Who regulates the regulators?

Non-coding "regulatory" sequences are the hot new molecular topic. There is lots of talking about the "overlooked" functionality of non-coding DNA previously assumed to be junk. The evidence is impressive. Micro-RNA's, for instance, can inhibit the expression of a gene with important phenotypic effects. 1 pair base substitutions in non-coding intron sequences, can produce important differences in the expression pattern of a gene and the resulting phenotype.
But are these sequences truly "regulatory", or just another way how the molecular machinery of the cell can be intervened? Even if we show how a base pair change can trigger the appearance of a new expression site for a gene, it still remains that the genome of those cells is the same as that of those where the gene is not expressed. Some difference other than that base pair exists between body regions, that results in the expression or not of the gene. As expected from a systemic awareness, a base pair change can be the trigger for a new expression site: but it does not single-handedly determine or "regulate" the outcome. Local differences are also involved.
Micro-RNA's, for instance, require to be transcribed to have their effect, and as such, are themselves subjected to "regulation" by transcription factors, promoter sequences, and such. This brings us to the question of the title: who regulates the regulator? Is this way of thinking logically correct, if it always ends relaying regulation to a previous mechanism? Are we looking for some sort of central kernel? A great "on" switch?
The observation that the different cells of the body share the same DNA content demonstrates that these differences cannot be reduced to DNA composition, but epigenetic factors are perforce involved (Lillie's Paradox). Taking this into account, it is easy to understand how development is, in fact, epigenesis. Sequences are far from being regulatory: they are participants in a greatly epigenetic process of development.

-Alexander Vargas aka Sander, Alipio

Dinoaves hormigueras?

Respecto a algo que habíamos discutido sobre paralelismos evolutivos en xenartros, se me viene a la mente el caso de los Alvarezsauridae. Los Alvarezsauridae son un grupo de dinosaurios de apariencia muy aviana, veloces corredores terrestres. Su posicion filogenética es un poco problemática, muchos autores de peso (Holtz, Chiappe) los incluyen cercanos a las aves, pero Sereno los ha encajado con los ornitomímidos. Por lo general todos aceptan que algunos de los rasgos más "avianos" de Alvarezsauridae, como la reducción de la fíbula, son paralelismos con las aves. De todas formas , la composición de queratinas conservadas en los sedimentos adyacentes al esqueleto de Shuvuuia es típica de las plumas avianas así es que debieron estar recubiertos de al menos algun "plumón" filamentoso.

Los cráneos de los alvarezasuridos, comoe Shuvuuia deserti, poseían largas y débiles mandíbulas con dientes altmente reducidos o ausentes. Sus extremidades anteriores son notables: aunque son relativamente pequeñas son claramente especializadas. El especimen de la foto con el close up es un Mononykus olecranus. El nombre hace referencia a que presenta un sólo gran dedo (el dedo 1) y que la ulna presenta un gran olecranon o sitio de inserción para el músculo extensor. Presenta además una quilla esternal (flecha) de inserción de musculatura. Biomecánicamente es casi igual al brazo de un topo.

Como conclusión, los paleontólogos sugieren que los alvarezsauridae pueden haber sido hormigueros, utilizando sus garras para excavar las colonias de termitas u hormigas.



Qué opinan? cuánto habrá de paralelismo, o de convergencia, con los hormigueros mamíferos?

The ontogeny of a hopeful monster

Os linguados são monstros, sem dúvida. Sua aparência é bizarra. Mas são monstros promissores? Ou seja, surgiram a partir de macromutações e sobreviveram? Possivelmente, sim. Eles são um dos melhores exemplos de desvios no processo de desenvolvimento que deram origem à uma nova morfologia viável. O linguado tem um desenvolvimento normal até cerca de um mês, quando ainda é um pequeno peixe simétrico como todos os outros. Neste período se inicia a metamorfose que faz com que um de seus olhos migrem e sua pigmentação se limite a um lado do corpo. (ver video) Internamente, as tranformações do crânio são ainda mais dramáticas (ver imagens ao lado). Duas questões me intrigam: Como ocorre a metamorfosee se ela pode ser atribuída à seleção cumulativa de pequenas variações, genéticas ou não.

