Mostrando las entradas con la etiqueta filogenia. Mostrar todas las entradas
Mostrando las entradas con la etiqueta filogenia. Mostrar todas las entradas

martes, marzo 03, 2009

Homeosis de dedos de dinosaurios: Cuando la evolución predice las posibilidades del desarrollo

En el desarrollo del ala de las aves, es patente que los dedos se desarrollan a partir de primordios cartilaginosos que se convierten en los dedos 2,3 y 4 (indice, medio, y anular) en otros amniotos. Incluso se puede observar transitoriamente una pequeña condensación cartilaginosa anterior que sería un vestigio del dedo 1 (pulgar) 

Sin embargo, el registro fósil documenta con detalle la transición de dinosaurios terópodos a aves, y en este caso nos cuenta una historia completamente distinta, ya que en esta transición los dedos 4 y 5 (anular y meñique) se hicieron más pequeños y desaparecieron, quedando sólo las morfologías de los dedos 1,2 y 3. 

Para explicar esta peculiar situación, Wagner y Gauthier (1999) hipotetizaron que había ocurrido un desplazamiento homeótico en serie en la evolución del linaje de las aves, tal que los dedos 1,2, y 3 pasaron a desarrollarse de los primordios 2, 3, y 4. Esto implicaba asumir que al correrse la identidad de los digitos, el primordio que normalmente se desarrolla en el dedo 1 quedó "sin identidad" y que en esta posición "vacante" se desarrolla una condensación "truncada". Este evento podría coincididir con la pérdida del dedo 4, ocurrida hacia el origen de los dinosaurios tetanuros, "C" en la figura de abajo. A es Alligator, B es un dinosaurio temprano Coelophysis.


Tomado de Vargas y Wagner 2009

Hubo quienes rechazaron esta hipótesis ya que implicaba un cambio que no tenía ninguna "ventaja adaptativa"... 

Pese a desarrollarse a partir del primordio del dedo 2, el dedo anterior del ala tiene la morfología bifalangeal que es propia al dedo 1 de amniotos. Se ha demostrado además que en este dedo no hay transcriptos de los genes HoxD-11 y HoxD-12, tal como se observa sólo en el dedo 1 de la mano del ratón. También en crocodilia el dedo 1 carece de transcriptos de HoxD-11. Esto sugiere que el dedo anterior del ala  es un dedo 1.  Esta correspondencia de la transcripción de estos genes con el desarrollo de un dedo 1 bifalangeal se mantiene bajo una variedad de alteraciones moleculares-genéticas en ratón y pollo (amniotos máximamente distantes).

Ahora, un artículo en Evolution & Development ha demostrado que, por medio de la aplicación de cyclopamina en el ala del pollo, es posible producir de manera experimental un desplazamiento homeótico bastante similar al que se había inferido previamente para la evolución: dedos que normalmente se desarrollan de los primordios  2 y 3 ahora se desarrollan de los primordios 3 y 4. Esto es interesante porque antes sólo se habían obtenido de manera experimental transformaciones de dedos únicos, pero no así desplazamientos en serie de más de un dedo.  También es muy interesante que el primordio del dedo 2, al quedar vacante, se desarrolla como una condensacion vestigial, tal como se había inferido para la evolución de las aves. 
Fenotipo normal

Tratado con Cyclopamina, indicando condensación vestigial

 
Close-up de la condensación vestigial 


Referencia:
Vargas, AO y Wagner, GP. 2009. Frame-shifts of digit identity in bird evolution and Cyclopamine-treated wings. Evolution & Development 11(2): 163-9

lunes, septiembre 22, 2008

Más sobre filogenia animal: el mundo de las placas

Ya reclamábamos en este blog por la falta de los legendarios Placozoa en los "grandes muestreos gran" de filogenómica animal. Los placozoa, han sido tildados de animal ancestral mientras que otros han insitido en que se trata de una simplificación secundaria. A mí me ha parecido siempre que sí, que es un linaje antiguo; los tipos celulares que presenta son más o menos típicos de phyla basales de animales (incluso el aparato de actina-miosina de células contráctiles de placozoa pre-existe en "protozoa") Las dos capas celulares de placozoa, ventral y dorsal, son notablemente diferentes. La condición de dos capas diferenciadas con un espacio al medio la vemos además en larvas de esponjas y tampoco es muy diferente a lo que se ve en la larva plánula de cnidarios. Otto Bütshcli en el sigo XIX, probablemente usando la más pura doctrina recapitulacionista, había adivinado (cuevazo más o cuevazo menos) una "plakula" ancestral y su invaginación en una gastrea antes de que se descubriera a los placozoa y su particular forma de invaginarse.
Podemos decir que los placozoa son una simplificación a partir de la larva de un animal más complejo, una esponja o cnidarios; o podríamos decir que se trata del metazoo más primordial conocido, cuyo perfil persiste en el embrión temprano de la ontogenia de los demás grupos (incluso blástula y gástrula temprana de bilateria).

En mi opinión las dos ideas contienen semilla de verdad. Consideremos la propuesta (aún vigente) el origen coanozooide de los primeros metazoa, que va de la mano con la idea que los porifera serían parafiléticos, es decir, descendemos de las esponjas (Oh dioses del NSF: secuenciad esponajas hexactinélidas, YA!!!). Si todo eso está en lo correcto, entre un "coanozoa" colonial filtrador y esponjas, quizás no hay mucho lugar para una etapa placozoaria.Donde sí parece haber más espacio, es en la transición de esponjas a epitheliozoa. Los adultos son muy diferentes, pero las larvas son parecidas; pueden descender los unos de los otros por vía de un estado paedomórfico en que la larva es el adulto.... exactamente, como placozoa. Y ESTE ancestro placozooide, ahora sí que sí, persistiría al más puro gusto de Haeckel en las plánulas y blástulas de la ontogenia de los cnidarios y bilateria.

Y cómo anda todo esto con las grandiosas nuevas filogenias moleculares? Pues no tan mal, sin bien los infaltables agujeros en el muestreo taxoómico aún dejan las cosas medio inestables. Tenemos este trabajo reciente, altamente publicitado, basado en genomas completos:







Aunque placozoa sale como grupo hermano de epitheliozoa, todavía me aguantaré de saltar en una pata, debido al defectuoso muestreo taxonómico (La ínica esponja muestreada es una demospongita, Amphimedon. Monosiga es un coanoflagelado, Lottia es un grastrópodo. Nótese que con este muestreo no hay forma de descartar que los placozoa sean la larva paedomoórfica de una esponja. Esa hipótesis sigue vigente

Esta filogenia reciente de los coanozoa en cambio tiene un rico muestreo taxonómico y viene a confirmar con bastante seguridad que los coanoflagelados son el grupo hermano de los metazoa.




















