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16.6: Guía de estudio: Mecanismos de evolución - Biología

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Preguntas de estudio

Objetivo: comparar y contrastar los numerosos mecanismos por los que se produce el cambio evolutivo.

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Vocabulario

  1. Evolución.
  2. Seleccion natural
  3. Mutación
  4. Flujo de genes
  5. Deriva genética
  6. Selección sexual

Preguntas de la guía de estudio

  1. Ser capaz de identificar, comparar, contrastar y discutir los diversos mecanismos de microevolución, que incluyen:
    1. Mutación
    2. Flujo de genes
    3. Deriva genética
    4. Selección sexual
    5. Seleccion natural
  1. ¿Cuáles son las observaciones que llevaron a las conclusiones de Darwin con respecto a la selección natural?
  2. Compara y contrasta la selección sexual y la selección natural.
  3. ¿Cuál es la diferencia entre microevolución y macroevolución? Por favor, no se limite a memorizar las definiciones ... ¡sea capaz de APLICAR sus definiciones a diferentes escenarios! Para una buena práctica, piense en ejemplos de cada uno.
  4. Explique claramente CÓMO ocurre la especiación ...
  5. Describa claramente cada una de las siguientes formas de aislamiento reproductivo. Sea capaz de comparar y contrastar cada forma.
    1. Geográfico
    2. Ecológico
    3. Temporal
    4. Conductual
    5. Mecánico
    6. Aislamiento gamético
    7. Inviabilidad híbrida
  1. Ante cualquier escenario, poder determinar el TIPO de aislamiento reproductivo que se está produciendo. ¡Inventa escenarios y practica!
  2. Explique la conexión entre aislamiento reproductivo, especiación y microevolución.

La diversidad toma forma: comprensión de la base mecanicista y adaptativa de la morfología bacteriana

La era moderna de la metagenómica ha proporcionado volúmenes de datos sin precedentes que describen la diversidad genética y metabólica de las comunidades bacterianas, pero no ha proporcionado información sobre morfologías celulares coincidentes. Al igual que las capacidades metabólicas y biosintéticas, la morfología comprende un componente crítico de la aptitud bacteriana, moldeado por selección natural en las muchas formas elaboradas observadas en el dominio bacteriano. En este ensayo, discutimos la diversidad de la morfología bacteriana y sus implicaciones para comprender tanto la base mecanicista como la adaptativa de la morfogénesis. Consideramos la mejor manera de aprovechar los datos genómicos y los desarrollos experimentales recientes para avanzar en nuestra comprensión de la forma bacteriana y su importancia funcional.

Citación: Kysela DT, Randich AM, Caccamo PD, Brun YV (2016) La diversidad toma forma: comprensión de la base mecanicista y adaptativa de la morfología bacteriana. PLoS Biol 14 (10): e1002565. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.1002565

Publicado: 3 de octubre de 2016

Derechos de autor: © 2016 Kysela et al. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la Licencia de Atribución Creative Commons, que permite el uso, distribución y reproducción sin restricciones en cualquier medio, siempre que se acredite el autor y la fuente originales.

Fondos: La investigación informada en esta publicación fue apoyada por el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales de los Institutos Nacionales de Salud con el número de premio R01GM51986 otorgado a YVB y por el Premio del Servicio Nacional de Investigación F32GM112362 otorgado a AMR. El contenido es responsabilidad exclusiva de los autores y no necesariamente representa las opiniones oficiales de los Institutos Nacionales de Salud. Los patrocinadores no tuvieron ningún papel en el diseño del estudio, la recopilación y el análisis de datos, la decisión de publicar o la preparación del manuscrito.

Conflicto de intereses: Los autores han declarado que no existen intereses en competencia.