Como a metamorfose ocorre parece estar associado ao hormônio tireoideano T4 (tiroxina). Tagawa & Aritaki trataram linguados juvenis com T4 e conseguiram impedir a perda de simetria craniana e de pigmentação. Na imagem abaixo, o indivíduo A é o controle, o indivíduo B é um pseudoalbino assimétrico, o indivíduo B' é um pseudoalbino simétrico e o indivíduo C é simétrico e pigmentado em ambos os lados. Todos obtidos a partir do tratamento com T4 em diferentes períodos do desenvolvimento de indivíduos juvenis (mas todos também ocorrem naturalmente em frequências mais baixas). Os autores concluem: "Based on previous studies, since thyroid hormone is expected to induce blind side characteristics, the diferential responsiveness to thyroid hormone—longer in the left side (blind side in normal juvenile) than the right—is strongly suggested as the central mechanism for metamorphic asymmetry in spotted halibut (a espécie estudada)".



Portanto, a questão de como ocorre o monstro parece estar relacionada com a assimetria da responsividade a um hormônio. As células de um lado do corpo respondem por mais tempo ao hormônio T4.

E quanto a segunda questão: estas morfologias surgem pela seleção de pequenas varições? Existiu um ancestral de linguado com os olhos um pouco torcidos, depois outro com os olhos um pouco mais torcidos e assim por diante, cada passo supervisionado pela seleção natural até a morfologia atual? Bem, me parece uma suposição improvável e desnecessária. Improvável pois a manipulação experimental e os indivíduos naturalmente aberrantes não produzem fenótipos intermediários. Desnecessária pois não é precisso invocar a seleção natural cumulativa para explicar a criatividade da transformação evolutiva. O próprio desenvolvimento alternativo do sistema produz um novo fenótipo. A criatividade e direção do processo evolutivo está na variação, não na seleção.


Tagawaa, M & Aritakib, M. Production of symmetrical flatfish by controlling the timing of thyroid hormone treatment in spotted halibut Verasper variegatus. General and Comparative Endocrinology. Volume 141, Issue 2, April 2005, Pages 184-189

"Within" selection?

aquí

Asimilacion genetica sin seleccion.

A pesar de los esfuerzos de Waddington, el fenómeno de la asimilación genetica nunca fue considerado de importancia por la síntesis neodarwinista. La noción era tolerada pero nunca fue asimilada en el corazón de su teoría evolutiva. Un argumento era que en realidad la asimilación genética no era sino un ejemplo más del accionar de la selección natural: si las condiciones favorecían la asimilación genética de un rasgo, aquellas variaciones genéticas que hacían heredable el rasgo eran favorecidas por la selección. Argumentaban además que sin selección no era posible tener asimilación genetica: Los casos de Waddington de asimilación genetica del fenotipo crossveinless en el laboratorio en drosophila requerían de selección artificial e implicaban efectos acumulativos de varios genes.

Sin embargo, la asimilación genética de un fenotipo puede involucrar un sólo gen, y no varios. Entonces la asimilación genética no requiere de acumulación selectiva alguna, y puede surgir sin selección. Además, la selección suele ser directamente por un cierto fenotipo, y en los casos de asimilación genética, la selección es incapaz de distinguir entre un fenotipo que es genética o ambientalmente inducido, reduciendo el supuesto poder de la selección para favorecer y acumular mutaciones. Esta "paradójica" situación se encuentra en cada caso de asimilación genética que abordemos.

Existe evidencia que sugiere que ha ocurrido asimilación genética sin selección natural en la evolución. Por ejemplo, el caso de los lenguados. Estos peces planos pueden desarrollarse en algunas especies siempre torcidos hacia la derecha, en otras siempre hacia la izquierda, y en otras, es aleatorio: 50 y 50, izquierda o derecha. Estos últimos, a diferencia de los primeros, se sospecha una induccion ambiental de la dirección, algo como de qué lado cae el pez.



Lo interesante es que cuando se hacen filogenias de estos peces se ve que ha ocurrido varias veces que la dirección pasó de ser aleatoria a ser fija… y no solo eso, sino que también hay casos en que pasó de ser fija, a ser aleatoria

Ahora bien, la “ventaja adaptativa” de torcerse hacia un lado siempre o no, es bastante difícil de definir. Qué mas dá si el pez es así o asá? Yo me atrevo a decir de que es un rasgo selectivamente neutro. Me parece que el caso de estos peces ejemplifica como puede haber asimilacion ( y desasimilacion!) genetica sin ningún proceso evidente de selección, por deriva.