Referencias:

Srivastava, M., Begovic, E., Chapman, J., Putnam, N.H., Hellsten, U., Kawashima, T., Kuo, A., Mitros, T., Salamov, A., Carpenter, M.L., Signorovitch, A.Y., Moreno, M.A., Kamm, K., Grimwood, J., Schmutz, J., Shapiro, H., Grigoriev, I.V., Buss, L.W., Schierwater, B., Dellaporta, S.L., Rokhsar, D.S. (2008) The Trichoplax genome and the nature of placozoans. Nature 454:955-960. [doi:10.1038/nature07191]

Shalchian-Tabrizi K, Minge MA, Espelund M, Orr R, Ruden T, et al. (2008) Multigene Phylogeny of Choanozoa and the Origin of Animals. PLoS ONE 3(5): e2098. doi:10.1371/journal.pone.0002098

P.D. Hagamos un nucleo decenio de carne y hueso!! Sanders en Chile Lunes 29 de Septiembre, lo trae mote con huesillos light

sábado, junio 21, 2008

Is everything OK with Olfactores? A call to properly assess morphological implications

When molecular phylogenies do not coincide with the morphological phylogenies, this is a serious problem. Experience tells us that its not a matter of assuming the morphological data is equivocal; specially if it is completely uncontroversial within (morphological) phylogenetic systematics. Many times the conflict thereafter disappears, specially upon better taxon sampling of molecular data (Note: increasing the number of adequate taxa seems to be of much greater consequence than increasing the number of genes). We all remember that "sharks are teleosts" thing. This is why it is good to know the exact "morphological cost", or extra morphological transformations, that are implied by molecular hypotheses that openly conflict with morphological phylogenies. If the conflict shows no resolution by further studies, it is not a matter of assuming the molecular data must be "the correct one"; or at least, if you are going to make that assumption, KNOW the implications for the evolution of morphology!

Is something smelling fishy about the phylogeny of the chordates? Or is everything OK? At record speed, the evo-devo community has accepted the results of the latest molecular phylogenies, that vertebrates are closer to urochordates than to cephalochordates. Olfactores = Urochordates + Vertebrates. This term was born in the context of a marginal theory of Jefferies (1981) within his interpretation that the fossil Homalozoa ("calcichordates") are the ancestors of chordates (other paleontologists consider Homalozoa to be basal echinoderms).

The recent publication of the entire genome of Amphioxus has further repeated this result for the comparison of an astounding 1090 genes in a phylogenetic analysis (Putnam et al 2008) that included important groups that are frequently left out, such as an acorn-worm, and a larvacean urochordate.
Given that the Olfactores are becoming accepted as some "new truth", it is interesting to review why never before had this notion attained popularity, the most common assumption being that cephalochordates and vertebrates were closest, conforming a clade Euchordata (also called "Myomerozoa" for the presence of somites). Actually, just a glance at amphioxus, a very fish-looking creature, should make us immediately suspect that the olfactores is probably not consistent with the most parsimonious morphological history; that is, that we may have the proverbial case of a clash of molecular vs morphological phylogenies.

Everybody agrees that urochordates have secondarily lost traits. This is obvious when the traits absent in urochordates are present even in hemichordates , such as coelomic cavities, and several (not just one) pairs of branchial openings. However, the list of things lost in urochordates increases substantially if we consider Olfactores to be real: for instance, the loss of somites, and several vertebrate-like gene expression patterns in the developing neural tube.

In this sense, it is important to point out that the exact morphological cost of the olfactores, in terms of assuming extra steps beyond parsimony, has not being adequately discussed or investigated yet. An important conflict with morphology and gene expression is looming, but people are failing to see it.

For instance, a recent comment (Swalla and Smith 2006) says "an extensive cladistic reanalysis of morphological data found strong support for Olfactores ( Ruppert 2005)". However, the cited work of Ruppert is not a cladistic analysis at all, but a "homology analysis", the mere mapping of proposed events assuming that Olfactores is real, for a limited set of traits. Further, the morphological cost of the olfactores is hardly rescued by Ruppert 2005, which cites only a few of the most notorious losses we must assume occurred in the urochordates (for instance, Ruppert fails to mention any of the similarities of gene expression between the neural tube of cephalochordates and vertebrates)

In good faith, we must assume that Swalla and Smith were thinking about another morphological analysis that is cited as support for the olfactores, namely the cladistic analysis of all metazoa made by Zrzávy et al (1998). While indeed Zrzávy et al. is an extensive analysis (238 traits), it does not specifically address the question of the phylogeny of chordates , but of metazoa in general. So actually only a minority of these traits are bound to be relevant to the question of chordate phylogeny. Further, despite the non-traditional placement of the urochordates retrieved by this analysis, Zrzávy et al did not make any mention of this result in their discussion, concentrating on other aspects of animal phylogeny. No list of "Olfactorian" synapomorphies was discussed. The analysis by Zrzávy has been criticized at length by Jenner 2001 on various grounds, such as the assumptions made in the definition and polarization of traits.

With no explicit cladistic analysis of chordates for an alternative phylogeny , the review by Rowe (2004) of chordate phylogeny does not even mention the work by Zrzávy or the possibility of the olfactores. Indeed, the best references for a cladistic analysis specifically focused on the chordates are earlier works (Maisey 1986, and Schaeffer 1987), which support the euchordata, and are largely accepted within the community of phylogenetic systematics. However, these studies will fail to collect numerous newly described traits shared by cephalochordates and vertebrates, from gene expression patterns to fine structure of the nervous system. So, in fact, a new updated cladistic phylogenetic analysis of the cephalochordates is needed to establish the precise consequences of the Olfactoria for the morphological history of the chordates.

It is certainly possible that this new analysis may show the history implied by olfactores to be too absurd, implying too many reversals or convergences. If this is the case, it is not just a matter of going with the molecular phylogeny over the morphological; rather, the possibility of an artifact in the molecular studies must be taken into account (yes, even with 1090 genes! )


This is the tree of the 1090 genes (Putnam et al 2008). Some observations:

1) As usual, the longest branches of the chordates are the Urochordates. Also, notice that this effect is not mitigated by the large amount of genes; that is, abnormally high substitution rates is a genome-wide phenomenon. Is it possible that high substitution rates may distort the phylogenetic signal of entire genomes? Also, notice the low 76.4 % bootstrap value support for the monophyly of chordates. Traditionally, molecular evidence has had some problems retrieving this node, which is, from a morphological perspective, a very straight-forward conclusion

2) Hagfish, morphologically the most basal vertebrates , were not included in this analysis. In fact, the position of hagfishes haunts this entire issue, since it is a case in which a clear conflict of molecules vs morphology still lives on

3) Despite the general trend of nuclear genes to support the olfactoria, the comparison of entire mitochondrial genomes supports the classic hypothesis of euchordata (Bourlat et al. 2006). Further, this is also the case when discussing the relationships of Hagfishes, supporting them as basalmost vertebrates (Yu et al. 2008). Why this diference ? Is it possible that the mitochondrial genomes have been spared from some source of artifact affecting the phylogenetic signal of nuclear genes?

