¿Cómo puede haber diversidad genética cuando todos venimos de un ancestro común?

Los organismos no son clones perfectos de sus padres. De hecho, parece que la naturaleza experimentó, probó y seleccionó casi todos los mecanismos concebibles para aumentar la diversidad genética.

Los organismos antiguos más evolutivos, los procariotas como las bacterias y las arqueas, son los más cercanos a hacer copias de carbono de sí mismos mediante el proceso de proceso asexual llamado “fisión binaria”. Sin embargo, la maquinaria que replica el ADN procariota no es perfecta. La bacteria común E. coli , altamente evolucionada (¡4 mil millones de años evolucionada!), Tiene una tasa de error de aproximadamente 0.1% por generación y un tiempo de generación de aproximadamente 20 minutos.

El genoma de E. coli tiene un poco más de 4.500.000 pares de bases (pb) de largo. Multiplique esto por una tasa de error de 0.1% y debe esperar un promedio de ~ 4,500 cambios simples (mutaciones) como reemplazar una A, C o G con una T cada vez que el pequeño error se divide. Este tipo de mutaciones se denominan polimorfismos de nucleótido único o SNP. Reproduciendo tres veces por hora durante un día, este simple proceso de error podría producir ~ 10 ^ 25 SNP, [4,500 X 2 ^ 72 = 2.125 X 10 ^ 25], aunque algunos de este número masivo de SNP podrían resultar letales para la bacteria, sacándolos del acervo genético.

Pero las bacterias también han “aprendido” un poco sobre el sexo. No, en realidad no se aparean, ¡pero pueden intercambiar hebras de ADN (plásmidos) entre su propia especie e incluso entre especies! [Transferencia horizontal de genes] Esta es una de las principales formas en que las “superbacterias” resistentes a múltiples fármacos han evolucionado tan rápidamente. La conjugación entre procariotas está aún más cerca de la verdadera reproducción sexual.

Sin embargo, comenzando hace unos 1.200 millones de años, la naturaleza tropezó con la verdadera reproducción sexual. Esta innovación abre la puerta para aún más mecanismos de generación de diversidad genética. El proceso de generación de gametos (células sexuales) requiere meiosis, durante la cual los genomas parentales se mezclan en la producción de células germinales (eventualmente esperma y óvulos). Cuando el esperma y el óvulo combinan sus genomas independientes, esto “crea” un organismo genéticamente novedoso para cualquiera de los padres; Un organismo genéticamente único.

Más mecanismos de diversidad genética incluyen la variación del número de copias (CNV) de los eventos de duplicación de genes, algo así como un registro fonográfico o “omisión” de CD y el flujo de genes de otras poblaciones.

Incluso los virus han agregado una gran diversidad a los genomas de los organismos superiores. El ADN viral contiene “elementos transponibles”, como “transposones” y “retrotransposones”. Estos son genes, o grupos de genes, que tienen la capacidad de empalmarse a sí mismos fuera del genoma de un organismo huésped y volver a empalmarse en otro lugar, incluso en otro cromosoma. Considérelo como “cortar y pegar” una oración o un párrafo completo de su ensayo en una posición diferente en su trabajo de término. Ver: elemento transponible – Wikipedia

De hecho, ciertos elementos transponibles, no solo saltan alrededor del genoma del huésped, sino que dejan múltiples copias de sí mismos aquí y allá. ” Uno de los muchos hallazgos sorprendentes que provienen de la secuenciación del genoma humano es que alrededor del 45% de nuestro ADN está compuesto de elementos transponibles como los retroelementos LINE y Alu y los transposones de ADN” Retrovirus endógenos en la secuencia del genoma humano

Podría seguir y seguir con los mecanismos de generación de diversidad genética y aún más métodos que la naturaleza ha encontrado para la regulación génica (epigenética), que es tan importante como los cambios en el genoma real a la diversidad de especies, como los mecanismos de silenciar la función genética específica por ARN esquemas de interferencia (RNAi) y muchos otros mecanismos epigenéticos.

Podemos continuar, en organismos superiores, con selección sexual, selección de parentesco y mecanismos aún no postulados, pero eso está más allá del alcance de la simple pregunta. Sin embargo, para imbuir la “evolución por variación y selección natural” de Darwin con una cualidad humana, “la evolución ama la diversidad”.

¿Tienes un hijo o una hija? ¿El hijo se parece exactamente a su padre? ¿O la hija exactamente como su madre?

Por supuesto que no. Cada uno de ellos heredó algunos genes de uno de los padres y algunos genes del otro padre. E incluso esos genes no eran idénticos al progenitor del que provenían, pero tienen algo en común con los abuelos, etc., en una cantidad decreciente desde el comienzo de la humanidad.

Esa mezcla de diferentes genes es parte de lo que se llama diversidad genética.

Pero eso no es todo.

Cada vez que una célula se divide, el ADN de la célula es copiado por ARNm y este código se transpone al nuevo ADN que se forma en las nuevas células. Pero el ADN es una secuencia extremadamente larga de moléculas y de vez en cuando hay un error en la transcripción. Tales errores pueden ser causados ​​por el medio ambiente, como algo en nuestra comida, tal vez la temperatura baja (los espermatozoides en particular son susceptibles a altas temperaturas), o incluso la radiación del sol o de forma natural en el fondo.

