ARRIBA: ISTOCK.COM, JIAN FAN <\/p>\n
Mientras que la mayor\u00eda de las veces los eucariotas obtienen su genoma mitocondrial de su progenitor femenino, la presencia de mitocondrial paterno Ocasionalmente se ha informado ADN, especialmente en h\u00edbridos. Pero la fuga de este ADN durante la fertilizaci\u00f3n a menudo se considera una falla de los mecanismos que normalmente aseguran que solo la informaci\u00f3n gen\u00e9tica mitocondrial materna se transmita a la descendencia. <\/p>\n
Por ejemplo, en algunas especies, las mitocondrias en los espermatozoides tienen una etiqueta molecular que es reconocida por el \u00f3vulo fertilizado, que luego procede a degradar el genoma no deseado. En los h\u00edbridos, donde las diferencias entre los dos compa\u00f1eros son m\u00e1s grandes que entre una pareja de la misma especie, la investigaci\u00f3n sugiere que el proceso de reconocimiento puede no ser tan efectivo. Esto podr\u00eda aumentar las posibilidades de que el ADN mitocondrial masculino (ADNmt) escape a la destrucci\u00f3n y sobreviva en el reci\u00e9n nacido. <\/p>\n
Sin embargo, estudios te\u00f3ricos y experimentales recientes sugieren que esta falla puede no ser siempre una mala adaptaci\u00f3n. Los h\u00edbridos, por ejemplo, podr\u00edan beneficiarse de la aportaci\u00f3n mitocondrial de ambos progenitores emparentados de forma lejana, de modo que los genes y las prote\u00ednas de este org\u00e1nulo puedan interactuar eficazmente con los del genoma nuclear. Algunos investigadores plantean la hip\u00f3tesis de que la fuga paterna de mitocondrias podr\u00eda incluso ser un error raro pero necesario en todos los eucariotas, al igual que la mutaci\u00f3n. <\/p>\n
No se comprende del todo por qu\u00e9 heredamos principalmente el genoma mitocondrial por v\u00eda matrilineal. Sabemos muy poco sobre la evoluci\u00f3n del ADN mitocondrial, dice Emmanuel Ladoukakis, bi\u00f3logo evolutivo de la Universidad de Creta en Grecia. Agrega que incluso para explicar una pregunta tan fundamental como por qu\u00e9 el ADN mitocondrial se transmite por v\u00eda materna, en su mayor\u00eda tenemos hip\u00f3tesis, pero no datos realmente s\u00f3lidos. <\/p>\n
El trabajo te\u00f3rico y los estudios emp\u00edricos limitados sobre el tema, aunque , sugieren que la herencia uniparental de este org\u00e1nulo puede facilitar la eliminaci\u00f3n de mutaciones perjudiciales en las mitocondrias y minimizar la propagaci\u00f3n de mutaciones ego\u00edstas. Eso es porque, explica Ladoukakis, los linajes con tales mutaciones desaparecer\u00edan por selecci\u00f3n, pero sin infectar a otros linajes, dada la transmisi\u00f3n uniparental. Es como un \u00e1rbol que se poda a s\u00ed mismo, escribe. <\/p>\n
La herencia uniparental tambi\u00e9n puede facilitar las interacciones entre genes nucleares y mitocondriales en ciertos contextos. Por ejemplo, tener diferentes variantes [de genomas mitocondriales] dentro del mismo citoplasma puede aumentar la respuesta de estr\u00e9s de las c\u00e9lulas, dado que el n\u00facleo recibe dos se\u00f1ales diferentes, dice la bioqu\u00edmica y biotecn\u00f3loga de la Universidad de Oxford, Ana Victoria Lechuga-Vieco. Tener dos tipos de genomas mitocondriales en un individuo, conocido como heteroplasmia, se asocia com\u00fanmente con patolog\u00eda en mam\u00edferos, especialmente cuando resulta de mutaciones som\u00e1ticas dentro de un individuo en lugar de herencia biparental. <\/p>\n
Cuando el n\u00facleo no puede hacer frente a tantas se\u00f1ales diferentes, explica Lechuga-Vieco, el organismo puede enfrentarse a problemas como el aumento de la producci\u00f3n de especies reactivas de ox\u00edgeno. Ella especula que la herencia uniparental puede, por lo tanto, facilitar la interacci\u00f3n entre el conjunto de genes en la mitocondria y el del n\u00facleo. <\/p>\n