References.

Bourlat et al 2006 Nature 444:85-8

Jefferies 1981 Zool. J. of Linnean Soc. 73, 351-396

Jenner 2001 Syst. Biol. 50(5):730-742

Putnam et al 2008 Nature 453: 1064-1070 doi:10.1038/nature06967

Rowe 2004 In: Cracraft & Donoghue, Ed. Assembling the tree of life. Oxford. pp 384-409

Ruppert 2005 Can. J. Zool. 83: 8–23

Swalla & Smith 2006 Phil. Trans. R. Soc. B doi:10.1098/rstb.2007.2246

Yu et al. 2008 J. Genet. Genomics 35: 285-290

Zrzávy et al. 1998 Cladistics 14, 249 -285

miércoles, junio 18, 2008

Evo-Devo: The Good, the Bad, and the Ugly.

THE GOOD: Homology assesment evo-devo, and epigenetic evo-devo. Evo-Devo that works on the pretty empirical task of assessing problematic homologies, with tree-based inferences on the evolution of development, continues to greatly help the reconstruction of the evolutionary history of life on earth. Epigenetic evo-devo's, in turn, understand that developmental biology is not genetics. They have realistically confronted the role of higher level and environmental epigenetic interactions in development, and thus also in the origin of evolutionary novelties. Both of these tend to emphasize how standing developmental mechanisms, and not natural selection alone, are essential to the pathway taken by evolution.

THE BAD: Reductionist "regulatory" evo-devo. Dangerous, because it is is upheld by important figures of evo-devo, presenting itself as a triumph and empirical conclusion. Yes, mutations in cis-regulatory regions are commonplace in evolution, but these people seem to have reductionist difficulties in understanding there is anything more beyond finding such a mutation. The notion that only non-coding "regulatory" sequence changes can produce localized expression (in time or space) simply makes no good developmental sense. As Lillie pointed out, all cells have the same DNA content, including the "regulatory" elements; whether a gene is expressed or not still varies from cell type to cell type depending on something else as well. In other words, Lillie's "paradox" forces the question: "who regulates the regulators"? This question reveals that "regulation" is nothing but a sloppy, semi-nonsensical wastepaper-basket term. Both coding and non-coding sequences can be "regulatory". Even environment can "regulate" gene expression. Genes are expressed differentially in cells, NEVER because of their "regulatory" sequences alone, but ALWAYS including the higher-level and environmental interactions at the cell and tissue level, which explain "Lillies paradox". (again: This is why developmental biology is different from genetics!). Focusing only on one type of mutations (cis-regulatory) is just a re-strengthened version of the old reductionist fallacy that genotype=phenotype. This false equivalence ultimately downplays the role of understanding development, the actual mechanisms that relate genotype to phenotype. Without really introducing developmental mechanisms, no serious challenge is made to the hegemony of population genetics as a way of understanding evolution. Yes: The bad is a traitor of development, for love of genetics. Evo-Devo can now become a mere footnote: The largely uninteresting filling-in of superfluous data on "what the specific mutations were".

THE UGLY. Just plain wrong or artifactual topics, mostly born from the lack of proper integration of different fields of research. Specially silly is the "conflict" between microevolution and macroevolution. Doubtless, the study of microevolution offers many advantages. But this does not mean at all that a macroevolutionary study will not be able to derive sound conclusions: when the evidence is there, there is nothing to say about the micro or macro level in which a question is satisfactorily answered. That comparable experiments can only be tested between closely related species is a myth: gene expression experiments can produce the same phenotypic alteration despite hundreds of millions of years of separation.
This follows in an old lab-bench tradition of being purely "experimental" negating any need to know much about natural history and macroevolution. It also relates to "blind" faith in molecular phylogenies, that is, with little capacity for critically evaluating these studies (such as by morphologica implications). As a result, plain artifacts of the tree become the basis for many weird hypotheses (I have argued before this is happening right now, with new supposed clades such as "urochordates+vertebrates"). Studies continue to emerge where well-established facts of natural history are swept aside in favor of some "groundbreaking hypothesis".
Many Evo-Devos have thought that macroevolution is some kind of truly radical "body plan" change with mechanisms quite different from those observed at a microevolutionary level, appealing to some mysterious happenstance of the past for the origin of phyla or higher "grades". However, Evo-devo's are slowly wisening up to the fact that macro and micro evolutionary change proceeds pretty much in the same way, with the simple fact being that lineages diverging earlier can accumulate greater differences (as pointed out before)

martes, mayo 27, 2008

Más condenas mortales en cladística

Dénme una mezquita y un altoparlante: Su ayatola de la cladística les tiene listas un par de ricas nuevas condenas a muerte, que se cumplirán sin piedad.
¿Los desdichados en esta ocasión?

1)Pegasoferae: Este clado agrupa murciélagos con perisodáctilos. Se ha justificado por medio de inserciones de trasposones en lugares específicos del genoma (Nishihara et al. 2006) y ha aparecido en algunos otros arbolitos desde entonces (Murphy et al. 2008) pero lo cierto es que hasta el momento ningún estudio formal de secuencias típicas ni de la morfología ha confirmado la existencia de Pegasoferae. Más bien, por el lado de la morfología, esto implicaría asumir que los ungulados no existen, ya que perisodáctilos serían más cercanos a quirópteros que a artiodáctilos; si miramos los datos paleontológicos, no quedaría otra, según Pegasoferae, que concluir que los murciélagos evolucionaron a partir de algo como este lindo Condylarto (ungulado basal)


Qué les parece?

La otra condena de muerte es para este arbolito muy publicado en Nature:



La historia de la evolución del veneno que vende ese paper se ve muy linda, pero nótese: la iguana les salió entremedio de un montón de escleroglossae...es una infracción flagrante de todo lo que sabemos de evolución de lagartos... de hecho la distinción más básica de los lagartos, es entre iguania y scleroglossae. Este modelo implica la reversión de varios ragsos escleroglosos (como la misma lengua queratinizada y mayor desarrollo del órgano de Jacobson).


Referencias:


Nishihara, H., Hasegawa, M., and Okada, N. 2006. Pegasoferae, an unexpected mammalian clade revealed by tracking ancient retroposon insertions. Proc. Natl. Acad. Sci. 103: 9929–9934

William J. Murphy, Thomas H. Pringle, Tess A. Crider, Mark S. Springer and Webb Miller 2007 Using genomic data to unravel the root of the placental mammal phylogeny Genome Res.17: 413-421

Fry BG, Vidal N, Norman JA, Vonk FJ, Scheib H, Ramjan SF, Kuruppu S, Fung K, Hedges SB, Richardson MK, Hodgson WC, Ignjatovic V, Summerhayes R, Kochva E. 2006. Early evolution of the venom system in lizards and snakes. Nature.439(7076):584-8.

viernes, abril 25, 2008

Es un pollo...¿un avestruz? ¡No! ¡Es colágeno de Tyrannosaurus!

