Si la evolución se basa en la mutación, ¿podemos averiguar cuál fue el primer genoma, observando una secuencia de ADN y arreglando los cambios?

No.

Por un lado, el primer genoma probablemente no estaba compuesto de ADN. Aún así, ni siquiera podemos deducir de manera confiable el primer genoma basado en el ADN porque la señal filogenética se satura demasiado rápido para eso. Además, no siempre está claro dónde están los cambios.

La respuesta de Ian es más que suficiente para comprender los principales desafíos para reconstruir los genomas ancestrales, pero el problema se complica aún más por el hecho de que solo hay 4 ácidos nucleicos, por lo que nunca verá una secuencia fácilmente reconocible que lea ABCDEFG. Más bien, considere estas dos secuencias cortas:

1. GAACTCG
2. GGACTCG

Las secuencias difieren en el sitio 2, por lo que suponiendo una homología posicional (son del mismo locus y están alineadas correctamente), esto indica un evento de mutación. La pregunta es: ¿qué secuencia contiene realmente la mutación y cuál es ancestral? Basándote solo en estos datos, no puedes saberlo, ¡y a veces eso es todo lo que tienes que seguir!

Aquí hay otro problema: las mutaciones pueden ocurrir más de una vez, en el mismo sitio. Considere las siguientes mutaciones:

1. AAA -> AGA
2. AAA -> ACA

Ahora tiene una situación en la que se ha producido claramente una mutación, pero la señal original (Adenine en el sitio 2) se ha perdido por completo. Al observar las dos únicas variantes actuales, AGA y ACA, es imposible inferir que una A estaba originalmente en el sitio 2.

También existe el problema de las mutaciones inversas (por ejemplo, A muta a G y luego “regresa” a A) al estimar las distancias genéticas utilizadas para inferir secuencias ancestrales. La suma total de todos estos fenómenos da como resultado un problema conocido como “saturación”.

Si está interesado, he escrito una publicación más completa sobre la saturación de la señal aquí:

Respuesta de Joseph Ahrens a Si construimos árboles filogenéticos de proteínas específicas (como las proteínas resistentes al frío), ¿podríamos encontrar posibles marcadores de cambio climático abrupto?

Por cierto, no estoy insinuando que inferir secuencias ancestrales en general es una pérdida de tiempo. Puede ser extremadamente útil (y preciso) en algunos casos. Sin embargo, tratar de hacerlo para el primer genoma de la historia es fundamentalmente imposible.

Como Ian dice que no es posible. Incluso si fuera a crear un genoma sintético para que se asemejara al estado ancestral, se han producido varios cambios evolutivos en la transcripción, traducción y otras modificaciones que se adaptan al genoma moderno. La pregunta entonces es ¿podemos restaurar estos cambios también? Esto también es muy poco probable, ya que tendrá que alterar varias condiciones ambientales para que vuelva a su estado celular original.

Según la hipótesis del mundo del ARN, los primeros autorreproductores fueron el ARN, que más tarde evolucionó para producir también proteínas como herramientas y utilizar el ADN como almacenamiento de archivo.

“La hipótesis del mundo del ARN está respaldada por la observación de que muchos de los componentes más críticos de las células (aquellos que evolucionan más lentamente) están compuestos en su mayor parte o completamente por ARN. Además, muchos cofactores críticos (ATP, Acetil-CoA, NADH, etc.) ) son nucleótidos o sustancias claramente relacionadas con ellos. Esto significaría que los cofactores de ARN y nucleótidos en las células modernas son un remanente evolutivo de un sistema enzimático basado en ARN que precedió al basado en proteínas visto en toda la vida existente “.

Corríjame si me equivoco, pero las mutaciones, como en un gen alterado por la radiación o factores físicos / externos, rara vez producen resultados “positivos”. De todos modos, la mutación no es la única forma en que se altera o cambia el genoma. Las cosas, como el emparejamiento aleatorio de cromosomas durante la producción de gametos (espermatozoides y óvulos) y también el intercambio que ocurre entre cromosomas cuando ocurre la fusión de estos gametos, dan lugar a diferentes resultados genéticos.

Como estos son aleatorios y diferentes para cada individuo, dudo que podamos rastrear un genoma “original” de nuestro genoma actual.

¡Espero que esto ayude!