En primer lugar Lagarto genoma secuenciado:
Genoma verde lagartija arroja luz sobre la evolución de los vertebrados
El lagarto anolis verde es una criatura ágil y activo, y por lo tanto son elementos de su genoma. Esta agilidad genómica y otras nuevas pistas han surgido a partir de la secuenciación completa del genoma de la lagartija y puede ofrecer una visión de cómo los genomas de humanos, mamíferos, reptiles y sus contrapartes han evolucionado desde los mamíferos y reptiles se separaron 320 millones de años. Los investigadores que han completado este proyecto de secuenciación informaron de sus hallazgos 31 de agosto en línea en la revista Nature.
La lagartija verde (Anolis carolinensis) - un nativo del sureste de Estados Unidos - es el primer no-aves especies de reptiles en tener su genoma secuenciado y ensamblado. Los investigadores se han reunido una amplia y analizaron más de 20 genomas de mamíferos - incluyendo los de algunos de nuestros parientes más cercanos - pero el paisaje genético de los reptiles se mantiene relativamente inexplorado.
"A veces es necesario estar a una cierta distancia con el fin de aprender acerca de cómo el genoma humano evolucionó", dijo Jessica Alföldi, co-primer autor del estudio y científico investigador en el grupo de biología del genoma de vertebrados en el Instituto Broad. "Hay que mirar más allá de lo que estaba buscando antes."
Lagartos están más estrechamente relacionados con las aves - que también son reptiles - que a cualquiera de los otros organismos cuyos genomas han sido secuenciados en su totalidad. Al igual que los mamíferos, aves y lagartos son amniotas, lo que significa que no se limitan a poner los huevos en el agua. "La gente ha estado secuenciando los animales de diferentes partes del árbol de vertebrados, pero los lagartos no habían sido incluidos en la muestra previamente", dijo Kerstin Lindblad-Toh, directora científica de la biología del genoma de vertebrados en el autor de ancho y alto del artículo de Nature. "Esta fue una rama importante tener en cuenta."
Cuatrocientas especies de lagartijas se desplegaron en las islas del Caribe, América del Norte, América Central y América del Sur, por lo que un modelo interesante para estudiar la evolución. Aunque mucho se sabe sobre su biología y comportamiento, la información genómica puede ser una pieza clave que falta para la comprensión de cómo los lagartos se han vuelto tan diversa. "Lagartijos son ricos en la ecología y la morfología y tiene la cantidad justa de la diversidad para que sean interesantes pero manejable para estudiar", dijo Jonathan Losos, un autor del estudio, profesor de la Universidad de Harvard, y autor del libro Los lagartos en un Evolutivo Árbol: Ecología y radiación adaptativa de los lagartijos. "Sin embargo, un gran bloque de tropiezo en el estudio de ellos ha sido que no han sido grandes organismos para el estudio genético clásico. El genoma va a revolucionar nuestra capacidad de estudiar ese aspecto de su diversificación evolutiva."
Una de las preguntas que este genoma nueva secuencia puede ayudar a resolver tiene que ver con el origen de la conserva, no codificante elementos en el genoma humano. Estas regiones no contienen genes que codifican proteínas, pero se cree que tienen un papel fundamental, ya que se han mantenido sin cambios durante miles de años. Los científicos se preguntaban en donde estos elementos misteriosos y vino de la hipótesis de que pueden ser las reliquias de los transposones - saltar fragmentos de ADN que fueron a la vez capaz de copiar y pegar se lo largo del genoma. En los seres humanos, muchos de estos llamados "genes saltarines" han perdido su capacidad de salto, pero en lagartijas, siguen hop.
"Lagartijos tienen una biblioteca viviente de elementos de transposición", dijo Alföldi. Los investigadores alineados estos elementos móviles del genoma humano, y se encontró que cerca de 100 de los elementos no codificantes del genoma humano se derivan de estos genes saltarines. "En los lagartijos, estos transposones siguen saltando alrededor, pero la evolución ha utilizado para sus propios fines, convirtiéndolos en algo funcional en los seres humanos."
Además de las ideas sobre el genoma humano y los mamíferos, el genoma de la lagartija también ofrece hasta pistas sobre cómo evolucionaron las especies de lagarto para poblar las islas de las Antillas Mayores. Al igual que los pinzones de Darwin, los lagartijos adaptado para llenar todos los nichos ecológicos de las islas tienen que ofrecer. Algunos lagartos tienen patas cortas y se puede caminar a lo largo de las ramas angostas, mientras que otros son de color verde con el dedo gordo del pie almohadillas adaptadas para vivir en lo alto de los árboles, mientras que otros son de color amarillo y marrón y viven en la hierba. Pero a diferencia de los pinzones, lagartijas en las diferentes islas han evolucionado de forma independiente las diversas comunidades de estas ramitas, canopy, y especies de gramíneas vivienda - especies de lagartos casi idéntica se han desarrollado de forma paralela en las islas de La Española, Puerto Rico, Cuba y Jamaica.