Al fin tenemos una filogenia molecular que evalúa si las aves son más cercanas a los dinosaurios que a los cocodrilomorfos como indica la cladistica morfológica. Nótese además que se incluyó colágeno de un mamut. La única anomalía en todo el árbol es la posicón de Anolis un nodo demasiado hacia afuera (deberia ser grupo hermano de archosauria, no de amniota). Nada de mal para dos proteínas incompletas!!

"These results support the endogenous origin of the preserved collagen molecules and confirm the prediction based on morphology that, if biomolecules could be retrieved from a nonavian dinosaur, they would share a higher degree of similarity with birds than with other extant vertebrates. Our findings suggest that molecular data from long-extinct organisms
may have the potential for resolving relationships at critical areas of the vertebrate evolutionary tree that have, so far, been intractable. The findings presented here also bolster the use of morphology in phylogenetics because our results are consistent with studies on the evolutionary relationships of fossil forms that rely on morphology"

Rara vez vemos explicitas declaraciones pro-morfológicas en un trabajo molecular....disfrutemos estos cinco segundos jajaja.

Organ CL, Schweitzer MH,Lewis CC, Asara JM 2008 Molecular Phylogenetics of Mastodon and Tyrannosaurus rex. Science 320: 499

sábado, marzo 22, 2008

La nueva filogenómica animal: Historial de vaticinios

Dunn et al. 2008
Ya en un anterior post sobre chascarros filogenéticos me había dedicado, como buen "Ayatola" de la cladística, a fustigar algunos trabajos hedionditos de filogenómica publicados en Science y Nature (Rokas et al 2005, Delsuc et al 2006). La idea de la filogenómica es comparar la mayor cantidad de genes posible. El problemita es que se suele dejar fuera del análisis a bichos clave para los cuales no existe la información sobre tantos genes. Es sabido que el muestreo taxonómico es crucial a la topología del árbol en cualquier análisis filogenético. Por eso, cuando se publican trabajos con muestreos taxonómicos incompletos y luego se presentan sus conclusiones como "revolucionarias", no podemos sino inferir que tanto autores como revisores parecen haberse engañado de que tener una gran cantidad de genes no sólo es buena excusa para deja fuera taxa cruciales, sino que aún, debe ser mejor que estudios donde hay una mejor muestra taxonómica pero uno o pocos genes.

Bueno, ahora salió este trabajito, Dunn et al. 2008 donde hacen filogenómica de una abultada lista de genes, ahora sí, con buen muestreo taxonómico, CASI perfecto diría yo. Tengo la satisfacción de ver cumplidos en gran medida mis vaticinios previos. Desaparecen las politomías que Sean Carrol estaba tratando tan torpemente de utilizar como evidencia de algún tipo de "explosión evolutiva" (Rokas et al. 2005). En el olvido quedó aquella aberrante unión entre equinodermos y cefalocordados del otro estudio aquél (Delsuc et al. 2006). Una cuestión que venía molestándome hace AÑOS era la posición de los gusanos planos Acoela, problemática en la evidencia molecular. Su simplificada morfología es considerada por algunos como ideal representante de los primeros bilateria, idea que no comparto ya que son muchas nuestras semejanzas embriológicas y de plan corporal con medusas y ctenóforos no compartidas con estos gusanitos. Distintos análisis moleculares los colocaban, unos como protostomos derivados, junto a los platyhelmynthes, otros como el grupo hermano de los bilateria. Esta última parecía imponerse como conclusión repetida de todos los analisis más recientes, hasta me venía resignando a pensar que al menos dio grupo hermano y no bilateria anidada dentro de acoela, lo cual permitía insistir "aún" que su simple morfología podía no ser primitiva sino una simplificación secundaria.
Bueno, pues el nuevo estudio filogenómico de Dunn los coloca como protostomos derivados, si bien no platyhelmiynthes (y aún con afinidades específicas inciertas). Lo que esto significa es que hasta el día de hoy no existe ninguna evidencia comparativa-filogenética para defender la idea de que los primeros bilateria eran gusanos planos sin cavidades corporales (los acoela no tienen ni estómago, si mal no recuerdo). Se confirma además la posición de los Chaetognatha como una de las ramas más basales de protostomos. Esto significa que permanece vigente la posibilidad de que los primeros bilateria hayan presentado adultos nadadores, como ya lo sugerían Vargas y Aboitiz (2005) como alternativa a la idea de un gusano plano.

Algunos recordarán la molestia que manifesté con los estudios filogenómicos previos que agrupaban a urocordados y vertebrados. Este resultado fue transmitido con bombos y platillos y hace poco tuve la patética experiencia de asistir a la reunion de la SICB (Society for integrative and comparative biology) y ver en como 5 diapositivas de distintos grupos de investigación la incorporación de esta "corrección"... ya es todo un jodido nuevo paradigma, parece que ningún merme siquiera osó cuestionar un Nature. Puaj...Si hicieran las tareas sabrían que el único estudio reciente con un muestreo decente si bien imperfecto (Bourlat et al 2006) encontró que el genoma mitocondrial apoya decididamente la hipótesis clásica que agrupa a vertebrados con cefalocordados. Bourlat et al. 2006,: datos mitocondriales con un muestreo decente de cordados
Es cierto que sucesivos estudios filogenómicos de genes nucleares, como el de Dunn, han vuelto a recuperar el nodo urocordados+vertebrados; pero en cada nuevo estudio filogenómico, la mayor cantidad de datos y taxa, más que sumar apoyo para esa hipótesis, la ha ido debilitando. Nótese que en este trabajo, el bootstrap value para ese nodo es uno de los más cagones: apenas>70%, el más bajo hasta ahora. Siendo uno de los resultados más esperados, sea para confirmar o refutar, el texto de Dunn et al. 2008 guarda un sepulcral silencio sobre este "famoso" nodo. De todas formas, el estudio de Dunn no está habilitado para atacar esta pregunta específica; Dunn sólo tiene al ascidio Cyona, ser humano, pollo y amphioxus...ningun estudio hasta el momento ha incluido a algún appendicularia (ej. Oikopleura) que son con toda probabilidad ramas de urocordados basales. Aquí, su ayatola de la cladística les vaticina que si se hacen los estudios filogenómicos de cordados con un mejor muestreo taxonómico, seguirán debilitando ese nodo espúreo y probablemente, acaben por apoyar la hipótesis clásica, junto a la morfología y el genoma mitocondrial.

Resumiendo: después de un montón de "revoluciones" de cartón, cuando se hace como corresponde, la filogenómica a la larga confirma muchos resultados de cuidadosos estudios previos (por ejemplo, Peterson y Eernisse 2001) que usaron rasgos morfológicos combinados quizás con un sólo gen (típicamente el del RNA ribosomal 18s), pero bien escogido (con una tasa de mutación adecuada) , y con un buen muestreo taxonómico.