-Sanders

Referencia:
Palmer 1996 From symmetry to asymmetry: Phylogenetic patterns of asymmetry
variation in animals and their evolutionary significance. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93: 14279–14286

Intelligent design in tenure candidates?

In the News section of NATURE of May 23th, there is an article entitled “Darwin sceptic says views cost tenure” referring to the situation of the cuban astronomer Guillermo Gonzalez, whose tenure application at Iowa State´s physics department had been turned down on March 9^th.

The 43-year-old astronomer not only considers himself as a “sceptic” of Darwin´s ideas, but is a deeply religious evangelical Christian, who has co-authored a book in 2004 entitled “The privileged planet” and had been delivering talks throughout the USA since then.

Gonzalez is now appealing to Iowa State´s president, claiming religious discrimination.

Although Gonzalez had been productive since his arrival at Iowa State´s in 2001, the scientific committee at the physics department had turned down four out of twelve tenure candidates in the last decade, and says that his view regarding ID was not the determinant reason.

I believe that tenure candidatures should not be discarded because they are sceptical with Darwin´s (or anyone´s) ideas, as the news´ title seems to suggest, but a scientific research position at any serious university cannot be assigned to people that promote bypassing the search of generative mechanisms, as is the heart of the scientific endeavour, by proposing fantastic and finalistic unscientific views to students and the general public, regardless their productivity in peer reviewed journals.

Rodrigo Suárez

Bajado del árbol

Hola chiquillos, por fin caché como postear.
Siguiendo el post del megaterio y la patita pa dentro...
Los xenarthras son lo más pulento que hay: por un lado están los armadillos (hay como 7 generos) y su grupo hermano que incluye a los osos hormigueros y perezosos, casi todos arborícolas.
La idea de que el milodon sería derivado de un ancestro perezoso arborícola no es extraña, como puede compararse un perezoso actual caminando en el suelo con el megaterio, cáchense el tamaño de los brazos con respecto a las patas.




Las patas traseras de los perezosos son muy importantes para afirmarse del árbol mientras manipulan y comen, de ahí que se orienten hacia adentro, de hecho es común que se cuelguen invertidos solo con sus patas...

Algo similar se ve en los que se pusieron a cazar hormigas y termitas: los osos hormigueros. Dentro de este grupo está el hormiguero más basal, el tierno Cyclopes didactylus, que guarda un increíble parecido con sus primos perezosos, salvo por la gran cola que usan también para afirmarse.
















Bueno, pero esto de bajarse del árbol, como parece haber ocurrido en el linaje del megaterio, también ocurrió en los hormigueros. Si bien el Tamandúa de centroamérica es casi exclusivamente arborícola (abajo izq), que al igual que el cyclope extienden sus muñecas hacia adelante para asirse de las ramas el oso hormiguero gigante o mielero (Myrmecophaga) vive en el suelo y camina con los nudillos, con las garras hacia adentro. De hecho Caley Orr (2005) compara esta locomoción sobre nudillos y la estructura muscular con la de los homínidos como un caso de convergencia.





Las garras del oso gigante son usadas por los recien nacidos para aferrarse al lomo de la madre en sus recorridos, aprendiendo en esto la ubicación de los termiteros y la técnica para romperlos (usando entonces sus afiladas garras) y darse un festín.



Caley M. Orr (2005). Knuckle-walking anteater: A convergence test of adaptation for purported knuckle-walking features of african Hominidae. American Journal of Physical Anthropology 128 (3): 639-658.

