Actuaciencia: Árbol filogenético

Charles Darwin intuyó en este esquema que todos los organismos estarían relacionados por antepasados comunes y que las especies actuales formarían una especie de árbol filogenético con sus antepasados. ¿Qué hay de verdad en esta frase? "Es que tus abuelos hicieron cosas muy feas en mi país". Y le contesté: "Mis abuelos no, en todo caso los tuyos. Los míos nunca salieron de Galicia".

Piensa en como clasificarías diversos animales. Tradicionalmente, las diferencias físicas entre organismos fueron utilizadas para deducir las relaciones evolutivas entre ellos, por ejemplo, si un organismo tiene una columna vertebral, o si tiene alas. Sin embargo, esto puede causar problemas. Por ejemplo, aves, murciélagos e insectos tienen todos ellos alas, pero ¿están estrechamente relacionados? ¿Cómo calculas el tiempo que ha pasado desde que los organismos divergieron de un ancestro común?

Sabemos por estudios de secuenciación de ADN que las mutaciones ocurren aleatoriamente a un ritmo muy lento y son transmitidas de padres a hijos. De este modo, si asumes que todos los organismos tienen un ancestro común, puedes utilizar las diferencias en secuencias homólogas para medir el tiempo que ha pasado desde que los organismos divergieron. En otras palabras, cuanto más tiempo haya pasado desde que dos especies divergieron de un ancestro común, más diferentes serán sus secuencias de ADN.

Las secuencias homólogas se definen como aquellas secuencias en dos organismos que tienen un origen común. En realidad, no tenemos pruebas de que dos secuencias son homólogas (no estuvimos allí para observar el cambio del ADN con el tiempo), pero si son suficientemente similares, a menudo asumimos que son “homólogas”. Para conocer la similitud de dos secuencias, necesitas alinearlas correctamente (pero esto no forma parte de esta actividad).

Hay que tener en cuenta que las diferentes regiones del ADN - regiones codificantes y no codificantes - evolucionan a diferentes velocidades. En general, las regiones codificantes evolucionan más lentamente, ya que una mutación que provoca un cambio en una proteína es generalmente más costoso para el organismo - es menos probable sobrevivir y dejar descendencia. Esto es analizado en la actividad “ADN móvil”.

Para ilustrar el concepto de homología, puedes utilizar el ejemplo de filología - el estudio de la evolución de las lenguas. De hecho, hay muchos paralelismos entre los métodos usados para estudiar la evolución de las lenguas y la de los organismos. Para leer más clica aquí. Como habrás visto en la entrada del blog, las palabras derivadas de “factum” son todas muy parecidas. Cuanto más cerca del origen más se parecen.

Cinco secuencias de ADN de primates

Neandertal (n)

TGGTCCTGCAGTCCTCTCCTGGCGCCCCGGGCGCGAGCGGTTGTCC

Humano (h)

TGGTCCTGCTGTCCTCTCCTGGCGCCCTGGGCGCGAGCGGATGTCC

Chimpancé (c)

TGATCCTGCAGTCCTCTTCTGGCGCCCTGGGCGCGTGCGGTTGTCC

Gorila (g)

TGGACCTGCAGTCATCTTCTGCCCGCCCGAGCGCTTGCCGATGTCC

Orangután (o)

ACAACCTGCACTCCTATTCTGCCGAGCCGGGCGCGTGGCAAAGTCC

Cuenta el número de diferencias entre cada par de secuencias y anótalo en la tabla 1

Distancia proporcional entre dos secuencias: el número de nucleótidos diferentes entre dos secuencias dividido por el número total de nucleótidos en cada secuencia.

En la tabla, anota el número de nucleótidos diferentes y la diferencia proporcional. Considera las dos especies que son más similares en secuencias: neandertal y humano.

Usando la tabla 2, puedes empezar a construir el árbol evolutivo:

Conecta neandertales y humanos con una línea. La longitud de las ramas debe corresponder con el tiempo que pasó desde que los humanos y neandertales divergieron de su ancestro común.

Vamos a suponer que se necesitarían 20 millones de años para que cada uno de los nucleótidos de esta particular secuencia de ADN cambien. De este modo, para que la secuencia de ADN cambie un 0.07, se necesitarían 0.07*20 millones = 1.4 millones de años. La rama debe medir por lo tanto, 1.4 millones de años en la escala de tiempo.

Para calcular cuánto tiempo hace que el ancestro de los chimpancés divergió del ancestro de los humanos (longitud de la rama), sumar las diferencias proporcionales en la Tabla 2

Usando la tabla 2, puedes empezar a construir el árbol evolutivo:

Conecta neandertales y humanos con una línea. La longitud de las ramas debe corresponder con el tiempo que pasó desde que los humanos y neandertales divergieron de su ancestro común.

Vamos a suponer que se necesitarían 20 millones de años para que cada uno de los nucleótidos de esta particular secuencia de ADN cambien. De este modo, para que la secuencia de ADN cambie un 0.07, se necesitarían 0.07*20 millones = 1.4 millones de años. La rama debe medir por lo tanto, 1.4 millones de años en la escala de tiempo.

Para calcular cuánto tiempo hace que el ancestro de los chimpancés divergió del ancestro de los humanos (longitud de la rama), sumar las diferencias proporcionales en la Tabla 2.

Cuestionario correspondiente a esta práctica es el siguiente:

1. ¿Quién está más relacionado con los españoles que en 1492 invadieron América, los actuales españoles o la población mestiza americana?

2. ¿Se corresponde el árbol filogenético con las diferencias morfológicas entre las especies estudiadas?

3. La insulina humana se diferencia de la insulina de vaca en tres aminoácidos. Con lo que has aprendido si te pregunto por la insulina de pez ¿Qué crees que tendrá, 8 aminoácidos de diferencia o uno? razona la respuesta

Para saber más

Evolución de la lenguas castellana