De a poco se va reconociendo un patrón. Cuando ocurre uno de los famosos "choques" entre evidencia molecular "de punta", con una robusta conclusión morfológica, con frecuencia ha sido demostrado que es resultado de un pobre muestreo taxonómico de los datos moleculares; la otra fuente de artefacto está provisto por el hecho establecido de que hay taxa "excepcionales" cuya evolución molecular es anómala y que no sólo son difíciles de situar sino que además obscurecen las afinidades de los otros grupos, por ejemplo, por "long-branch" taxa, que por "long-branch attraction" tienden a agruparse artficialmente con otros grupos. De hecho en el análisis de Dunn nada menos que 13 de los 77 taxa originalmente utilizados tenían posición inestable. Estos no se incluyeron en la figura del arbolito, de 64 taxa, pero sí en el cálculo del bootstrap support de cada nodo. La verdad es que hace mucho tiempo que se sabe que los urocordados son ultra long-branch. Ya está bueno de tanta ingenuidad aparente con esta reconocidad fuente de error.

Un último comentario y termino con mi soporífero e interminable sermón. El estudio de Dunn et al presenta a los ctenóforos como grupo hermano de todos los demás metazoa; incluyendo las esponjas. Algo así está como para pensar que o bien las esponjas descienden de una gelatina, o que a partir de una condición de esponja la condición de epiteliozoo fue adquirida en tres ocasiones diferentes por ctenóforos, cnidarios y bilateria. En cualquier caso estamos hablando de cientos de reversiones en los poriferos o cientos de convergencias en los demás linajes, una historia morfológica nada muy parsimoniosa (en chileno: una reverenda weá). Dunn et al. reconocen que "This result, which has not been postulated before, should be viewed as provisional until more data are considered from placozoans and additional sponges". Efectivamente, el gran ausente en la fiesta de Dunn et al. es el phylum Placozoa, crucial si vamos a comparar esponjas con los demás. Pese al evidente agujero, Dunn et al. se muestran aún bastante dispuestos a creer que han descubierto una pulenta evidencia de que debemos repensar todo lo que sabemos sobre evolución de animales tempranos para incluir radicales convergencias o desparición sin rastros de cientos de rasgos derivados.
Revolución, o artefacto? Uds ya se imaginarán la opinión, y predicción del Ayatola...La historia morfológica más parsimoniosa es que los epiteliozoos son monofiléticos y los ctenóforos probablemente el grupo hermano de bilateria.

Lo que pensaba en Vargas y Aboitiz (2005), y que sigo pensando hoy en día.


Referencias:

Bourlat SJ et al. (2006) Deuterostome phylogeny reveals monophyletic
chordates and the new phylum Xenoturbellida. Nature 444: 85-88

Delsuc, F. et al. (2006) Tunicates and not cephalochordates are the closest living relatives
of vertebrates. Nature 439, 965–968

Dunn, C. et al. (2008) Broad phylogenomic sampling improves resolution of
the animal tree of life. Nature doi:10.1038/nature06614 (publicación previa online)

Peterson, K. J., and Eernisse, D. J. (2001). Animal phylogeny and the ancestry of bilaterians: inferences from morphology and 18S rDNA sequences. Evo. & Devo. 3: 170–205.

Rokas, A., Kruger, D. & Carroll, S. B. (2005) Animal evolution and the molecular signature of radiations compressed in time. Science 310: 1933–1938.

Vargas, A, and Aboitiz, F. (2005) How ancient is the adult swimming capacity in the lineage leading to Euchordates? Evo. & Devo. 7: 171-174

miércoles, marzo 12, 2008

The "Palau man" paper: The return of precladistic paleontology?

I have just posted this message on the blog of the online community manager of PLOS:

Hi Coturnix,
I haven' heard yet much criticism of the Berger et al. paper, so I guess I'll be one of the first.

I consider that Berger hasn't really established that these tiny Palauans are H. sapiens. This could be a species close to H. sapiens (perhaps the closest known so far and thus "sister" species) that has retained some plesiomorphic traits yet shares several apomorphies with H. sapiens (until now thought to be "autapomorphies", exclusively of sapiens)

To discard this possibility and prove that tiny Palauans are H. sapiens, Berger et al. would have to show that their tiny Palauans are phylogenetically nested within H. sapiens (and not "right outside"). However they did not make a phylogenetic analysis (despite disposing of several specimens and good morphological data)

Without that, they are simply preferring hypotheses of convergence or reversal rather than homology for the primitive traits, which is contra-parsimony unless further evidence is provided; and for that, they would need phylogenetic analysis.
A little PAUP on the morphological traits, that's all I'm asking for. This is standard procedure in systematics and paleontology when describing a new fossil of evolutionary relevance. Statements such as "We feel that the most parsimonious, and most reasonable, interpretation of the human fossil assemblage from Palau is that they derive from a small-bodied population of H. sapiens" do not substitute for actual phylogenetic analysis using parsimony.
If Berger et al did that analysis, they would KNOW, rather than FEEL, whether "tiny palauans are H. sapiens" is REALLY the most parsimonious hypothesis or not.

martes, febrero 26, 2008

En Chile estaba la papa (después de todo)

Photo: A. Balaguer CIP

Un reciente estudio logra zanjar una vieja controversia: la variedad de papa "europea" (es decir, el 99% de las que se cultiva y come en el mundo) no se originó en perú sino que en la zona centro-sur de chile (incluyendo isla de chiloé). Aunque originalmente en europa se cultivaron muchos tipos distintos de paas, incluyendo las variedades peruanas, la variedad chilena era popular y resultó más resistente a la invasión de los hongos que eliminó las otras variedades de papas y determinó el emblemático caso de la superviviencia de la hambruna irlandesa: Comiendo papas chilenas. Eventualmente en europa la variante chilena dominó por completo la preferencia de cultivo.

sábado, febrero 16, 2008

Microraptor: ¿Posible homeosis?

Imagen: Craig Chesek/AMNH

Yo la verdad ni lo pensé, pero Carlos Medina me alertó de inmediato: Microraptor es un caso de transformación homeótica. Un "bithorax" de los dinosaurios! Desde su erudición que siempre abarcó hasta los bichos más ignorados, el "ojo" de Carlos parece ya acostumbrado a reconocer la transformación de una parte corporal por otra. Al vuelo me acuerdo de varios ejemplos publicados y bien documentados de homeosis en la evolución: hay uno muy bueno de la transformación de apéndices bucales de crustáceos (transformación que incluso pudo ser repetida experimentalmente produciendo individuos perfectamente viables).
Las observaciones de posibles casos que jamas se han discutido en publicación alguna, como la del microraptor, son miles. Generalmente, para aseverarla a nivel de publicación es necesario hacer una comparación en un árbol bien resulto, y alguna documentación de que las vías de desarrollo utilizadas son las mismas, pero en otra región corporal. De esta forma se contribuye a descartar que haya una semejanza que por coincidencia "parece" una homeosis.
Aunque con Microraptor extinguido siempre existirán incógnitas, los fósiles sí nos indican que antes de microraptor las plumas remeras se restringían al brazo, como lo demuestra el fósil del oviraptoridae Caudipteryx, más basal que Microraptor, por lo que tenemos la polaridad de cambio correcta (un tema no trivial considerando que estamos en los albores del vuelo). Sí podemos decir que en el pollo hace tiempo que se sabe como transformar una pierna en ala o vice-versa: se remueven las células mesenquimáticas debajo del ápice del primordio de la extremidad (limb bud) y se reemplazan con las células correspondientes de la otra extremidad. También está la versión molecular: expresando Tbx4 en el ala, que normalmente solo se expresa en la pierna, obtenemos claros ragsos de la pierna en una extremidad que es un "híbrido" de ala y pierna.