A pesar de las posibles desventajas de tener varios genomas mitocondriales dentro de una c\u00e9lula, algunos cient\u00edficos se preguntan si tener herencia biparental de El ADN mitocondrial podr\u00eda ser \u00fatil para las personas que descienden de poblaciones lejanamente relacionadas. La suposici\u00f3n impl\u00edcita del campo es que, debido a que es un defecto, deber\u00eda ser desadaptativo y seleccionado, dice Tom Allison, bi\u00f3logo computacional de la Universidad de Monash en Australia. Pero dada la cantidad limitada de estudios que abordan esta suposici\u00f3n, \u00e9l y sus colegas decidieron explorar, te\u00f3ricamente, si obtener algo de ADN mitocondrial paterno ser\u00eda un obst\u00e1culo o una ayuda en el contexto gen\u00e9tico espec\u00edfico de los individuos h\u00edbridos.<\/p>\n
Entre los desaf\u00edos biol\u00f3gicos que enfrentan los h\u00edbridos est\u00e1 que sus genes nucleares y mitocondriales pueden no interactuar adecuadamente. Nathan Rank, ecologista evolutivo de la Universidad Estatal de Sonoma en California, explica que esta interacci\u00f3n puede ocurrir de diferentes maneras; por ejemplo, las prote\u00ednas nucleares est\u00e1n involucradas en la replicaci\u00f3n de los cromosomas mitocondriales; adem\u00e1s, las prote\u00ednas codificadas por ambos genomas pueden interactuar entre s\u00ed; y la s\u00edntesis de prote\u00ednas que ocurre dentro de las mitocondrias requiere una combinaci\u00f3n de productos gen\u00e9ticos mitocondriales y nucleares. Se han informado desajustes mitonucleares entre los genomas mitocondriales maternos y los genes nucleares heredados del progenitor masculino tanto en poblaciones h\u00edbridas modificadas como naturales. <\/p>\n
Por ejemplo, Rank ha estudiado durante d\u00e9cadas el escarabajo de la hoja Chrysomela aeneicollis<\/em>, que se encuentra en el oeste de Am\u00e9rica del Norte en diferentes latitudes y elevaciones. Varias subpoblaciones del escarabajo se han adaptado a entornos locales espec\u00edficos. Dentro de las diferentes condiciones clim\u00e1ticas y de altitud presentes a lo largo de las monta\u00f1as de Sierra Nevada en California, Rank y sus colegas observaron que las subpoblaciones muestran variaciones en los genes metab\u00f3licos que podr\u00edan estar relacionados con la adaptaci\u00f3n a las temperaturas locales y la disponibilidad de ox\u00edgeno. <\/p>\n Un Chrysomela aeneicollis <\/em>escarabajoNATHAN RANK<\/p>\n Recientemente, su equipo encontr\u00f3 dos genes (uno nuclear y otro mitocondrial) que mostraban una variaci\u00f3n significativamente mayor a lo largo del gradiente t\u00e9rmico latitudinal de Sierra Nevada en comparaci\u00f3n a otros genes. Adem\u00e1s, su variaci\u00f3n de frecuencia parec\u00eda ser similar a lo largo del gradiente, con diferentes alelos asociados con poblaciones en el norte y el sur, y m\u00e1s variaci\u00f3n entre individuos en \u00e1reas superpuestas donde las subpoblaciones a menudo se mezclan. <\/p>\n Rank y sus colegas luego preguntaron si los h\u00edbridos que tienen una copia del norte de un gen junto con una copia del sur del otro gen podr\u00edan verse afectados por este desajuste. Descubrieron que la incompatibilidad mitonuclear estaba asociada con una velocidad de carrera reducida y un menor \u00e9xito reproductivo en comparaci\u00f3n con los h\u00edbridos con copias coincidentes. Este efecto fue m\u00e1s intenso en ambientes donde la demanda metab\u00f3lica era m\u00e1s fuerte, como despu\u00e9s del tratamiento t\u00e9rmico oa gran altura. <\/p>\n Allison y sus colegas se centraron particularmente en probar si obtener algo de ADN mitocondrial paterno podr\u00eda reducir tales incompatibilidades mitonucleares en individuos h\u00edbridos. El equipo desarroll\u00f3 un modelo computacional que