Abreviaturas: FDAA, PG fluorescente de D-aminoácido, peptidoglicano


Resumen

El cáncer de ovario epitelial generalmente se presenta en una etapa avanzada y es la causa más común de muerte por cáncer ginecológico. El tratamiento requiere atención multidisciplinaria experta. El cribado poblacional ha sido ineficaz, pero se están desarrollando nuevos enfoques para el diagnóstico temprano y la prevención que aprovechan la genómica molecular. La terapia inicial incluye cirugía y terapia adyuvante. El cáncer de ovario epitelial se compone de distintos subtipos histológicos con características genómicas únicas, que mejoran la precisión y la eficacia de la terapia, lo que permite el descubrimiento de predictores de respuesta, como mutaciones en genes de susceptibilidad al cáncer de mama. BRCA1 y BRCA2y deficiencia de recombinación homóloga para inhibidores de la vía de respuesta al daño del ADN o resistencia (ciclina E1). Las técnicas de rápida evolución para medir los cambios genómicos en el tumor y la sangre permiten evaluar la sensibilidad y la aparición de resistencia a la terapia, y podrían ser indicadores precisos de enfermedad residual. La recurrencia suele ser incurable y el control de los síntomas del paciente y la calidad de vida son consideraciones clave en esta etapa. Los tratamientos para la recurrencia deben diseñarse desde la perspectiva del paciente e incorporar medidas significativas de beneficio. Se necesita un progreso urgente para desarrollar pautas de tratamiento basadas en evidencia y consenso para cada subgrupo, y se requiere una cooperación internacional cercana en la realización de ensayos clínicos a través de grupos de investigación académica como el Gynecologic Cancer Intergroup.


La biología sintética es una disciplina impulsada por el diseño centrada en la ingeniería de funciones biológicas novedosas a través del descubrimiento, caracterización y reutilización de partes moleculares. Varias soluciones biológicas sintéticas para problemas biomédicos críticos están al borde de una adopción generalizada y demuestran la maduración floreciente del campo. Aquí, destacamos las aplicaciones de la biología sintética en el desarrollo de vacunas, el diagnóstico molecular y la terapéutica basada en células, haciendo hincapié en las tecnologías aprobadas para uso clínico o en ensayos clínicos activos. Concluimos llamando la atención sobre las innovaciones recientes en biología sintética que probablemente tengan un impacto significativo en las aplicaciones futuras de la biomedicina.

Estos autores contribuyeron igualmente


Chang y Malik destacan un nuevo estudio (pgen.1009418) que muestra una carrera armamentista coevolutiva activa entre el ADN y los componentes proteicos de la maquinaria meiótica en Mimulus, con consecuencias para la aptitud individual y la divergencia molecular.

Crédito de la imagen: Finseth et al., Pgen.1009418

Nuevas revistas PLOS que aceptan envíos

Cinco nuevas revistas unificadas para abordar los desafíos ambientales y de salud global están ahora listas para recibir presentaciones: PLOS Climate, PLOS Sustainability and Transformation, PLOS Water, PLOS Digital Health y PLOS Global Public Health

Colección COVID-19

La Colección COVID-19 destaca todo el contenido publicado en PLOS revistas relacionadas con la pandemia COVID-19 en 2019-21.

Envíe sus protocolos de laboratorio y estudio a MÁS UNO!

MÁS UNO ahora acepta envíos de Lab Protocols, un artículo revisado por pares en colaboración con Protocols.io, y Study Protocols, un artículo que acredita el trabajo realizado antes de producir y publicar los resultados.

PLOS Reviewer Center

Una colección de capacitación y recursos gratuitos para revisores de pares de PLOS revistas, y para la comunidad de revisión por pares en general, extraídas de investigaciones y entrevistas con editores del personal, miembros de la junta editorial y revisores experimentados.

Diez reglas simples

PLOS Biología ComputacionalLos artículos de "Diez reglas simples" proporcionan guías rápidas y concentradas para dominar algunos de los desafíos profesionales que enfrentan los científicos de investigación en sus carreras.

La Academia Nacional de Ciencias elige nuevos miembros

enhorabuena a PLOS Genetics ¡Los editores asociados Denise Montell, Anita Hopper, Joe Heitman y Marisa Bartolomei por ser miembros electos de la Academia Nacional!

La Academia Estadounidense de Artes y Ciencias elige nuevos miembros

enhorabuena a PLOS Genetics ¡Los editores asociados Sue Jinks-Robertson y Sarah A. Tishkoff por ser miembros electos de la Academia Estadounidense en el área de ciencias biológicas!

Colección de aditivos genéticos humanos

PLOS Genetics anuncia una nueva colección sobre aditivos genéticos humanos, presentada por una revisión de Korunes y Goldberg que analiza los avances recientes y las direcciones futuras para el campo.

Wendy Bickmore nombrada CBE

¡Felicitaciones a la editora de la Sección de Epigenética, Wendy Bickmore, por ser nombrada CBE en reconocimiento a sus servicios a las ciencias biomédicas y a las mujeres en la ciencia!


