Mecanismos de evolución microbiana

Question 1

¿Qué es la evolución?

Answer 1

Cambio en las frecuencias alélicas en una población entre generaciones.

Question 2

¿Cuándo aparecen nuevos alelos?

Answer 2

Nuevos alelos resultan cuando una mutación y recombinación producen variación en las secuencias de genes.

Question 3

¿Qué son los alelos?

Answer 3

Versiones alternativas de un gen determinado.

Question 4

¿Qué son las mutaciones?

Answer 4

Cambios aleatorios en la secuencia del ADN que se acumulan con el tiempo. Son una fuente fundamental de la variación natural que impulsa el proceso evolutivo.

Question 5

¿La mayoría de las mutaciones son neutrales, perjudiciales o beneficiosas?

Answer 5

La mayoría de mutaciones son neutrales o perjudiciales, pero algunas pueden ser beneficiosas.

Question 6

¿Qué es la recombinación?

Answer 6

Proceso mediante el cual segmentos de ADN se rompen y se vuelven a unir para crear nuevas combinaciones de material genético.

Es necesaria para la integración del ADN adquirido por HGT.

Question 7

¿Qué es la recombinación homóloga?

Answer 7

Es un tipo de recombinación que requiere segmentos cortos de secuencias de ADN muy similares que flanquea la región del ADN que se transfiere.

Question 8

¿Qué es la recombinación no homóloga?

Answer 8

Es un tipo de recombinación mediada por varios mecanismos en los que no se requieren altos niveles de similitud para iniciar la integración exitosa del ADN.

Question 9

¿Cuáles son los principales mecanismos evolutivos?

Answer 9

Fuerzas de selección y deriva génica.

Question 10

¿Qué es la selección natural?

Answer 10

Se define sobre la base de la aptitud, es la capacidad de un organismo para producir descendencia y contribuir a la composición genética de las generaciones futuras.

Question 11

¿Qué es la deriva génica?

Answer 11

Es un proceso aleatorio que puede hacer que las frecuencias genéticas cambien con el tiempo, lo que resulta en una evolución en ausencia de selección natural.

Question 12

¿Qué es un cuello de botella?

Answer 12

Es un evento en el que una población experimenta una severa reducción en su tamaño, seguida de un nuevo crecimiento a partir de la población restante.

Question 13

¿Para qué se pueden usar los cambios en las secuencias de ADN?

Answer 13

Los cambios de secuencia debido a mutaciones pueden usarse como un reloj molecular para estimar el tiempo transcurrido desde que una especie se ha separado de sus parientes más cercanos.

Muchas especies microbianas, como E. coli, pueden abarcar una enorme cantidad de cepas diferentes que poseen una diversidad de rasgos que definen colectivamente a la especie.

Question 14

¿A qué da paso la evolución en términos de funciones/rasgos?

Answer 14

La evolución puede dar paso a la pérdida o ganancia de un rasgo o función.

Question 15

¿Qué son los genes homólogos?

Answer 15

Son genes que descienden de un solo gen ancestral presente en un ancestro común. Tienden a tener secuencias de nucléotidos similares.

Question 16

¿Qué son los genes ortólogos?

Answer 16

Son genes homólogos que comparten la misma función.

Question 17

¿Qué son los genes parálogos?

Answer 17

Son genes homólogos con diferente función.

Question 18

¿Qué es una familia de genes?

Answer 18

Una familia de genes es un grupo de genes homólogos.

Question 19

¿Qué es una duplicación?

Answer 19

Es una mutación que crea una copia redundante de una secuencia genética en el genoma.

Question 20

¿Por qué las duplicaciones son importantes para la diversifiación evolutiva?

Answer 20

Cuando ocurre una duplicación, la copia del gen original conserva su función, lo que hace posible que la segunda copia acumule mutaciones libremente sin pérdida de función del gen en la células. De esta forma, la evolución puede “experimentar” con una copia del gen y dar paso a nuevos rasgos/funciones/enzimas/proteínas.

Question 21

¿La aptitud física puede mejorarse mediante la deleción de material genético?