simulaba poblaciones de individuos que pertenec\u00edan a dos linajes distintos, cada uno con sus propios genomas nucleares y mitocondriales. Estos individuos se aparearon y migraron. <\/p>\n En esta simulaci\u00f3n, algunas hembras permitieron que solo su propio ADNmt se transmitiera a sus cr\u00edas, mientras que otras pod\u00edan tener dos tipos de herencia mitocondrial: uniparental si su pareja estaba relacionada o biparental si la pareja estaba relacionada. compa\u00f1ero era de un linaje diferente. Los resultados de los equipos predicen que las poblaciones donde la herencia biparental est\u00e1 habilitada tendr\u00edan una ventaja de aptitud y, por lo tanto, ser\u00edan seleccionadas en escenarios donde existe la mayor mezcla entre poblaciones divergentes, ya que tener ADN mitocondrial de ambos padres puede reducir la probabilidad de desajustes mitonucleares en h\u00edbridos. <\/p>\n La ecologista evolutiva de la Universidad de Z\u00farich, Hanna Kokko, que no particip\u00f3 en este estudio pero colabor\u00f3 anteriormente con uno de sus coautores, dice que estas conclusiones le hicieron pensar en la frase cuando estaba en Roma, haz como el Los romanos s\u00ed. En un entorno en el que muchos de los genes provienen de otro individuo, dice, podr\u00eda ser bueno obtener tambi\u00e9n las mitocondrias de ese otro individuo.<\/p>\n Rank, que tampoco particip\u00f3 en el estudio , dice que el papel es inspirador. Explica que recientemente realiz\u00f3 algunos an\u00e1lisis preliminares sobre la variaci\u00f3n gen\u00f3mica mitocondrial entre C. aeneicollis<\/em> y encontr\u00f3 alguna evidencia de heteroplasmia. Si la heteroplasmia es potencialmente beneficiosa en las poblaciones h\u00edbridas, como predice el art\u00edculo te\u00f3rico, podr\u00eda explicar esta observaci\u00f3n, dice. <\/p>\n Ladoukakis, quien ha estudiado ampliamente la heteroplasmia, dice que los investigadores ya tienen las herramientas para probar las ideas propuestas por el art\u00edculo te\u00f3rico de Allison y sus colegas. En un correo electr\u00f3nico de seguimiento, agrega que le otorga un papel funcional y adaptativo potencial a la heteroplasmia, lo cual es emocionante, dado que durante muchos a\u00f1os se pens\u00f3 que este fen\u00f3meno era un error aleatorio del . . . mecanismos que protegen la transmisi\u00f3n uniparental de ADNmt. <\/p>\n Allison dice que puede imaginar escenarios adem\u00e1s de la hibridaci\u00f3n donde la fuga paterna podr\u00eda ser potencialmente beneficiosa. Como sugiere el estudio de Ranks sobre los escarabajos de las hojas, se\u00f1ala, el medio ambiente desempe\u00f1a un papel en las interacciones entre los genomas nuclear y mitocondrial. As\u00ed que podr\u00eda ser que en ambientes que cambian r\u00e1pidamente, podr\u00eda valer la pena heredar mitocondrias de ambos padres, solo porque siempre tienes una reserva del haplotipo que ser\u00e1 m\u00e1s beneficioso cuando el ambiente cambie la pr\u00f3xima vez. <\/p>\n Incluso si obtener todo el genoma mitocondrial de uno de los padres tiene claros beneficios, tambi\u00e9n podr\u00eda tener inconvenientes. Por ejemplo, tener una herencia uniparental estricta crear\u00eda linajes vulnerables a la acumulaci\u00f3n de mutaciones. Si tiene un genoma no recombinante, entonces este genoma acumula mutaciones m\u00e1s r\u00e1pido que los genomas recombinantes, dice Ladoukakis. Pero en algunos casos, la fuga paterna puede ocurrir a niveles muy bajos, agrega, y esto puede conducir a [un poco] de recombinaci\u00f3n, posiblemente suficiente para que el ADN mitocondrial escape a la acumulaci\u00f3n de mutaciones perjudiciales. <\/p>\n Por eso, Ladoukakis y su equipo est\u00e1n interesados en preguntarse si la heteroplasmia podr\u00eda controlarse mediante selecci\u00f3n. Su primer paso es preguntarse si