Lo que se encuentra bastante en el olvido y que me encargo yo de resaltarlo es que en los experimentos originales de trasplantes mesenquimáticos era posible obtener sólo la transformación de la piel, sin transformar las partes esqueléticas; es decir podía obtenerse un ala con escamas o una pata con plumas. Sólo habia que reemplazar el mesénquima un poquito más hacia atrás del ápice en vez del mesénquima del ápice mismo. Esta separabilidad de la piel y el esqueleto en los experimentos no es trivial ya que en la pierna en microraptor si bien tiene un plumaje muy similar al del ala, tiene la arquitectura ósea típica de una pierna.
Es imposible no especular sobre la posible vía utilizada por el desarrollo: Las diferencias que desde temprano existen entre ectodermo y mesodermo podrían haber sido co-optadas en la aparición de una expresión nueva de Tbx5 (normalmente expresado sólo en el ala) sólo en el ectodermo de la pierna, provocando la aparición de un plumaje propio de un ala.

jueves, enero 17, 2008

Hipótesis: Evolución de la Epitoquía



En la figura de arriba se aprecian dos formas de epitoquía distintas que pueden darse, por ejemplo,  en distintas especies del género Autotylus.  Como ya se mencionó, uno de ellos conlleva la yemación o "estolonización" de individuos epitoquiales; en la otra forma, no hay nuevos individuos, sino que es el mismo individuo el que se transforma en un epitoco, el cual es prácticamente indistinguible del epitoco resultate de la estolonización en otras especies cercanas. Pese a mi infinita ignorancia, me atrevo a formular la hipótesis siguiente:

1) Uno de las dos modos probablemente es derivado del otro.  Permítaseme sugerir que la epitoquía por epigamia precedió a la epitoquía por estolonización. En todo momento el gusano guarda el potencial para producir otro individuo del mismo fenotipo (atoquial) asexualmente, por yemación. 

2) El fenotipo epitoquial me parece similar a los fenotipos en respuesta a stress que pueden verse asociados a especies en que la liberación de los gametos ocurre en un lugar especial, diferente al de la residencia habitual del organismo. 

Considérese un salmón en fase tardía; tiene un  fenotipo  bastante modificado, se ha sometido a un gran stress, y este fenotipo se desarrolla en asociación con la liberación de los gametos en el río (su lugar de nacimiento). Nótese, eso sí, que en la epigamia el epitoco no muere sino que puede desdiferenciarse y reincorporarse a la vida "normal". La epigamia puede quizás considerarse entonces como  una versión "atenuada" del mortífero drama semélparo del salmón. Lo de morirse vendrá después, con la epitoquía por estolonización. 

3) Lo que ha ocurrido en la  epitoquía estolonización es que el fenotipo epitoquial se ha acoplado con el proceso de yemación asexual, tal que el nuevo individuo "nace estresado" y con fenotipo epitoquial. Es decir, se ha asimilado la respuesta de estrés, que va acoplada desde el comienzo al desarrollo de un nuevo individuo epitoquial; cabe destacar que este individuo epitoquial guarda una semejanza más completa con la historia del salmón; libera los gametos y luego muere. 

viernes, noviembre 23, 2007

Sobre orines de arcosaurio y plasticidad


Los reptiles (incluyendo aves) excretan una "orina" muy densa rica en ácido úrico, desecho nitrogenado que puede concentrarse mucho más que la urea secretada en la orina de mamíferos y anfibios terrestres. Lo interesante es que hay excepciones: las tortugas acuáticas, y los crocodilia liberan amonio directamente al agua, al igual que los peces y anfibios netamente acuáticos. En estos reptiles pareciera que se ha perdido la excreción del ácido úrico.
Sin embargo,recientemente, en clases con Jacques Gauthier, me informé del hecho de que los cocodrilos y tortugas acuáticas, puestos a vivir fuera del agua, comienzan a producir la pasta de ácido úrico que vemos en las aves y los reptiles terrestres. La bioquímica de la orina está, entonces, dentro de la plasticidad epigenética de la fisiología de los reptiles acuáticos. Si bien no pude encotrar una cita para eso, sí encontré una cita para un cocodrilo que hace referencia a el mismo cambio, de amonio a acido úrico, dependiendo si vive en uno u otro extremo de una gradiente agua dulce-agua salada (aún no la leo).
Recientemente se ha determinado que las tortugas terrestres vivientes descienden de formas acuáticas. Esto significa que es muy probable que en estas formas terrestres, la readquisición de la excreción de ácido úrico haya sucedido sin mutación ni selección alguna, para lástima de reduccionistas y darwinistas.
Por supuesto también es posible que lo inverso, la transición de ácido úrico a amonio, también haya ocurrido sin mutación alguna. Esto podría argumentarse con evidencia experimental. ¿Qué tan difícil puede ser acondicionar un reptil a vivir continuamente semisumergido en agua? ¿Comienza a excretar amonio?
No sería nada de raro que fuera un nuevo ejemplo de "convergencia sistémica"

Grigg CG (1981) Plasma homeostasis and cloacal urine composition inCrocodylus porosus caught along a salinity gradient
Journal of Comparative Physiology B: Biochemical, Systemic, and Environmental Physiology Volume 144(2) :261-270

miércoles, octubre 24, 2007

Misterios de las lampreas


Lamprea de río


Lamprea de mar

Las lampreas son archiconocidas por su pintoresco estilo de vida semiparasitario; lo que es menos sabido es que las lampreas parasitarias corresponden sólo a las lampreas marinas (que más bien son anádromas, es decir, inician su vida en el río y luego viven en el mar). Existen además lampreas que viven exclusivamente en los ríos y que jamás atacan a nadie. Todas las lampreas inician su vida como una filtradora larva amoceta, estado en el cual viven por unos cuatro años; en el caso de la lamprea marina tras la metamorfosis nada al mar y vive ahí atacando peces. La lamprea de río en cambio tras la metamorfosis se queda en el río, y no come nunca. Vive 6 mese y tras la reproducción muere sin haber comido jamás: su ventosa oral es mucho menos desarrollada y con menos dientes que la de las lampreas marinas. Las lampreas marinas alcanzan mayor tamaño y viven y comen en el mar por aprox 1-2 años antes de volver a los ríos a reproducirse y morir.


