stringtranslate.com

Supergen

Un supergén es una región cromosómica que abarca múltiples genes vecinos que se heredan juntos debido a un estrecho vínculo genético , es decir, mucha menos recombinación de la que normalmente se esperaría. [1] Este modo de herencia puede deberse a reordenamientos genómicos entre variantes supergénicas.

Una región supergénica puede contener pocos genes funcionalmente relacionados que contribuyen claramente a un fenotipo compartido. [2]

Fenotipos codificados por supergenes

Las flores del pin (A) y del thrum (B) de Primula vulgaris están controladas por un supergén.

Los supergenes tienen efectos cis debido a múltiples loci (que pueden estar dentro de un gen o dentro de la región reguladora de un solo gen ) y a un ligamiento estrecho. Son clásicamente polimórficos , por lo que diferentes variantes de supergenes codifican diferentes fenotipos.

Los supergenes clásicos incluyen muchos cromosomas sexuales , el locus heterostílico de Primula , que controla los tipos " pin " y " thrum ", y el locus que controla el polimorfismo mimético batesiano en las mariposas Papilio memnon . Los supergenes descubiertos recientemente son responsables de fenotipos complejos que incluyen morfos de color en el gorrión de garganta blanca . [3] [4] [5]

Supergen de Primula. Los morfos pin y thrum de Primula tienen efectos sobre la compatibilidad genética ( los apareamientos pin style x thrum pollen o thrum style x pin pollen son exitosos, mientras que los apareamientos pin x pin y thrum x thrum rara vez son exitosos debido a la incompatibilidad del estilo del polen ) y tienen diferente longitud del estilo, altura de la antera en el tubo de la corola , tamaño del polen y tamaño de la papila en el estigma . Cada uno de estos efectos está controlado por un locus diferente en el mismo supergen, pero ocasionalmente se encuentran recombinantes con rasgos que combinan los de los morfos "pin" y "thrum".

Origen

El primer uso del término "supergén" puede encontrarse en un artículo de A. Ernst (1936) en la revista Archiv der Julius Klaus-Stiftung für Vererbungsforschung, Sozialanthropologie und Rassenhygiene. [6]

Clásicamente, se planteó la hipótesis de que los supergenes habían evolucionado a partir de genes menos estrechamente vinculados que se unían mediante reordenamiento cromosómico o entrecruzamiento reducido , debido a la selección de fenotipos multilocus particulares . Por ejemplo, en los supergenes de mimetismo batesiano en especies como Papilio memnon , se requieren genes que afecten el color de las alas traseras, las alas delanteras y el cuerpo, y también la presencia o ausencia de proyecciones largas (las "colas" de las mariposas cola de golondrina).

El origen acumulativo de los supergenes se basó originalmente en el trabajo de Nabours sobre el polimorfismo del color y el patrón en las langostas (Tetrigidae). En Acridium arenosum, los patrones de color están controlados por trece genes en el mismo cromosoma, que se reagrupan (recombinan) con bastante facilidad. También se dan en Apotettix eurycephalus , donde forman dos grupos estrechamente vinculados, entre los cuales hay un 7% de entrecruzamiento. Además, en Paratettix texanus parece haber una supresión completa del entrecruzamiento entre 24 de los 25 genes del patrón de color, que se pueden distinguir comparando sus efectos con los encontrados en otras especies. El análisis de los datos de Nabour por Darlington y Mather concluyó que los genes responsables de los morfos de Paratettix texanus se han agregado gradualmente en un grupo que actúa como un único mecanismo de cambio. [7] [8] [9] Esta explicación fue aceptada por EB Ford e incorporada a sus explicaciones de la genética ecológica. [10] [11]

Este proceso podría implicar la supresión del entrecruzamiento, la translocación de fragmentos cromosómicos y posiblemente la duplicación ocasional de cistrones . Hace muchos años que se sabe que el entrecruzamiento puede suprimirse mediante la selección; Detlefsen y Roberts lograron reducir la recombinación entre los loci de ojos blancos (w) y alas en miniatura (m) en Drosophila melanogaster del 36% normal al 6% en una línea y al 0,6% en otra. [12] [13]

El debate ha tendido a centrarse en la cuestión de si los genes componentes de un supergen podrían haber comenzado en cromosomas separados, con una reorganización posterior, o es necesario que comiencen en el mismo cromosoma. Muchos científicos hoy creen esto último, porque inicialmente se necesita cierto desequilibrio de ligamiento para seleccionar un ligamiento más estrecho, y el desequilibrio de ligamiento requiere tanto la existencia previa de polimorfismos a través de algún otro proceso, como la selección natural, que favorezca las combinaciones de genes. [14] Si los genes están débilmente ligados, es probable que el haplotipo ventajoso más raro desaparezca, lo que lleva a la pérdida de polimorfismo en el otro locus.

Por lo tanto, la mayoría de las personas, siguiendo a JRG Turner, sostienen que los supergenes surgieron in situ debido a la selección de caracteres correlacionados y epistáticos, que simplemente resultaron posibles de seleccionar a través de la existencia de loci adecuados estrechamente vinculados a la variante original. [15] Turner llama a esto una explicación de "tamiz", y la explicación de Turner podría llamarse la hipótesis del "tamiz de Turner". [16] Maynard Smith estuvo de acuerdo con esta opinión en su libro de texto autorizado. [17] Sin embargo, la cuestión no está definitivamente resuelta. El problema está conectado a una cuestión aún más amplia, la evolución de la capacidad evolutiva .