"Estos lagartos han sido comparados con los pinzones de Darwin y en muchos aspectos son similares", dijo Losos. "Ellos muestran el funcionamiento de la selección natural como especies adaptadas a los diferentes hábitats. Pero la diferencia es en el caso de los lagartos, esta evolución ha sucedido cuatro veces, una en cada una de las diferentes islas."
Mediante el muestreo de los genomas de más de 90 especies, los investigadores fueron capaces de hacer un mapa preliminar de cómo estas especies evolucionaron a colonizar las islas.
"Este es el escenario para la comunidad de investigación para ser capaces de mirar a la firma de la adaptación en un muy informativo y bien pensado así", dijo Lindblad-Toh.
Los investigadores también fueron capaces de crear una lista de partes de proteínas que se encuentran en los huevos verdes anole, que en comparación con los encontrados en huevos de gallinas y se encontró que tanto los genes de aves y huevos de lagarto están evolucionando rápidamente. También encontraron varios genes en el genoma del anolis asociados con la visión del color, que se basan en anolis para identificar compañeros de selección (machos y hembras de algunas especies de aletas pantalla de vivos colores de la piel debajo de su cuello llamado papada).
"Lagartijos tienen visión de colores muy buena - que algunas especies se pueden ver en el rango ultravioleta", dijo Losos. Otros estudios han demostrado que el anolis puede distinguir los colores y patrones similares. "Es bastante claro que una de las funciones de la papada es distinguir unas especies de otras personas y que utilizan la papada para determinar si otra persona se encuentre en otra especie o no."
Los investigadores realizaron el primer análisis de otras características inusuales en el genoma del lagartijo, incluyendo microcromosomas - cromosomas pequeños a veces se encuentra en los reptiles, anfibios y peces, pero nunca en los mamíferos. También encontraron una falta total de Isocoras, las regiones del genoma con una concentración alta o baja de los nucleótidos "G" (guanina) y "C" (citosina) que dan los cromosomas humanos diferentes patrones de bandas.
Además, el equipo encontró que los cromosomas sexuales del lagarto - algo que los investigadores sólo habían sido capaces de hipótesis acerca de antes. Al igual que los mamíferos, los anolis verdes parecen tener los cromosomas XX y XY (a diferencia de las aves, en la que los machos tienen dos cromosomas sexuales idénticos llamado ZZ y las hembras tienen dos diferentes conocidas como ZW). Cromosoma de la lagartija X resultó ser uno de sus muchos microcromosomas.
Cada una de estas ideas es el fruto de la colaboración entre los científicos especializados en el estudio de las proteínas, la evolución de la familia de genes, la conducta lagartijo verde y la biología, análisis computacional, y mucho más. "Este trabajo representa una asociación entre los biólogos y los biólogos computacionales", dijo Federica Di Palma, co-autor de la primera directora de papel y el asistente del amplio grupo de vertebrados biología del genoma. "Hemos sido capaces de aprovechar todos estos puntos de vista para comprender mejor la evolución del genoma en general."
Otros investigadores que contribuyeron a este trabajo incluyen Manfred Grabherr, Christina Williams, Hong Lesheng, Mauceli Evan, Pamela Russell, Craig B. Lowe, Glor Richard, Jacob D. Jaffe, David A. Ray, Boissinot Stephane, Andrew M. Shedlock, Christopher Botka, Todd A. Castoe, John K. Colbourne, Matthew K. Fujita, Ricardo Godínez Moreno, F. Boudewijn diez Hallers, David Haussler, Andreas Heger, Heiman David, Daniel E. Janes, Jeremy Johnson, J. Pieter de Jong, Maxim Y. Koriabine, Peter Novick, Marcia Lara, Chris L. Organ, Sally E. Peach, Poe Steven, David D. Pollock Kevin de Queiroz, Sanger Thomas, Searle Steve, Jeremy D. Smith, Smith Zachary, Ross Swofford, Jason Turner-Maier, Wade Juli, joven Sarah, Zadissa Amonida, Scott V. Edwards, Travis C. Glenn, Christopher J. Schneider, Eric S. Lander, Breen Mateo, y Chris P. Ponting.