Materiales y métodos

Orugas.

A lo largo de ambos experimentos, utilizamos larvas de cuarto estadio criadas en laboratorio de la polilla Early Thorn Selenia dentaria. Esta especie es un gusano de pulgada (familia Geometridae) que es polífago en una amplia gama de arbustos caducifolios de hoja ancha y árboles que se benefician de la mascarada (7) no refleja la luz en el espectro UV y no tiene polimorfismo de color conocido (ver Materiales y métodos SI y Fig. S1 para más detalles).

Experimento de depredación.

En el día 2 de vida, 32 pollitos que habían sido aclimatados a la arena experimental (ver Materiales y métodos SI) se dividieron en dos grupos de 16. Los individuos de cada grupo recibieron dos ensayos, en cada uno de los cuales se les permitió encontrar y consumir una oruga de una rama que también contenía nueve ramitas. La rama fue manipulada para un grupo, pero no manipulada para el otro. Las ramas manipuladas se unieron con hilo de algodón púrpura para cambiar su apariencia visual sin influir en su estructura física u olor (7). El propósito de estos ensayos era entrenar a los polluelos a buscar orugas en las ramas.

El día 3, cada grupo se dividió en dos, dando cuatro grupos en total. Los pollitos de todos los grupos experimentaron 10 presentaciones de una rama manipulada o no manipulada (en línea con su experiencia previa) en la arena. Cada presentación duró 90 s, y hubo un intervalo de 90 s entre presentaciones. Las presentaciones pueden ser de tres tipos: una rama que contiene 9 ramitas y una oruga, una rama que contiene 10 ramitas y ninguna oruga, o una presentación nula donde no hay nada en la arena. Todos los grupos experimentaron cuatro presentaciones de una rama con nueve ramitas y una oruga. Dos grupos (uno con ramas manipuladas y otro sin) experimentaron un alto nivel de exposición a ramas sin recompensa con 10 ramitas y sin oruga (cinco presentaciones) más una presentación nula, los otros dos grupos experimentaron un nivel bajo de exposición a ramas sin recompensa con 10 ramitas y sin oruga (una presentación) y cinco presentaciones nulas. El orden de las 10 presentaciones fue aleatorio para cada individuo. Se eligió este método de presentación porque permitía manipular el número de ramitas sin cambiar ni el número de orugas presentadas ni la complejidad de la tarea visual (los polluelos siempre tenían que encontrar una oruga entre nueve ramitas).

Al final del día 3, los pollitos recibieron una única prueba de prueba. Este consistía en una rama manipulada o no manipulada (consistente con la experiencia previa de cada pollito) que contenía nueve ramitas y una oruga. Se registró la latencia para atacar a la oruga. En un caso, la prueba se detuvo después de 10 minutos porque el pollito no mostró interés en la rama. A este pollito se le otorgó una latencia de 601 s en el análisis.

El día 4, los polluelos de los grupos de baja exposición recibieron dos pruebas para explorar si la cantidad de ramitas en la rama afectaba el tiempo necesario para encontrar la oruga (es decir, si era más difícil encontrar orugas en entornos más complejos). . En una prueba, al polluelo se le ofreció una rama con 5 ramitas y una oruga, en la otra la rama tenía 15 ramitas y una oruga. El orden de los ensayos se equilibró dentro de los grupos. Los ensayos se realizaron con 90 s de diferencia.

Experimento de elección de Caterpillar.

