17 diciembre, 2010

Ha sido demostrada –estadísticamente– la existencia de un ancestro común universal?

Hace algunos meses escribí sobre un artículo publicado por Douglas Theobald, quien hizo un estudio estadístico sobre la validez de la teoría del Ancestro Común Universal (UCA). Theobald usó 23 proteínas presentes en cuatro representantes de cada uno de los tres dominios de la vida (Arqueas, Bacterias y Eucarias) y con el uso tres pruebas estadísticas muy rigurosas, entre ellas el criterio de información de Akaike (AIC), demostró que la existencia de un UCA era 102680 (1 con 2680 ceros) veces más probable que el modelo de los ancestros múltiples.

Sin embargo, T. Yonezawa de la Universidad de Fudan (Shanghái, China) y M. Hasegawa del Instituto de Matemática Estadística de Japón, mandaron una carta a Nature sobre sus apreciaciones acerca del trabajo de Theobald. Los investigadores asiáticos creen que el estudio hecho por Theobald no es lo suficientemente sólido como para desechar la hipótesis de los ancestros múltiples. Ellos usaron dos secuencias genéticas del ADN mitocondrial (cytb y nd2), las cuales no presentan ninguna homología –por no estar relacionados – y por lo tanto no comparten un ancestro común. Sin embargo, al hacer las mismas pruebas estadísticas que Theobald vieron que la hipótesis de que los dos genes compartían un ancestro común fue la aceptada, en base a los valores obtenidos de AIC.

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El modelo aceptado es aquel que tenga un menor valor de AIC. En este caso es del ancestro común ya que 10216<10271. Sin embargo, los dos genes no están relacionados ni presentan homologías.

Yonezawa & Hasegawa creen que los resultados de Theobald no son concluyentes, ya que además no toma en cuenta la posibilidad de evolución convergente debido a la selección natural. Para los no muy conocedores del tema – de manera sencilla – la evolución convergente hace referencia a que dos organismos con líneas evolutivas completamente diferentes y distantes, pueden tener características similares, las cuales evolucionaron de manera paralela e independiente, sin la necesidad de un ancestro común entre ellas. Por ejemplo: El sistema de ecolocalización de los murciélagos se basa en una proteína llamada Prestina que se expresa en las células del pelo externo de sus orejas; este mismo sistema fue desarrollado por los delfines, que también tienen la proteína Prestina con una secuencia similar a la de los murciélagos, a pesar de ser dos especies completamente diferentes y distantes (evolutivamente hablando). La selección natural ha favorecido esta evolución convergente y los genes que codifican a estas Prestinas no tienen un mismo ancestro, sino ancestros independientes. [Current Biology, 20(2), R53-R54 (2010)]. Si Theobald hubiera considerado esto, tal vez la existencia de ancestros múltiples no hubiera podido ser descartada o la probabilidad de que ocurra no hubiera sido tan baja.

Pero, Theobald no se queda callado y responde a Yonezawa & Hasegawa. Si bien está de acuerdo con que los modelos filogenéticos actuales no permiten introducir el efecto de la evolución convergente en sus análisis, lo que los investigadores asiáticos dicen sólo se cumplen para algunas proteínas. Por ejemplo, en las 23 proteínas que el usó para su estudio, todas las secuencias tienen una alta tasa de identidad (>55%) entre las especies representantes de los tres dominios. El grado de adaptación convergente necesario para producir miles de secuencias idénticas entre las 23 diferentes proteínas – producto de los múltiples ancestros – no se compara con la limitada convergencia a nivel molecular observada en ellas.

Si bien son la selección natural y las condiciones biofísicas del entorno quienes pueden inducir a una correlación entre las secuencias, y no sólo la existencia de un ancestro común, Theobald dice que no necesariamente las proteínas con secuencias de aminoácidos idénticas o plegamientos y formación de estructuras terciarias similares cumplen las mismas funciones específicas. Hay muchos ejemplos de proteínas sin similaridad detectable en sus secuencias o plegamientos que cumplen las mismas funciones enzimáticas. Un claro ejemplo es la misma función que cumplen tres proteínas completamente diferentes: la subtilisina, tripsina y carboxipeptidasa, todas ellas proteasas (rompen enlaces peptídicos).

Por otro lado, también hay muchos ejemplos de enzimas que tienen plegamientos y estructuras terciarias similares sin necesidad de tener secuencias idénticas. Con esto Theobald trata de decir que las secuencias requeridas para un determinado plegamiento, estructura terciaria y función es “casi” indiferenciable del azar y que algunas de las similaridades convergentes en las que se basa la hipótesis de los ancestros múltiples podría ser explicado también con el azar. En este último punto, personalmente, no estoy muy de acuerdo, ya que para mí el entorno biofísico y las relaciones químicas con las moléculas vecinas sí pueden influir en la presencia o no de un determinado aminoácido o guiar un determinado plegamiento, aunque este punto de vista reduccionista que tengo puede alejarse de la forma holística como debe verse la biología.

En fin, Theobald reconoce que no ha probado todos los parámetros posibles para confrontar estas dos hipótesis y tampoco cree que su artículo es la “última palabra” sobre la existencia o no de un UCA, lo único que el resalta es las pruebas estadísticas sólidas que respaldan la mayor probabilidad de haber existido un UCA que múltiples ancestros.

Referencias:

ResearchBlogging.orgYonezawa, T., & Hasegawa, M. (2010). Was the universal common ancestry proved? Nature, 468 (7326) DOI: 10.1038/nature09482

Theobald, D. (2010). Theobald reply Nature, 468 (7326) DOI: 10.1038/nature09483

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