La financiación de este trabajo fue proporcionado por el National Human Genome Research Institute (NHGRI), con el apoyo temprano de la genómica lagartijo de la Fundación David y Lucile Packard Foundation. Todos los datos de la secuencia fue producida por la plataforma de secuenciación del genoma del Instituto Broad.
La lagartija verde (Anolis carolinensis) - un nativo del sureste de Estados Unidos - es el primer no-aves especies de reptiles en tener su genoma secuenciado y ensamblado. Los investigadores se han reunido una amplia y analizaron más de 20 genomas de mamíferos - incluyendo los de algunos de nuestros parientes más cercanos - pero el paisaje genético de los reptiles se mantiene relativamente inexplorado.
"A veces es necesario estar a una cierta distancia con el fin de aprender acerca de cómo el genoma humano evolucionó", dijo Jessica Alföldi, co-primer autor del estudio y científico investigador en el grupo de biología del genoma de vertebrados en el Instituto Broad. "Hay que mirar más allá de lo que estaba buscando antes."
Lagartos están más estrechamente relacionados con las aves - que también son reptiles - que a cualquiera de los otros organismos cuyos genomas han sido secuenciados en su totalidad. Al igual que los mamíferos, aves y lagartos son amniotas, lo que significa que no se limitan a poner los huevos en el agua. "La gente ha estado secuenciando los animales de diferentes partes del árbol de vertebrados, pero los lagartos no habían sido incluidos en la muestra previamente", dijo Kerstin Lindblad-Toh, directora científica de la biología del genoma de vertebrados en el autor de ancho y alto del artículo de Nature. "Esta fue una rama importante tener en cuenta."
Cuatrocientas especies de lagartijas se desplegaron en las islas del Caribe, América del Norte, América Central y América del Sur, por lo que un modelo interesante para estudiar la evolución. Aunque mucho se sabe sobre su biología y comportamiento, la información genómica puede ser una pieza clave que falta para la comprensión de cómo los lagartos se han vuelto tan diversa. "Lagartijos son ricos en la ecología y la morfología y tiene la cantidad justa de la diversidad para que sean interesantes pero manejable para estudiar", dijo Jonathan Losos, un autor del estudio, profesor de la Universidad de Harvard, y autor del libro Los lagartos en un Evolutivo Árbol: Ecología y radiación adaptativa de los lagartijos. "Sin embargo, un gran bloque de tropiezo en el estudio de ellos ha sido que no han sido grandes organismos para el estudio genético clásico. El genoma va a revolucionar nuestra capacidad de estudiar ese aspecto de su diversificación evolutiva."
Una de las preguntas que este genoma nueva secuencia puede ayudar a resolver tiene que ver con el origen de la conserva, no codificante elementos en el genoma humano. Estas regiones no contienen genes que codifican proteínas, pero se cree que tienen un papel fundamental, ya que se han mantenido sin cambios durante miles de años. Los científicos se preguntaban en donde estos elementos misteriosos y vino de la hipótesis de que pueden ser las reliquias de los transposones - saltar fragmentos de ADN que fueron a la vez capaz de copiar y pegar se lo largo del genoma. En los seres humanos, muchos de estos llamados "genes saltarines" han perdido su capacidad de salto, pero en lagartijas, siguen hop.
"Lagartijos tienen una biblioteca viviente de elementos de transposición", dijo Alföldi. Los investigadores alineados estos elementos móviles del genoma humano, y se encontró que cerca de 100 de los elementos no codificantes del genoma humano se derivan de estos genes saltarines. "En los lagartijos, estos transposones siguen saltando alrededor, pero la evolución ha utilizado para sus propios fines, convirtiéndolos en algo funcional en los seres humanos."
Además de las ideas sobre el genoma humano y los mamíferos, el genoma de la lagartija también ofrece hasta pistas sobre cómo evolucionaron las especies de lagarto para poblar las islas de las Antillas Mayores. Al igual que los pinzones de Darwin, los lagartijos adaptado para llenar todos los nichos ecológicos de las islas tienen que ofrecer. Algunos lagartos tienen patas cortas y se puede caminar a lo largo de las ramas angostas, mientras que otros son de color verde con el dedo gordo del pie almohadillas adaptadas para vivir en lo alto de los árboles, mientras que otros son de color amarillo y marrón y viven en la hierba. Pero a diferencia de los pinzones, lagartijas en las diferentes islas han evolucionado de forma independiente las diversas comunidades de estas ramitas, canopy, y especies de gramíneas vivienda - especies de lagartos casi idéntica se han desarrollado de forma paralela en las islas de La Española, Puerto Rico, Cuba y Jamaica.