Se realizaron experimentos en el laboratorio en el que se alojaron las orugas (ver Materiales y métodos SI para detalles de la vivienda), en julio y agosto de 2009. Las mediciones diurnas se tomaron entre las 10:00 a.m. y las 2:00 p.m. (iluminadas solo por la luz solar), y las medidas nocturnas entre las 10:00 p.m. y las 2:00 a.m. (iluminadas por luz de la luna y luz de las estrellas solamente). Las orugas se colocaron en cámaras de elección, un tanque de plástico transparente de 33 × 18 × 18 cm con una tapa de película adhesiva, individualmente usando un pincel. El papel blanco cubría el piso del tanque y se cambiaba en cada prueba. Una marca de lápiz indicaba el centro de la cámara, y se colocó una sola rama a cada lado de esta línea, a 5 cm de la línea en el punto más cercano. Las orugas se colocaron en la línea de lápiz frente a ninguna rama. Se dejaron 30 min, luego de lo cual se registró la rama en la que se ubicaba la oruga: no se ubicaron cinco orugas en una rama por lo que se retiraron del análisis. La principal diferencia entre las dos ramas estaba en el número de ramitas. Cada rama tenía 25 cm de largo, una con cuatro ramitas (número de ramitas bajo) y otra con ocho ramitas (número de ramitas alto). Las ramitas en ambas ramas tenían ∼3,5 cm de largo y 3 mm de diámetro. El número de ramitas en las ramas no se manipuló de ninguna manera y, por lo tanto, representó una variación natural. Los grupos experimentales difirieron en cuál de las ramas poseía hojas, sus niveles de hambre y el riesgo de depredación percibido: consulte la Tabla 1 para obtener más detalles. Cuando fue necesario, la privación de alimentos se logró retirando las hojas de la planta hospedante de la oruga 24 h antes del inicio del experimento. La depredación se simuló apretando suavemente las orugas con pinzas tres veces inmediatamente antes de moverlas a la cámara experimental (ninguna oruga resultó visiblemente dañada por este proceso). Cada elección se investigó utilizando 30 orugas replicadas.


Biología Integrativa 200B Lecturas

= requerido en el curso 2011 otras recomendaciones especiales destacadas por su relevancia directa para el curso, básicas para el campo ("algo que todos deberían haber leído"), etc.

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Bajo presión: cómo la selección por inmunidad generada por vacunas puede influir en la evolución de los virus de tipo salvaje

Los virus evolucionan en respuesta a la inmunidad de grupo natural, y es lógico pensar que niveles suficientemente altos de inmunidad inducida por vacunas también podrían influir en la evolución del virus (Boni 2008). Se ha observado la evolución de virus de tipo salvaje en respuesta al despliegue de vacunas vivas atenuadas en varios virus veterinarios, incluido el metapneumovirus aviar (Catelli et al.2010 Cecchinato et al.2010) y el virus de la influenza aviar (Park et al.2011 Lee et al. al.2004). Aún no se han determinado los efectos de dicha evolución impulsada por la vacuna sobre la virulencia y la transmisibilidad del virus en animales no vacunados. Sin embargo, estudios teóricos han planteado la preocupación de que las "vacunas imperfectas", vacunas que no inducen inmunidad esterilizante sino que modulan la enfermedad o la transmisión, podrían seleccionar para aumentar la virulencia en el virus de tipo salvaje al que se dirige la vacunación (Gandon et al. 2003 Mackinnon et al. al.2008 Gandon y Day 2007 Andre y Gandon 2006 Ganusov y Antia 2006 Massad et al.2006). Curiosamente, Manuel et al. (Manuel et al. 2010) informaron recientemente que la vacunación imperfecta puede evitar reversión a la virulencia en un virus de inmunodeficiencia humano-simio (SHIV). Generaron un SHIV que portaba una mutación atenuante y luego infectaron a monos tanto ingenuos como vacunados con este virus. El SHIV atenuado volvió a la virulencia a través de una mutación inversa en los monos ingenuos, pero no en los vacunados. Los investigadores atribuyen este efecto a la disminución general de la replicación del SHIV en los monos vacunados, lo que sugiere que las vacunas imperfectas pueden actuar como un freno en la evolución de sus homólogos de tipo salvaje.

El objetivo final de muchos programas de vacunación es la erradicación de virus específicos de tipo salvaje. Este objetivo se ha logrado para el virus de la variola, el agente de la viruela, está al alcance del poliovirus (Kew et al. 2005) y quizás el virus del sarampión (Castillo-Solorzano et al. 2011 Moss 2009), y sigue siendo un objetivo tentador para muchos de los existentes. y programas de vacunas candidatas. Si bien no hay duda de que la erradicación representa un gran salto para la salud pública, se debe pensar en el nicho vacío que crea la erradicación. Los recientes aumentos de la viruela del simio se han atribuido a la erradicación y el cese de la vacunación contra la viruela (Rimoin et al. 2010). Además, el virus Coxsackie A (Rieder et al. 2001) y el virus del dengue silvestre (Vasilakis et al. 2011) podrían emerger potencialmente para llenar los nichos que quedan vacantes en caso de que se erradique la polio y el virus del dengue humano, respectivamente. Se necesitará un análisis evolutivo para predecir los impactos de la erradicación en la futura aparición de virus.


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