Pero la historia no deja de fascinar. Porque también desde hace mucho que se reconoce un fenómeno de "especies pareadas" tal que existen dos especies hermanas, donde una especie es marina, y la otra, de río. Es decir, no existe un clado de lampreas marinas, y otras de río.
Más aún estudios recientes han observado marcadores genéticos para evaluar el grado de aislamiento en pares de especies mar-río. El impresionate resultado es que no se encontró aislamiento genético alguno, sugiriendo fuertemente hibridización e intercambio de genes. Es decir, la separación entre lampreas marinas y de río corresponden más bien a dos estados de una sóla especie polimórfica.
Un polimorfismo tan drástico ya es fascinante. Cómo se determina el destino en el mar o el río de las lampreas? Sólo sabemos que las lampreas de río colocan huevos más grandes que las de mar, lo que sugiere algún factor ecológico, una "señal" ambiental...ya saben uds...algo epigenético

Referencia:

ESPANHOL R, ALMEIDA PR, y ALVES MJ. 2007 Evolutionary history of lamprey paired species Lampetra fluviatilis (L.) and Lampetra planeri (Bloch) as inferred from mitochondrial DNA variation. Molecular Ecology 16, 1909–1924

martes, julio 17, 2007

Anoles: convergência sistêmica

A diversificação do gênero Anolis - família Iguanidae - no Caribe tem sido foco de diversos estudos evolutivos, principalmente pelo grupo de J. B. Losos. Uma das caracterísitcas da diversificação dos anoles caribenhos é a existência de ecomorfos - espécies distintas, mas morfo e ecologicamentes semelhantes. São reconhecidos seis ecomorfos básicos: Twig, Grass-bush, Trunk, Trunk-ground, Crown giants e Trunk-crown:



Cada uma das principais ilhas do Caribe - Jamaica, Hispaniola, Cuba e Porto Rico - possui um conjunto de espécies de Anolis. As ilhas maiores tendem a ter mais ecomorfos. Cuba possui os seis, Hispaniola não possui um Crown-giant, Porto Rico não possui também um Trunk. Jamaica, a ilha menor, possui apenas três Ecomorfos. Existem muitas outras espécies que não se encaixam em ecomorfos, mesmo embora, as vezes, elas utilizam recursos semelhantes (e.g. Leal et al., 2002)(Portanto, um nicho semelhante não implica necessariamente uma morfologia semelhante)









O interessante é que, na maioria dos casos, as epécies de uma mesma ilha são filogeneticamente mais próxiams entre si do que as espécies de um mesmo ecomorfo. Ocorreram diversas convergências. Espécies de determinados ecomorfos evoluiram de novo em cada ilha, mesmo embora elas tenham sido colonizadas por espécies diferentes:



Parece ser um caso típico de radiação adaptativa (Losos, et al 1998). Em cada ilha, as pressões seletivas moldaram os genótipos para ocuparem os nichos disponíveis. Esta hipótes (H1) pareceu corroborada experimentalmente. Em 1977 e 1981, 14 pequenas ilhas sem Anolis próximas as Bahamas foram experimentalmente colonizadas por Anolis spp. do ecomorfo Trunk. Foi observado que, anos depois, os lagartos haviam se diferenciados em novas espécies do ecomorfo Bush-grass, exatamente como era de se esperar para a vegetação arbustiva das pequenas ilhas. Conclusão: genótipos para Bush-grass foram selecionados.



Mas novos experimentos mostraram que a hipótese da radiação adaptativa havia ignorado a plasticidade desenvolvimental. Foi observado que a morfologia dos anoles depende do meio em que eles se desenvolvem. Por exemplo, anolis criados em lugares planos desenvolvem as patas mais robustas típicas dos ecomorfos Trunk, enquanto que os criados em "poleiros" desenvolveram patas típicas de Twig. Cito o abstract de Lossos et al. (1999):

Abstract.-Species of Anolis lizards that use broad substrates have long legs, which provide enhanced maximal sprint speed, whereas species that use narrow surfaces have short legs, which permit careful movements. We raised hatchling A. sarigrei in a terraria provided with only broad or only narrow surfaces. At the end of the experiment. lizards in the broad treatment had relatively longer hindlimbs than lizards in the narrow treatment. These results indicate that not only is hindlimb length a plastic trait in these lizards. but that this plasticity leads to the production of phenotypes appropriate to particular environments. Comparison to hindlimb lengths of other Anolis species indicates that the range of plasticity is limited compared to the diversity shown throughout the anole radiation. Nonetheless, this plasticity potentially could have played an important role in the early stages of the Caribbean anole radiation.

Isto leva a nova hipótese (2) de que há uma plasticidade fenotípica facilitadora da seleção natural, que depois é internalizada.



No entanto, baseado em uma abordagem sistêmica da hereditariedado, percebemos que o processo de internalização não é absolutamente necessário para explicar este processo evolutivo. A hereditariedade é a re-ocorrência de um processo de desenvolvimento em um determinado meio. Se o processo ocorre no mesmo meio que ocorreu no seu ancestral, não é necessário que haja internalização.



A ocorrência de internalização, quando for o caso, pode ser interpretada como a perda da capacidade de desenvolver o antigo caminho epigenético depois de um determinado período de deriva estrutural. Esta perda de plasticidade pode explicar porque, em algumas ilhas, certos ecomorphos não se desenvolveram.



Lembro ainda que um padrão semelhante existe na evolução dos peixes ciclídios dos lagos africanos. A convergência e diversidade destas espécies tem sido um dos principais exemplos de seleção natural. Não me surpreenderia se este padrão também pudesse ser explicado por processos sistêmicos.




Leal, M., A. K. Knox e J. B. Losos. LACK OF CONVERGENCE IN AQUATIC ANOLIS LIZARDS. Evolution, v.56, n.4, p.785-791, 2002.

Jonathan B. Losos, et al. Adaptive Radiations of Island Lizards Contingency and Determinism in Replicated,Science 279, 2115 (1998);

Losos, J. B., D. A. Creer, D. Glossip, R. Goellner, A. Hampton, G. Roberts, N. Haskell, P. Taylor e J. Ettling. EVOLUTIONARY IMPLICATIONS OF PHENOTYPIC PLASTICITY IN THE HINDLIMB OF THE LIZARD ANOLIS SAGREI. Evolution, v.54, n.1, p.301-305, 1999.