"Estos lagartos han sido comparados con los pinzones de Darwin y en muchos aspectos son similares", dijo Losos. "Ellos muestran el funcionamiento de la selección natural como especies adaptadas a los diferentes hábitats. Pero la diferencia es en el caso de los lagartos, esta evolución ha sucedido cuatro veces, una en cada una de las diferentes islas."
Mediante el muestreo de los genomas de más de 90 especies, los investigadores fueron capaces de hacer un mapa preliminar de cómo estas especies evolucionaron a colonizar las islas.
"Este es el escenario para la comunidad de investigación para ser capaces de mirar a la firma de la adaptación en un muy informativo y bien pensado así", dijo Lindblad-Toh.
Los investigadores también fueron capaces de crear una lista de partes de proteínas que se encuentran en los huevos verdes anole, que en comparación con los encontrados en huevos de gallinas y se encontró que tanto los genes de aves y huevos de lagarto están evolucionando rápidamente. También encontraron varios genes en el genoma del anolis asociados con la visión del color, que se basan en anolis para identificar compañeros de selección (machos y hembras de algunas especies de aletas pantalla de vivos colores de la piel debajo de su cuello llamado papada).
"Lagartijos tienen visión de colores muy buena - que algunas especies se pueden ver en el rango ultravioleta", dijo Losos. Otros estudios han demostrado que el anolis puede distinguir los colores y patrones similares. "Es bastante claro que una de las funciones de la papada es distinguir unas especies de otras personas y que utilizan la papada para determinar si otra persona se encuentre en otra especie o no."
Los investigadores realizaron el primer análisis de otras características inusuales en el genoma del lagartijo, incluyendo microcromosomas - cromosomas pequeños a veces se encuentra en los reptiles, anfibios y peces, pero nunca en los mamíferos. También encontraron una falta total de Isocoras, las regiones del genoma con una concentración alta o baja de los nucleótidos "G" (guanina) y "C" (citosina) que dan los cromosomas humanos diferentes patrones de bandas.
Además, el equipo encontró que los cromosomas sexuales del lagarto - algo que los investigadores sólo habían sido capaces de hipótesis acerca de antes. Al igual que los mamíferos, los anolis verdes parecen tener los cromosomas XX y XY (a diferencia de las aves, en la que los machos tienen dos cromosomas sexuales idénticos llamado ZZ y las hembras tienen dos diferentes conocidas como ZW). Cromosoma de la lagartija X resultó ser uno de sus muchos microcromosomas.
Cada una de estas ideas es el fruto de la colaboración entre los científicos especializados en el estudio de las proteínas, la evolución de la familia de genes, la conducta lagartijo verde y la biología, análisis computacional, y mucho más. "Este trabajo representa una asociación entre los biólogos y los biólogos computacionales", dijo Federica Di Palma, co-autor de la primera directora de papel y el asistente del amplio grupo de vertebrados biología del genoma. "Hemos sido capaces de aprovechar todos estos puntos de vista para comprender mejor la evolución del genoma en general."
Otros investigadores que contribuyeron a este trabajo incluyen Manfred Grabherr, Christina Williams, Hong Lesheng, Mauceli Evan, Pamela Russell, Craig B. Lowe, Glor Richard, Jacob D. Jaffe, David A. Ray, Boissinot Stephane, Andrew M. Shedlock, Christopher Botka, Todd A. Castoe, John K. Colbourne, Matthew K. Fujita, Ricardo Godínez Moreno, F. Boudewijn diez Hallers, David Haussler, Andreas Heger, Heiman David, Daniel E. Janes, Jeremy Johnson, J. Pieter de Jong, Maxim Y. Koriabine, Peter Novick, Marcia Lara, Chris L. Organ, Sally E. Peach, Poe Steven, David D. Pollock Kevin de Queiroz, Sanger Thomas, Searle Steve, Jeremy D. Smith, Smith Zachary, Ross Swofford, Jason Turner-Maier, Wade Juli, joven Sarah, Zadissa Amonida, Scott V. Edwards, Travis C. Glenn, Christopher J. Schneider, Eric S. Lander, Breen Mateo, y Chris P. Ponting.
La financiación de este trabajo fue proporcionado por el National Human Genome Research Institute (NHGRI), con el apoyo temprano de la genómica lagartijo de la Fundación David y Lucile Packard Foundation. Todos los datos de la secuencia fue producida por la plataforma de secuenciación del genoma del Instituto Broad.
Fuente:ScienceDaily (31 de agosto de 2011)
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