se trata realmente de un proceso aleatorio, como sugiere la opini\u00f3n predominante. Junto con sus colegas, el equipo prob\u00f3 recientemente esta pregunta en dos generaciones consecutivas de h\u00edbridos de Drosophila<\/em> creados mediante el cruce de D. simulans<\/em> y D. mauritiana<\/em>. Ladoukakis a menudo usa h\u00edbridos para estudiar la heteroplasmia como un fen\u00f3meno general, dadas las altas tasas de fuga biparental que tienen. <\/p>\n El equipo analiz\u00f3 el n\u00famero de individuos heteropl\u00e1smicos en la primera generaci\u00f3n (derivada de una fuga paterna) y en la segunda generaci\u00f3n (debido tanto a la fuga paterna como a la herencia directa de una hembra heteropl\u00e1smica). Una de las preguntas principales era si la heteroplasmia se distribu\u00eda por igual entre las diferentes familias de moscas estudiadas. <\/p>\n No fue as\u00ed. Algunas familias de moscas tuvieron un n\u00famero significativamente mayor de descendientes heteropl\u00e1smicos en ambas generaciones que otras. Esto no significa que [la heteroplasmia] est\u00e9 controlada totalmente por la gen\u00e9tica, pero dice que tiene un componente gen\u00e9tico, dice Ladoukakis. El principal hallazgo de su art\u00edculo, agrega, es que la fuga paterna no sigue un patr\u00f3n aleatorio. Si bien esto no prueba necesariamente que est\u00e9 regido por la selecci\u00f3n, aclara, ofrece la posibilidad de que as\u00ed sea. <\/p>\n Lechuga-Vieco ve un v\u00ednculo entre estos hallazgos, en los que no particip\u00f3, y algunos resultados anteriores que ella y sus colegas informaron en ratones, donde tambi\u00e9n se mostr\u00f3 heteroplasmia del ADN mitocondrial en antecedentes gen\u00e9ticos nucleares homocig\u00f3ticos. ser un proceso no aleatorio que depend\u00eda de interacciones mitonucleares y factores metab\u00f3licos. Su equipo no analiz\u00f3 la fuga paterna, sino la segregaci\u00f3n de haplotipos de una hembra ya heteropl\u00e1smica que generaron artificialmente. <\/p>\n Resultados como los de Ladoukakiss y los suyos sugieren que la heteroplasmia no ocurre estrictamente por deriva aleatoria, dice; m\u00e1s bien, existen mecanismos que modulan esta segregaci\u00f3n. <\/p>\n En su correo electr\u00f3nico, Ladoukakis escribe que si la selecci\u00f3n est\u00e1 en el trabajo, puede actuar positivamente, si la heteroplasmia es adaptativa, como sugiere su trabajo y el modelo de Allisons, o negativamente, si, por ejemplo, estricta maternal la transmisi\u00f3n debe protegerse activamente o, si est\u00e1n mutados, los haplotipos de ADNmt nocivos deben eliminarse, como parece ocurrir en el estudio de Lechuga-Viecos. Todos estos art\u00edculos sugieren que la selecci\u00f3n podr\u00eda actuar sobre la heteroplasmia, pero sugieren diferentes roles potenciales [no mutuamente excluyentes] de la heteroplasmia. <\/p>\n Ladoukakis dice que encuentra un paralelismo entre la fuga paterna y la mutaci\u00f3n. La supervivencia de un organismo y una especie se basa en la replicaci\u00f3n precisa del ADN, pero para que tenga lugar la evoluci\u00f3n [necesita] tener variaci\u00f3n; necesita mutaci\u00f3n, incluso si ocurre a tasas muy bajas. Sin embargo, todav\u00eda hablamos de mutaciones como errores durante la replicaci\u00f3n. <\/p>\n La fuga paterna puede ser an\u00e1loga a esto, se\u00f1ala Ladoukakis. Es un error del mecanismo, pero [podr\u00eda] ser un error muy importante.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" ARRIBA: ISTOCK.COM, JIAN FAN Mientras que la mayor\u00eda de las veces los eucariotas obtienen su genoma mitocondrial de su progenitor femenino, la presencia de mitocondrial paterno Ocasionalmente se ha informado ADN, especialmente en h\u00edbridos. 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Fuga paterna: \u00bfun error importante?<\/h2>\n