Estructura genómica

Los reordenamientos genómicos, como las inversiones, pueden suprimir la recombinación.

La recombinación suprimida conduce a la acumulación de elementos repetitivos (incluida la expansión degenerativa) en la evolución supergénica temprana [ref. Papaya, hormiga de fuego] y a cambios en la expresión genética [ref. Hormiga de fuego, carbón de las anteras].

Los complejos genéticos no son supergenes

Los complejos genéticos , por el contrario, son simplemente grupos de genes estrechamente vinculados, a menudo creados mediante duplicación genética (a veces llamada duplicación en tándem si los duplicados permanecen uno al lado del otro). En este caso, cada gen tiene una función similar aunque ligeramente divergente. Por ejemplo, la región del complejo mayor de histocompatibilidad (CMH) humano es un complejo de genes estrechamente vinculados que actúan todos en el sistema inmunológico, pero no tiene ninguna pretensión de ser un supergén, aunque es muy probable que los genes componentes tengan efectos epistáticos y estén en fuerte desequilibrio debido en parte a la selección.

Referencias

  1. ^ Arnold, Carrie (21 de noviembre de 2022). "Un truco de magia evolutivo está apareciendo en todas partes: los supergenes rompen las reglas de la evolución". The Atlantic . Consultado el 21 de noviembre de 2022 .
  2. ^ Joron M, Papa R, Beltrán M, et al. (2006). "Un locus supergénico conservado controla la diversidad de patrones de color en mariposas Heliconius". PLOS Biol . 4 (10): e303. doi : 10.1371/journal.pbio.0040303 . PMC 1570757 . PMID  17002517. 
  3. ^ Tuttle, Elaina M. ; Bergland, Alan O.; Korody, Marisa L.; Brewer, Michael S.; Newhouse, Daniel J.; Minx, Patrick; Stager, Maria; Betuel, Adam; Cheviron, Zachary A.; Warren, Wesley C.; Gonser, Rusty A.; Balakrishnan, Christopher N. (febrero de 2016). "Divergencia y degradación funcional de un supergén similar a un cromosoma sexual". Current Biology . 26 (3): 344–350. doi :10.1016/j.cub.2015.11.069. PMC 4747794 . PMID  26804558. 
  4. ^ Campagna, Leonardo (8 de febrero de 2016). "Supergenes: la arquitectura genómica de un ave con cuatro sexos". Current Biology . 26 (3): R105–R107. doi : 10.1016/j.cub.2015.12.005 . PMID  26859263. S2CID  2099899.
  5. ^ Arnold, Carrie (24 de noviembre de 2016). "El gorrión de cuatro sexos". Nature . 539 (7630): 482–484. doi :10.1038/539482a. ISSN  0028-0836. PMID  27882995. S2CID  4457436.
  6. ^ Ernst A. 1936. Weitere Untersuchungen zur Phänanalyse, zum Fertilitätsproblem und zur Genetik heterostyler Primeln. II. Prímula hortensis . Más mojado. Arco. JK-Stift. Ver. Sozialantropol. Ras. 11, 1-280.
  7. ^ Nabours RK 1929. La genética de los tettigidae [Tetrigidae] (langostas del urogallo). Bibliogr. genet. 5, 27-104.
  8. ^ Nabours RK, Larson L. y Hartwig N. 1933. Herencia de patrones de color en el urogallo Acridium arenosum Burmeister (Tettigidae [Tetrigidae]. Genética 18, 159-71.
  9. ^ Darlington CD y Mather K. 1949. Los elementos de la genética , pág. 335-6. Allen & Unwin, Londres.
  10. ^ Ford EB 1965. Polimorfismo genético , págs. 17-25. MIT Press 1965.
  11. ^ Ford EB 1975. Genética ecológica . 4ª ed., Chapman & Hall. Londres.
  12. ^ Detlefsen JA y Roberts E. 1921. Estudios sobre el entrecruzamiento I. Los efectos de la selección en los valores de entrecruzamiento. J Exp Zoology . 32, 333-54.
  13. ^ Darlington CD 1956. Botánica cromosómica , pág. 36. Allen & Unwin, Londres.
  14. ^ Charlesworth D. y Charlesworth B. 1975. Genética teórica del mimetismo batesiano I. Modelos de locus único. J. Theoret. Biol. 55, 283-303; II. Evolución de supergenes. J. Theoret. Biol. 55, 305-324; III. Evolución de la dominancia. J. Theoret. Biol. 55, 325-337.
  15. ^ Thompson MJ y Jiggins CD 2014 Supergenes y su papel en la evolución. Heredity 113, 1-8.
  16. ^ Turner JRG 1984. Mimetismo: el espectro de palatabilidad y sus consecuencias. Cap. 14. En Vane-Wright RI y Ackery PR (eds) La biología de las mariposas . Simposios de la Royal Entomological Society of London #11. Academic Press, Londres.
  17. ^ Maynard Smith J. 1998. Genética evolutiva , 2.ª ed. Oxford.

Lectura

Berdan EL, Flatt T, Kozak GM, Lotterhos KE, Wielstra B. 2022 Arquitectura genómica de supergenes: conexión entre forma y función. Phil. Trans. R. Soc. B 377: 20210192

Enlaces externos