Rodrigo Suárez

La importancia de ir “perdiendo”


Debido al énfasis en buscar diferencias en sobrevivencia y reproducción diferencial como moneda de cambio evolutivo que permite dividir las variantes fenotípicas entre “winners”, “mas o menos” o “loosers” bajo el marco de los filtros fenotípicos del Neodarwinismo, se olvida u omite que precisamente los organismos que están muchas veces “perdiendo” la “lucha por la supervivencia” son quienes generan nuevas variantes en evolución.
Para esquematizar las probables vías onto-filogeneticas o de deriva natural a traves de las cuales el sistema de desarrollo enfrenta estas situaciones revisemos los pasos propuestos por Badyaev (2005):

Primero el estrés modifica y o reduce la integración de los sistemas reguladores en el organismo (por ejemplo integración neuroendocrinologica, morfológica y conductual), Segundo esta tensión puede subsecuentemente afectar los sistemas de desarrollo y generar memoria organismica de la condición estresante, además estas condición involucra la asimilación génica y fenotipica de la respuesta a un agente estresante. Tercero, los efectos de estas tensiones sobre el sistema viviente pueden ser canalizados por vías ontogeneticas preexistentes, esto explicaría la similitud de los organismos por la condición estresante, Cuarto la acumulación neutral de las variaciones podrían ser localmente una propiedad común a un grupo y que la situación estresante facilitaría su expresión. Finalmente los efectos tensión-inducido y los mecanismos de resistencia a la tensión pueden perpetuarse a través de de efectos parentales, contexto ecológico y herencia cultural. Estos efectos transgeneracionales en interacción en el sistema de desarrollo y la reiteración de la condición de estrés pueden facilitar la asimilación génica de las respuestas generadas

Esta secuencia la podemos encontrar recurrentemente, por ejemplo cuando el gatillamiento de un proceso biológico dado necesita de un detonante que podemos catalogar como algún grado de estrés. Mas aun en los casos en los cuales la realización un determinado comportamiento especie especifico o desarrollo de un rasgo taxonómicamente relevante para una cierta especie solo se pueden originar bajo la presión de un factor estresante. Por lo que la interacción dinámica con el ambiente a traves del comportamiento (en sentido) amplio permite no solo reaccionar plásticamente ante una condición adversa si no que además puede formar parte de la generación de atributos del organimos viviendo en esas situaciones en la historia del linaje.

Seria interesante explorar el valor de estas condiciones en sistemas particulares..

Estres ambiental en corales les afecta individualemte, generando cambios comunitarios, dinamicas poblacionales etc..

Diablete



Referencia:

Badyaev AV (2005) Stress-induced variation in evolution: from behavioural plasticity to genetic assimilation. Proc. R. Soc. B 272, 877–886, (abadyaev@email.arizona.edu).

How "rationalism" fosters bad science

Bloggers like PZ Myers and Larry Moran have a high esteem for the "rationalism vs supersition" crusade of Richard Dawkins. Beyond the issue of evolution vs creation, they all aim openly for a world with no religion.

Interestingly, although Myers and Moran are no longer practicing scientists, these educators have seen enough biology to know they disagree with much of Dawkins-inspired crap, such as facile genetics and adaptationism. That is, both Moran and Myers reject schools of thought where Dawkins is quite popular (such as Pinker's ultradarwinian "evolutionary" psychology).
Naturally enough, when they post on topics such as human intelligence, they are flooded by commenters that adhere to Pinker and that seem quite profoundly convinced indeed that Myers and Moran have flunked: To these commenters, intelligence is highly innate and selected for, and only adaptationist explanations are truly evolutionary. Who said there was no link between scientism and fascism? Most of these poeple of course share the idea that there should be no religion.

Now think about this: Isn't it funny, to say that you use reason and evidence, that science must be the guide... yet SCIENTIFICALLY, Myers and Moran simply cannot agree with dawkins on BASIC aspects of how evolution works. I find that a major oxymoron. Oh yes, we all love science very much, it delivers monolithical truths.. then how come as soon as we discuss some actual science, we cannot agree?

The answer is actually quite simple: The understanding of evolution according to Dawkins and evolutionary psychology is incorrect. But Dawkins has COMPROMISED his reason and his "rationalism" with his evolutionary views. He cannot backpedal on one without logically bringing the other into question. He's stuck!!!

If dawkins says he uses "reason and evidence", yet simply cannot figure evolution right (his own specialty!) then what can we say of his views about eliminating religion, or making experiments on Saddam? Are these views the "rational" views?

Before you pontify outside your field first be sure you have some good footing within your own field.

Dr. Sanders