Oops . Para no perder la costumbre, nuestra lectura de martes para la clase del miércoles. =)

Resumencito en el cuaderno =)

Seguimos con mutaciones, pero ahora leeremos de cómo es que pueden originar ciertas características en las poblaciones, en este caso las humanas.

Mutaciones fundadoras

Tomado de: http://academia.cch.unam.mx/wiki/biologia3y4/index.php/Mutaciones_fundadoras

Biología III Presentación a mutaciones fundadoras

Founder Mutatations. Dennis Drayna in Scientific American. Special Edition. Volume 16, number 2, 2006 El presente artículo relaciona de manera importante dos contenidos del Programa de Biología III, que son; La naturaleza de la diversidad genética y el tema de mutaciones.

Recientemente investigadores UNAM descubrieron la presencia de un gene en el genoma de la población mexicana que predispone a la diabetes de tipo II. Este gene fue producto de una mutación en los primeros pobladores de América, o ya la traían algunos miembros de dicha población al llegar al continente americano, formando un cuello de botella genético que se diseminó en gran parte de la población.

El artículo de Mutaciones fundadoras se relaciona con el descubrimiento del gen que predispone a la diabetes de tipo II en la población mexicana y podremos entender mejor la importancia de este descubrimiento y relacionarlo con el artículo mismo así como con los temas antes mencionados del curso.

En el aspecto médico, el conocer las mutaciones causantes de enfermedades en los genomas de ciertas poblaciones, permite instrumentar servicios de salud preventivos y proporcionar atención adecuada y oportuna a los pacientes que padecen o que podrán padecer la enfermedad a futuro. Esto hará necesaria, la realización de análisis genéticos para evaluar posibles enfermedades hereditarias en diversas poblaciones de riesgo.

Por otro lado, la presencia de ciertas mutaciones adquiridas en ciertos grupos étnicos y seleccionadas favorablemente por razones de sobrevivencia en un determinado tiempo y lugar, ahora en circunstancias y tiempos diferentes son una carga genética indeseable, ya que ahora causan enfermedades. Pero estas mutaciones son estudiadas para conocer las migraciones humanas a todo lo ancho y largo del planeta.

Sabemos del origen asiático de los aborígenes americanos y de su paso a través del estrecho de Bering, de la llegada posterior de los europeos (probablemente los primeros fueron los Vikingos) provenientes de diferentes regiones y étnias. Más tarde, en América en general se trajeron negros del África para suplir a los nativos en el trabajo pesado en el campo y minas, no por ser más fuertes o mejores trabajadores, sino porque las terribles condiciones de trabajo y explotación diezmaron a la población nativa casi acabando con toda la mano de obra disponible.

En América del norte la presencia de asiáticos, especialmente de chinos, se debió a que fueron llevados a California como obreros para construir las vías del ferrocarril, lo que aportó nuevo material genético a la población americana. Muchos de estos asiáticos, emigraron posteriormente al norte de México en busca de trabajo al concluir la vía férrea de California y por tal motivo en México, por ejemplo, tenemos una mezcla genética muy heterogénea en la población.

El origen de la humanidad, sabemos que es africano y que el flujo migratorio no salió de África en una sola ocasión, sino que fueron diversas migraciones en diversas épocas. Si partimos que el origen de la humanidad es africano y en la actualidad tenemos diferentes características étnicas, esto se debe a las mutaciones que dieron origen a la diversidad genética de los humanos, pero al mismo tiempo nos permite conocer el flujo génico, el lugar de origen de ciertas mutaciones y, aunque no lo reconocen todos, nuestro parentesco genético que nos hace miembros de una misma población humana.

Acerca del autor.

Dennis Drayna obtuvo su licenciatura en la Universidad de Wisconsisn-Madison en 1975 y su doctorado de la Universidad de Harvard en 1981. Posteriormente realizó estudios de posdoctorado en el Instituto Médico Howard Hughes de la Universidad de Utah y luego estuvo trabajando 14 años en la industria Biotecnológica en el área de la bahía de San Francisco, en donde identificó diferentes genes involucrados en enfermedades cardiovasculares y metabólicas. En 1996 se unió al Instituto Nacional de Salud en el que actualmente trabaja como jefe de sección en el Instituto para la sordera y otros trastornos en la comunicación humana, trabajo que lo ha llevado a ocho diferentes países en cuatro continentes en busca de familias con ese tipo de trastornos. En su tiempo libre disfruta del rock técnico y la escalada en hielo.

Mutaciones fundadoras

Dennis Drayna in Scientific American. Special Edition. Volume 16, number 2, 2006

Una clase especial de mutaciones genéticas que frecuentemente causan enfermedades en los humanos hacen posible a los científicos trazar la migración y crecimiento de poblaciones humanas específicas a través de miles de años.