Losos, J. B., T. W. Schoener, K. I. Warheit e D. Creer. Experimental studies of adaptive differentiation in Bahamian Anolis lizards. Genetica, v.112, n.1, p.399-415. 2001.

martes, julio 10, 2007

Dinoaves a defender el ADN chatarra


El último bodrio es que hoy por hoy está de moda cantar ni más ni menos que la muerte del "DNA chattarra": Sí, como lo oyen. El descubrimento de nuevas funciones en el DNA no codificante parece suficiente como para que gente como John Greally, escritor de la sección "news & views", de nature, dijese "It would be a very brave person who would call it junk at this stage".
Abróchense los cinturones chiquillos: se viene el adaptacionismo molecular. Una especulación adaptacionistas para cada sustitución nucleotídica. Que digo, para cada inserto retroviral, trasposon, y uds saben....ese 50% de todo el genoma humano que son los elementos repetidos.
Digo, estos mermes nacieron ayer o qué? Si podemos hacer relojes moleculares, es porque la acumulaciónn de mutaciones es estocástica. Se sabe que la tasa de mutación es demasiado alta como para que cada sustitución sea una adaptación. Pensar que no existe el dna chatarra sólo se puede hacer mediante negar hechos bien establecidos.
Entre estos hechos está la gran variabilidad que pueden presentar el tamaño de los genomas de distintas especies, con especies de genomas gigantescos, como l las salamandras, peces pulmonados, o miembros del genero Allium, como la cebolla. Y luego hay formas en las que el genoma se ha reducido drásticamente de tamaño, como en el caso del pez fugu. Un caso bastante pulentito es el de la evolución de dinosaurios a aves. Resulta que el tamaño del genoma a través de distintas especies se muestra porporcional al tamaño de ciertos tipos celulares, y eso incluye los osteocitos, cuyo tamaño puede apreciarse en el tejido óseo. Con esto se pudo confimar que en los dinosaurios depredadores ocurrió una reducción en el tamaño del genoma, a aproximadamente la mitad, y que las aves han heredado esta condición. De paso mencionar que la reducción del tamaño del genoma ocurrió mucho antes de la evolución del vuelo.
Ahora que nos venga a explicar John Greally que ese 50% perdido era todo funcional, o que las Allium están ganando función como locas.

Organ, C.L., Shedlock, A.M., Meade, A., Pagel, M., and Edwards, S.V. (2007) Origin of avian genome size and structure in non-avian dinosaurs. Nature 446:180-184.

-Sanderkatz

jueves, mayo 24, 2007

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

domingo, abril 15, 2007

El Extraordinario Pato Quetru





Para ilustrar la continuidad de los procesos sistémicos de cambio onto-filogeneticos, podríamos sugerir el enigmático caso del Pato Quetru no Volador (Tachyeres pteneres) en comparación con el Pato Quetru Volador (Tachyeres patachonicus) ambos correspondientes a la Familia: Anatidae Subfamilia: Tadorninae.
Este interesante pato (conocido también como patovapor de Magallanes) se encuentra desde Chiloe al Cabo de Hornos y por Argentina de Chubut a Tierra del Fuego habitando costas rocosas y protegidas. Se alimentan de peces, moluscos y crustáceos que capturan buceado durante la marea alta (De la Peña & Rumboll, 1988). Esta ave tiene la peculiaridad de no volar y ser “sedentario”, lo que se ha atribuido a la longitud de sus alas y a su peso. Similar a esta especie pero más liviano y de alas y colas de mayor tamaño es el pato Quetru volador, que habita simpátricamente a su hermano no volador y tiene una dieta similar. Interesantemente además, este último puede habitar también lagos y lagunas interiores, regresando a la costa estacionalmente. Facultativamente, este pato puede quedarse viviendo en la costa frecuentando los mismos lugares del Quetru no-volador sin migrar a aguas interiores, en este caso se ha descrito que esta especie asimilaría el comportamiento del patovapor de no volar o en caso de emprender vuelo lo hace a último momento bajo este modo de vida, una tabla de comparaciones morfológicas y otros datos puede verse en la pagina web citada en las referencias.
Estudios de genética de poblaciones han encontrado diferencias entre estos patos, donde el pato volador es el mas distinto genéticamente de otra variedades relacionadas, mientras que el patro Quetru volador es mas cercano genéticamente a las especies T. brachypterus y T. leucocephalus (Corbin et al, 1988).
Por otro lado, no solamente es posible encontrar variabilidad genetica y conductual en la especie voladora, estudios de la variación geográfica de la morfología del esqueleto de estos patos coherentes con las reglas ecogeográficas de latitud, pero también presentarían tendencias localidad-especifica en la morfología ósea (Livezey, 1996).
Considerando que la morfología puede ser heredada tan indirectamente como los patrones de movimiento, este caso podría corresponder a un ejemplo de cómo la conducta, es decir la relación creativa del organismo con el medio a través de los modos de vida esta generando cambio evolutivo onto-filogenético. Se podría especular que el pato Quetru no volador es una variante derivada del volador, donde las condiciones de existencia del modo de vida sedentario coincidieron suficientemente como para que la conducta y la morfogia se constituyesen como un sistema heredable. Alternativamente estos patos son el resultado de mutaciones puntuales que a traves de micro y macro seleccion dieron como resultado estas maravillosas adaptaciones...etc etc etc...
Bueno, Pero para saber eso hay que ir al Sure a muestrear!
Diablete

REFERENCIAS:

Kendall W. Corbin, Bradley C. Livezey, Philip S. Humphrey (1988) Genetic Differentiation among Steamer-Ducks (Anatidae: Tachyeres): An Electrophoretic Analysis. The Condor, Vol. 90, pp. 773-781

De la Peña, MR & Rumboll, M (1988) Birds of Southern South America and Antartica.HarperCollins Ed, 304p.

Livezey, BC (1996) Geographic variation in skeletons of flying steamer-ducks (Anatide: Tachyeres patachonicus) Journal of Biogeography, 13, 511-525

y En la Red:
http://www.avesdechile.cl/

martes, abril 03, 2007

Malentendido en Macroevolucion


"el mecanismo de génesis de las categorías taxonómicas superiores no es fundamentalmente distinto del mecanismo de génesis de las categorías taxonómicas inferiores" - Maturana y Mpodozis 1992

El dibujito que acompaña esta afirmación en el librito de la deriva natural corrije un artefacto de distancias filogenéticas: Las categorías mayores no son más diferentes entre sí porque hay mecanismos de modificacion drástica de la estructura básica, sino porque divergieron hace más tiempo. Formas más semejantes han divergido más recientemente. Lo que en su momento fue una especiación puede luego corresponder al nodo de un orden taxonómico mayor.
Sin embargo, hay quienes sostienen que las diferencias entre los principales phylum de animales, que son por supuesto drásticas, surgieron por mecanismos inusuales de evolución, que en poco tiempo generaron los distintos planos corporales (macroevolución). Siempre se sospecha que detrás de esta explosión se encontraría la evolución de un aparato molecular de desarrollo, como el cluster de los genes hox...

Pero, tanto los relojes moleculares como la evidencia fósil señala que la explosión no fue tal sino que los distintos grupos aparecieron mucho más dispersos en el tiempo. Habrá sucedido, entonces, algo realmente extraordinario con los mecanismos de evolucion hacia el cámbrico?

Sander