La mayoría de las veces estos errores no hacen ninguna diferencia. Hay tantos miles de millones de códigos en el ADN y la mayoría de ellos están desactivados. Con menos frecuencia, esos errores son dañinos y el organismo no compite tan bien y, por lo tanto, no tiene tanta descendencia. Y de vez en cuando el error es beneficioso (tal vez un poco más fuerte, o una visión ligeramente mejor, o un poco más inteligente) y el organismo funciona mejor que sus contemporáneos y el organismo tiene aún más descendencia.

Esos errores se llaman mutaciones y pueden ser buenos, malos o neutrales.

Pero todos resultan en diversificación también. Cada descendencia es ligeramente diferente a sus padres.

Oh, hay muchas maneras de obtener diversidad genética. Tome E. coli (solo no por vía oral). Al igual que otras bacterias, hacen nueva E. coli clonándose a sí misma. E. coli 1 y E. coli 2 son genéticamente idénticas. Bueno, podrían ser si no fuera por otras formas de obtener nueva información genética. Hay una variedad de eventos de mutación. La mutación puntual es donde se cambia un nucleótido. Los transposones, que son secuencias genéticas que cambian de posición, son otra forma. Las bacterias también pueden obtener nueva información genética al absorber e incorporar material genético en su entorno. Pueden transferir material genético a otras bacterias a través de plásmidos, que son secuencias circulares de ADN que no forman parte del genoma principal del organismo. Pueden obtener nuevo material para la expresión genética de bacteriófagos (virus específicos de una especie bacteriana particular), a través de la transducción.

Entonces, los ancestros comunes unicelulares tenían muchas formas de cambiar, y cambiaron a los caprichos del medio ambiente en un proceso llamado selección natural, así como la selección sexual mucho más tarde, cuando se convirtió en el modo de formas de vida posteriores.

Entonces comenzamos con una gran cantidad de diversidad genética, que evitó que la vida se convirtiera en un experimento fallido.

Un punto importante es que el antepasado común al que se refiere la teoría de la evolución no se refiere a la “primera y única” forma de vida. Una sola causa de toda la vida. La evolución no intenta explicar el origen de la vida. El concepto de origen de la vida es más complicado que una especie de escenario de ‘Adán y Eva’ donde una especie progenitora sembró toda la vida. Eche un vistazo a “Origen de la vida” y encontrará muchas hipótesis que intentan explicar cómo se formó la vida a partir de moléculas simples.

Si te refieres a la especie humana, es porque nuestra especie ancestral más cercana evolucionó como una población, no como un individuo. Como saben, las poblaciones (especialmente las poblaciones de animales) tienen diversidad genética, mientras que un individuo solo tiene un genoma, porque es un individuo. Sé que algunas personas tienen la idea errónea de que un día, un mono dio a luz a un mono desnudo, y los hijos de ese mono desnudo eventualmente se convirtieron en humanos, o en algún otro tipo de tonterías, pero lo que debes saber es que las especies evolucionan como poblaciones, no como individuales.

Si te refieres a la vida como un todo, entonces se vuelve un poco más complicado. Por supuesto, la vida tenía que venir de una especie. Y las formas de vida tempranas fueron organismos que probablemente se reprodujeron asexualmente. Entonces, ¿cómo podría haber surgido la diversidad genética desde un punto donde todos los organismos vivos estaban produciendo asexualmente y, por lo tanto, tenían poca o ninguna diversidad genética? La respuesta es mutación. La mutación es un proceso aleatorio que funciona al sumar, restar o alterar genes existentes en un genoma. Algunas mutaciones se transmiten a las generaciones futuras, y si son beneficiosas para la descendencia, lo más probable es que sigan transmitiéndose. Otro mecanismo que habría surgido cuando la vida microbiana estuviera más avanzada fue la conjugación, donde las células bacterianas intercambian directamente material genético entre sí, lo que a su vez cambia la composición genética de las futuras generaciones de bacterias. Entonces eso responde a la pregunta sobre cómo los organismos que producen asexualmente podrían tener una diversidad genética progresiva a medida que pasaban las generaciones.

Debido a que existen varias condiciones externas que pueden crear mutaciones: exposición a la radiación, ciertos químicos, etc. Además, el proceso de replicación celular puede salir un poco mal y hacer que los cromosomas se vuelvan a clasificar y terminen ligeramente diferentes. Y una vez que los virus comenzaron, también transfirieron genes de una especie a otra.

Bueno, este es el tema de un famoso libro llamado el origen de las especies. La evolución por selección natural es la razón principal. Las mutaciones suceden, se seleccionan para, hay una deriva genérica, etc.

El hecho de que todos compartamos un ancestro común implica inherentemente que nos hemos diversificado.

Ya no somos el mismo organismo. La variación genética a través de la selección natural ha diversificado el genoma humano, permitiéndonos evolucionar hacia los humanos modernos.

Debido a que compartimos un ancestro común en el pasado , hemos experimentado diversidad genética.

Todos venimos de una población ancestral común. Evolution trata con poblaciones reproductoras (especies), no con individuos.