Dos hombres de mediana edad que nunca se han conocido y que viven separados por miles de millas en Estados Unidos pueden tener un rasgo en común: una propensión para absorber hierro, tan eficientemente, que este aparente beneficio puede en la actualidad no ser saludable y potencialmente causar daño en múltiples órganos e incluso la muerte. Las personas con hemocromatosis hereditaria, frecuentemente la presentan porque cada uno de sus padres le trasmitieron a él la misma mutación en un gene específico, un error que se originó hace mucho tiempo en un solo individuo en Europa. La mutación fue transmitida a través del tiempo y el espacio por sus descendientes europeos, que ahora incluyen a casi 22 millones de americanos, que poseen al menos una copia del gen incluyendo a los dos hombres, quienes pudieran sorprenderse al darse cuenta de que están emparentados. El ancestro hace tiempo perdido, es conocido como el fundador de esa población y su herencia genética es llamada mutación fundadora. Los genetistas han descubierto miles de mutaciones responsables de enfermedades en los humanos, pero las mutaciones fundadoras son cosa aparte.

Las víctimas de muchas enfermedades genéticas, mueren antes de reproducirse, impidiendo a los genes mutantes alcanzar a generaciones futuras, pero las mutaciones fundadoras frecuentemente permiten vivir a sus portadores y por lo tanto pueden diseminarse del fundador original a sus descendientes. Algunos de los desórdenes causados por estas mutaciones son comunes, tales como la hemocromatosis hereditaria, la anemia falciforme y la fibrosis quística. ¿Por qué la evolución preserva y no elimina tales mutaciones aparentemente perjudiciales? La lógica de la naturaleza será ilustrada en el presente artículo.

Los investigadores médicos estudian enfermedades causadas por mutaciones con la esperanza de encontrar vías fáciles para identificar grupos de personas en riesgo, así como nuevas ideas para prevenir y tratar las condiciones relacionadas con esas mutaciones.

Como un notable subproducto de tales esfuerzos, los investigadores han descubierto que las mutaciones fundadoras pueden servir como las huellas digitales dejadas por la humanidad en la senda del tiempo. Estas mutaciones proveen a los antropólogos de una poderosa vía para trazar la historia de las poblaciones humanas y sus migraciones sobre la Tierra.

La singularidad de las mutaciones fundadoras La apreciación del inusual estado de las mutaciones fundadoras y porqué pueden proveer tanta información, requiere de un breve examen de las mutaciones en general. Las mutaciones surgen por cambios aleatorios en nuestro ADN. La mayoría de estos daños (cambios) logran repararse o eliminarse cuando surgen, y ­así, no son transmitidos a las siguientes generaciones, pero algunas mutaciones llamadas –mutaciones de línea germinal─ son pasadas a la siguiente generación con serias consecuencias médicas para las crías que las heredan. Más de 1,000 diferentes enfermedades surgen de mutaciones en diferentes genes en los humanos.

Las mutaciones fundadoras se ajustan a la categoría de línea germinal, pero son atípicas. La herencia de enfermedades generalmente sigue dos reglas. Primero, diferentes mutaciones en el mismo gen generalmente causan la misma enfermedad y, como consecuencia, diferentes familias afectadas por la misma enfermedad normalmente tienen diferentes mutaciones responsables de tal enfermedad. Por ejemplo, La hemofilia es causada por una mutación en el gen que codifica el factor VIII, un componente del sistema de coagulación de la sangre. En general, cada nuevo caso de hemofilia porta una mutación discreta particular en el factor VIII, los investigadores de la genética han descubierto cientos de mutaciones de manera salteada dentro de este gen.

En pocos desórdenes sin embrago, se puede observar la misma mutación una y otra vez y, existen dos vías por las cuales se pueden obtener idénticas mutaciones: como “mancha caliente” o mutaciones fundadoras. Una “mancha caliente” es un par de bases (unidades individuales de ADN) que son especialmente propensas a mutar. Por ejemplo, la acondroplasia, una forma común de enanismo, usualmente ocurre como resultado de una mutación en el par de bases 1138 en un gen llamado FGFR3 en el brazo corto del cromosoma 4 humano. Los individuos que albergan mutaciones de “mancha caliente” usualmente no tienen parentesco y así el resto de su ADN variará como sucede típicamente en personas no emparentadas. Las mutaciones fundadoras, las cuales pasan intactas de una generación a otra son completamente distintas de las mutaciones “mancha caliente”.

En cada persona con mutaciones fundadoras, el ADN dañado está inmerso en secuencias de ADN idénticas a la del fundador (los científicos se refieren a ellas como “idénticas por descendencia”). Estas regiones de ADN compartidas (un cassette completo de información genética) es llamado haplotipo. Si compartes un haplotipo, compartes un ancestro en común “el fundador”. Los estudios de estos haplotipos hacen posible trazar los orígenes de mutaciones fundadoras y rastrear poblaciones humanas. La edad de la mutación fundadora puede ser estimada determinando la longitud del haplotipo, que se hace más corto a través del tiempo.

