Si el ARN / ADN no tiene inteligencia detrás y no puede anticipar el cambio, ¿tiene formas de acelerar la evolución, la adaptación, etc., cuando la vida está presionada o en riesgo?

Un excelente ejemplo de generar alta diversidad genética que solo se muestra durante el estrés es llevar una alta carga mutacional en el 3 ‘UTR de un ARNm.

En condiciones normales, la secuencia de codificación se expresa y luego el ribosoma se detiene y se cae de la transcripción. Como resultado, las secuencias aguas abajo están prácticamente sin usar y no hay presión selectiva para esa región.

Sin embargo, en una situación estresante, muchas de las proteínas de choque térmico se activan y estas regiones latentes se expresan de repente. La lectura ribosómica aumenta. Susan Lindquist tiene un excelente trabajo para analizar la relación de la respuesta de choque térmico con la evolución. [1]

El resumen en sí responde directamente a esta pregunta:

¿Cómo pueden las especies permanecer inalteradas durante largos períodos y también experimentar una rápida diversificación? Al vincular la variación genética con la variación fenotípica a través del estrés ambiental, el reservorio de plegamiento de proteínas Hsp90 podría promover la estasis y el cambio . Sin embargo, la naturaleza y el valor adaptativo de los rasgos contingentes de Hsp90 siguen siendo inciertos. En levaduras ecológicamente y genéticamente diversas, encontramos que tales rasgos son comunes y frecuentemente adaptativos. La mayoría se basan en variaciones preexistentes, con polimorfismos causales que se producen tanto en la codificación como en las secuencias reguladoras. Un estrés de temperatura común altera los fenotipos de manera similar. Tanto la inhibición selectiva de Hsp90 como el estrés por temperatura aumentan las correlaciones entre el genotipo y el fenotipo. Este sistema determina en términos generales el valor adaptativo de la variación genética permanente y, al hacerlo, ha influido en la evolución de los genomas actuales.

Cuando estos genes guardianes de la puerta se inactivan, las células eliminan deliberadamente varios de los bucles de control y aumentan la varianza. Con una mayor variación, obtienes una mayor mutación.

Según la teoría, la evolución se acelera con la alteración de las condiciones ambientales. Siempre que las condiciones ambientales se mantengan igual, la evolución finalmente seleccionará una configuración “óptima”. Sin embargo, como sabemos, las condiciones ambientales son muy dinámicas. A lo que esto suele conducir es a un desarrollo de módulos. Con los módulos, puede tener un evento de mutación importante en un determinado objetivo secundario, pero esa mutación puede tener un efecto mínimo para otros objetivos. Si sus objetivos secundarios cambian constantemente, entonces algunos módulos pueden estar bajo selección y otros pueden estar inactivos. Como resultado, las poblaciones pueden llevar una gran carga de variabilidad genética que no está sufriendo ninguna presión selectiva.

A continuación se muestra una comparación de la meta fija frente a la evolución de la meta variable y cómo se seleccionaría potencialmente para los módulos. [2]

Es un error común pensar que la selección natural siempre debe estar seleccionando para obtener el resultado óptimo y que siempre obtendría un resultado aerodinámico perfecto. Por el contrario, la vida lleva consigo una gran cantidad de equipaje para que, cuando surja la situación, tenga una variedad de herramientas para desplegar.

[1] Hsp90 y el estrés ambiental transforman el valor adaptativo de natu …
[2] Un modelo analíticamente solucionable para la rápida evolución de la estructura modular …

El ADN es sensible al cambio, pero algunos cambios aleatorios no pueden generar una especie más en forma. Tiene que sufrir muchas rondas de mutaciones / cambios y la especie más en forma emerge al final de este proceso de prueba y error. Por eso lleva muchas generaciones. Por lo tanto, si la población que es capaz de reproducirse es lo suficientemente grande y el cambio en las condiciones no provoca la extinción inmediata de la especie (o la extinción en unas pocas generaciones), eventualmente surgirá una especie más en forma. Si el cambio va a provocar la extinción de la especie inmediatamente, entonces la posibilidad de que se adapte es muy pequeña. También tenga en cuenta que los organismos unicelulares pueden duplicarse más rápido y, por lo tanto, el tiempo de adaptación depende del tiempo requerido para que aparezca la próxima generación. Es por eso que, por ejemplo, las bacterias se vuelven resistentes a los antibióticos en un corto período de tiempo (en el orden de días / meses). No es necesariamente mil años antes de que ocurra la adaptación. Depende del organismo.

Si una cosa es cierta en la naturaleza es que ningún entorno permanece igual para siempre. Tenemos cambios recurrentes como las estaciones y vemos que la vida se ha adaptado a ellos creando mecanismos para hacer frente a estas cosas, lo cual es bastante fácil porque estos cambios son predecibles.

Pero también tenemos muchos casos de cambios permanentes / aleatorios en un entorno y no es sorprendente que la vida haya encontrado formas de adaptarse también a cambios impredecibles. Y, de hecho, tenemos ejemplos de aumento de la mutagénesis bajo estrés (el estrés es cualquier cambio en el entorno en el que una especie no está adaptada), por ejemplo, en la bacteria E. coli.

Se han realizado experimentos con algunas cepas de E. coli () que sugieren que incluso podría haber una mutación adaptativa, que es una forma de mutación que es menos aleatoria y más dirigida. Los mecanismos para que tal cosa exista son fácilmente imaginables, y tampoco me sorprendería porque hay ciertos cambios ambientales que ocurrirían con más frecuencia que otros (los cambios en la disponibilidad de ciertas fuentes de alimentos, por ejemplo, probablemente ocurrirían con bastante frecuencia).

No es improbable que existan mecanismos similares en la vida multicelular. Tenemos ejemplos de evolución bastante rápida (por ejemplo, la población de Blackcap euroasiática alemana que recientemente comenzó a migrar a Gran Bretaña), incluso podemos identificar cambios evolutivos que son el resultado del cambio climático provocado por el hombre.

Pero incluso con estos mecanismos, no puede esperar grandes cambios en muy poco tiempo, especialmente en organismos complejos donde cada cambio puede tener una multitud de efectos secundarios. Algunas cosas, como los cambios en la capacidad de usar una determinada fuente de alimentos, cambios en el color y otras adaptaciones menores pueden ocurrir bastante rápido. Otros cambios (como la capacidad de migrar a un nicho ecológico completamente nuevo) pueden llevar miles de años.

El ADN basura es todos los genes que se replican con nosotros, pero que no tienen ningún efecto en nuestro desarrollo. Están apagados. Una vez fueron utilizados, para una estructura de comportamiento, pero ya no. Entonces, de vez en cuando, la evolución los vuelve a encender con una mutación y obtienes “retrocesos”, como las personas nacidas con el pelo cubriendo todo el cuerpo o las colas vestigiales.
Esto ayuda a una especie a revertir algo a una forma anterior si las condiciones cambian rápidamente.

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