Answer 21

Sí. Es común en las células procariotas que los materiales no esenciales, no funcionales o redundantes se eliminen a lo largo del tiempo. Esto permite al microbio tener un menor gasto energético.

Dato: las deleciones son más comunes que inserciones y duplicaciones.

Question 22

¿Por qué los genomas de algunos microorganismos son my simplificados?

Answer 22

Esto se ve en muchos simbiontes intracelulares obligados y patógenos intracelulares. Sus genomas han presentado múltiples deleciones a lo largo del tiempo porque muchos de los metabolitos que necesitan están disponibles en el citoplasma de sus organismos huéspedes.

Question 23

¿Qué para cuando hay mutaciones de pérdida de función en un microorganismo de una comunidad microbiana?

Answer 23

En comunidades microbianas, una mutación por deleción que impide que un organismo produzca un nutriente esencial puede ser no letal si el organismo puede obtener el nutriente de algún otro organismo en el ambiente.

Question 24

¿Por qué los microorganismos en comunidades microbianas suelen eliminar sus genes?

Answer 24

Todos los genes imponen algún costo para la célula, y los organismos en comunidades microbianas pueden eliminar un gen para evitar ese costo si otros miembros de la comunidad proporcionan la función de ese gen. Esto puede aumentar la aptitud del organismo, pero promover la interdependencia de miembros de la comunidad microbiana.

Los microorganismos con tales deleciones siguen siendo competitivos dentro de la comunidad, pero puede que sean incapaces de crecer si se separan de la comunidad en la que evolucionaron.

Question 25

¿Cuáles son los principales mecanismos de HGT?

Answer 25

Transformación, transducción y conjugación.

Question 26

¿Por qué la HGT es diferente de la recombinación sexual?

Answer 26

1. Es unidireccional.
2. Es asimétrica, en el sentido de que generalmente se transfiere un pequeña cantidad de ADN.
3. No está limitada por los límites de la especie porque el donante y el receptor pueden tener una relación lejana.

Question 27

¿Qué es el mobiloma?

Answer 27

Es la suma total de todos los elementos genéticos móviles de un genoma.

Question 28

¿Qué son elementos genéticos móviles?

Answer 28

Son segmentos discretos de ADN que tienen genes que codifican su propia replicación, recombinación y transmisión.

Incluyen: plásmidos, profagos, secuencias de inserción, transposones e integrones.

Question 29

¿Cómo está compuesta una especie microbiana?

Answer 29

Una especie microbiana está compuesta de muchas cepas individuales que difieren en la composición genética.

Question 30

¿Qué es el genoma núcleo o core genome?

Answer 30

Son todos los genes compartidos por todas las cepas individuales de una especie. Son genes fundamentales para la supervivencia de estos organismos.

Ejemplo: el core genome de Salmonella enterica es de 1811 genes.

Question 31

¿Qué es el pangenoma?

Answer 31

Es el core genome más los genes que no son compartidos por todas las cepas de una especie.

Question 32

¿Qué es el genoma accesorio?

Answer 32

Son los genes que no son indispensables para la supervivencia, sino que confieren características adicionales.

Question 33

Core genome, pangenoma y genoma accesorio de E. coli

Answer 33

Core genome: 1976 genes. Todas las cepas comparten menos del 50% de su genoma.

Pangenoma: 17’838 genes.

Genoma accesorio: 15’862 genes que no comparten todas las cepas (pagenoma - core genome). Generalmente se obtienen por HGT.

E. coli tiene en promedio 4721 genes, las cepas individuales tienen desde 4068 hasta 5379 genes en total.

Question 34

¿Qué es una isla genómica?

Answer 34

Es un grupo de genes con una función especializada que pueden transferirse por HGT. Son parte del pangenoma y se encuentran en alguna, pero no en todas, las cepas de una especie.

Question 35

¿Qué son las islas de patogenicidad?

Answer 35

Son islas cromosómicas que codifican factores de virulencia, moléculas que facilitan la enfermedad y que se encuentran en bacterias patógenas.