El haplotipo fundador original es en realidad el cromosoma entero que incluye a las mutaciones. La mutación pasa en este cromosoma a la descendencia cuando se aparea el fundador, contribuyendo a la limpieza del cromosoma. Los dos cromosomas, uno de cada progenitor intercambian segmentos de ADN como dos juegos de baraja que son “cortados” y mezclados. La mutación aún se mantendrá inmersa en una sección larga de la versión del ADN del fundador después de una sola recombinación, justo como una carta marcada puede permanecer acompañada por muchas de las mismas cartas que estaban cerca de ella en la baraja original después de un solo corte y mezcla. Pero la carta marcada tendrá pocas cartas originales acompañándola después de cada corte y mezcla, y el haplotipo que incluye el gen mutante asimismo será cortado en subsecuentes recombinaciones.

Una mutación fundadora joven (digamos de sólo unos pocos cientos de años) debe ser encontrada en medio de un largo haplotipo en las personas que la tienen en la actualidad. Una mutación fundadora antigua, quizá de miles de años, estará en un haplotipo corto en los portadores actuales.

El gene aberrante para la hemocromatosis es justamente una de las mutaciones fundadoras. Otros genes han sido identificados y bien estudiados en los europeos y pocos han sido identificados en americanos nativos y en poblaciones de Asia y África.

¿Qué tan comunes pueden ser estas mutaciones? Cientos o quizá miles de veces más frecuentes que las mutaciones típicas que causan enfermedades. La mayoría de las mutaciones que causan enfermedades existen en una frecuencia de una en algunos miles o una en algunos millones, pero las mutaciones fundadoras pueden encontrarse más frecuentemente en la población.

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De estas anormalidades─ ¿no debería la evolución deshacerse del gen enfermo en lugar de seleccionarlo? –ofrece una importante pista de cómo las mutaciones fundadoras persisten y se diseminan sobre la tierra y el mar a través del tiempo.

La respuesta quizá nos sorprenda, y es que, bajo ciertas circunstancias las mutaciones fundadoras aportan beneficios. La mayoría de las mutaciones fundadoras son recesivas, por lo tanto sólo una persona con dos copias del gen afectado (cada una proveniente de uno de los progenitores) sufrirá la enfermedad. Los poseedores de una sola copia son llamados portadores y pueden transmitir el gen a sus hijos sin manifestar ellos mismos los síntomas. Tener una sola copia de la mutación fundadora le da al portador ventajas adaptativas en la lucha por la supervivencia. Por ejemplo: los portadores de la mutación de la hemocromatosis se piensa que están protegidos contra la deficiencia de hierro y por lo tanto de la anemia (una amenaza a la vida en el pasado) porque la proteína codificada por el gen mutante hace que la persona absorba el hierro más eficientemente que lo que lo pueden hacer aquellos que portan dos copias del gen normal. Los portadores del gen de la hemocromatosis tienen ventaja cuando la dieta es escasa en hierro.

Quizá el ejemplo mejor conocido de mutación de “doble filo” sea el responsable de la enfermedad de la anemia drepanocitica o de las células falciformes (glóbulos rojos en forma de hoz) . La mutación aparentemente surgió repentinamente en regiones desconocidas de África y medio oriente con presencia de malaria. Una sola copia del gen para la anemia falciforme ayuda al portador a sobrevivir a la infección de malaria, pero dos copias dan al portador sufrimiento y corta esperanza de vida. La mutación de las células falciformes en la actualidad puede ser encontrada en cinco diferentes haplotipos, llevando a la conclusión de que la mutación apareció independientemente cinco veces en cinco diferentes fundadores (aunque la enfermedad de las células falciformes es el resultado de una mutación fundadora, algunos casos pueden surgir de otras mutaciones).

La frecuencia de una mutación fundadora en la población es gobernada por dos fuerzas en competencia, –los individuos que tienen dos copias probablemente morirán antes de reproducirse, pero aquellos que tienen sólo una copia sobrevivirán preferentemente sobre aquellos que no tienen ninguna copia. Esto produce la llamada selección equilibradora, en la cual los efectos benéficos aumentan la frecuencia del gen mutante mientras los efectos dañinos la disminuyen. La evolución da y la evolución quita, así, a través del tiempo, el porcentaje del gen en la población se mantiene estable.

Los investigadores aún no encuentran la ventaja conferida por algunas enfermedades relacionadas con mutaciones fundadoras, aunque la contínua presencia de estos genes indican algún beneficio.

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II En la introducción nos menciona lo que vimos al inicio del curso acerca de la predisposición del mexicano a la diabetes.

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El articulo que menciona la historia es el siguiente: El éxito de los osos diabéticos