, pero un equipo de la Universidad de Alberta ha descubierto un tesoro de las plumas del Cretácico atrapados en la resina de árbol. La resina de color ámbar, se conservó unos 80 millones de con protoplumas posiblemente de dinosaurios no-aviares. El plumaje es muy similar al de las aves modernas, incluidas los que podían nadar bajo el agua.

Un grupo de científicos descubrió un amplio abanico de plumas de las colecciones de ámbar en el Museo Royal Tyrrell en el sur de Alberta. Este material proviene de los depósitos más famosos de ámbar de Canadá ubicados cerca del Lago Grassy en el suroeste de Alberta.

El descubrimiento de las 11 muestras de plumas es el más importante encontrado del período cretáceo tardío. El ámbar conserva los detalles microscópicos de las plumas e incluso su pigmento o color que van del marrón al negro.

Ningún dinosaurio o fósil aviar fue encontrado en asociación directa con las muestras de plumas de color ámbar. Sin embargo los científicos afirman que la comparación entre el ámbar y las plumas fosilizadas encontradas en las rocas sugieren que la fuente de las plumas son algunos de los dinosaurios del Lago Grassy y particularmente terópodos pequeños.

Algunas de las muestras de plumas tienen las características modernas que son muy similares a las de las aves modernas, como el Zambullidor, que es capaz de nadar bajo el agua. Las plumas pueden penetrar sobre el agua dando al pájaro el lastre necesario para bucear con mayor eficacia.

Los investigadores dicen que el descubrimiento en el Lago Grassy demuestra que numerosas etapas de evolución de las plumas estaban presentes en el período cretáceo tardío y que el plumaje sirve una amplia gama de funciones en los dos dinosaurios y las aves.

Referencia

Ryan C. Mckellar, Brian D. E. Chatterton, Alexander P. Wolfe, Philip J. Currie. A Diverse Assemblage of Late Cretaceous Dinosaur and Bird Feathers from Canadian Amber. Science, September 15, 2011 DOI:10.1126/science.1203344