Evo-Devo: Variaciones sobre temas ancestrales.

De acuerdo con "La mayoría de los animales evolucionaron a partir de un ancestro común, Urbilateria, que ya contaba con las redes genéticas de desarrollo necesarias para moldear los planes corporales. La genómica comparativa ha revelado, de forma bastante inesperada, que muchos de los genes presentes en los ancestros animales bilaterales se perdieron en filos individuales durante la evolución. La reconstrucción del conjunto de herramientas genómicas de desarrollo arquetípicas presente en Urbilateria ayudará a dilucidar la contribución de la pérdida de genes y las limitaciones del desarrollo a la evolución de los planes corporales animales".

Urbilateria y la conservación de los mecanismos de desarrollo: La mayoría de los animales evolucionaron de un ancestro común, Urbilateria, que ya poseía las redes genéticas de desarrollo para dar forma a los planes corporales. El campo de la Evo-Devo (biología evolutiva del desarrollo) se enfoca en comprender cómo se construyó Urbilateria y cómo sus redes genéticas conservadas se modificaron para generar la diversidad animal actual. La genómica comparativa ha revelado inesperadamente que muchos de los genes presentes en los ancestros de los animales bilaterales se perdieron en filogenias individuales durante la evolución. Se propone que la reconstrucción del conjunto de herramientas genómicas de desarrollo arquetípicas presentes en Urbilateria ayudará a dilucidar la contribución de la pérdida de genes y las limitaciones del desarrollo en la evolución de los planes corporales de los animales.

La Explosión Cámbrica y la pérdida de genes: Casi 30 de los aproximadamente 35 filos animales existentes son bilaterales, tradicionalmente subdivididos en protóstomos y deuteróstomos. Los protóstomos desarrollan la boca cerca del blastoporo y tienen un cordón nervioso ventral, mientras que los deuteróstomos desarrollan el blastoporo cerca del ano y tienen un sistema nervioso central (SNC) dorsal. Los protóstomos se subdividen además en Ecdysozoans (que mudan) y Lophotrochozoans (que no mudan). La aparición de fósiles de bilaterales adultos durante el período Cámbrico (hace 535 a 525 millones de años) se conoce como la Explosión Cámbrica, donde ya estaban presentes todos los planes corporales bilaterales existentes y algunos extintos. Se sugiere que las pérdidas de genes durante períodos de intensa selección natural podrían haber contribuido al origen de los filos, ya que la pérdida de genes es un poderoso agente de cambio evolutivo rápido. Por ejemplo, genes como los inhibidores de Wnt (Dickkopf, sFRPs) y el antagonista de BMP (Noggin), presentes en Urbilateria y en lofotrocozoos y cordados, se perdieron secundariamente en C. elegans y Drosophila.

Complejos Hox y el eje Antero-Posterior (A-P): Los genes Hox, que controlan el eje A-P del desarrollo embrionario, están conservados entre 

Drosophila y los vertebrados. La colinealidad, la propiedad de los genes Hox de estar en el genoma en el mismo orden en que se expresan a lo largo del eje A-P, fue descubierta por E.B. Lewis. Los mamíferos tienen cuatro complejos Hox (A-D) con un total de 39 genes Hox. El ancestro urbilateriano poseía un complejo Hox de al menos siete genes. La conservación de microARNs como miR-196 en los complejos Hox de vertebrados y miR-iab4 en Drosophila demuestra mecanismos regulatorios ancestrales que controlan la traducción de mRNAs de Hox.

Mecanismos de segmentación y el eje Dorso-Ventral (D-V): Tanto vertebrados como invertebrados exhiben metamerismo (cuerpos segmentados). Aunque el proceso de segmentación en Drosophila (desarrollo de banda germinal larga) difiere de la mayoría de los insectos y vertebrados (desarrollo de banda germinal corta), hay indicios de una homología profunda en los mecanismos de segmentación animal. La vía de señalización Chordin-BMP es clave en el patrón D-V, conservada desde Urbilateria, a pesar de una inversión del eje D-V entre Drosophila y Xenopus. Esta intrincada red bioquímica de proteínas extracelulares probablemente evolucionó una sola vez y controlaba la gástrula urbilateriana.

Integración de ejes y el SNC: Los ejes A-P y D-V proporcionan un sistema de coordenadas embrionarias que determina la formación de órganos. La señalización Wnt es el gradiente morfogenético principal para el eje A-P, mientras que BMP regula la intensidad del eje D-V. Se propone un modelo donde Smad1 integra las señales de Wnt (duración) y BMP (intensidad) en la expresión génica. Se cree que Urbilateria tenía un SNC diferenciado, con la hipótesis de que los hemicordados perdieron secundariamente la centralización neural, y que el SNC organizado de Urbilateria, con tipos de células neuronales elaborados, fue heredado por sus descendientes.

La genética de la adaptación evolutiva: Las mutaciones adaptativas se clasifican en cis-reguladoras, estructurales, duplicaciones y deleciones de genes.

• Mutaciones cis-reguladoras: Son una fuente principal de variación en la forma corporal, afectando la expresión espacial y temporal de los genes. Ejemplos incluyen la pérdida de espinas pélvicas en el pez espinoso (mutaciones en Pitx-1) y las variaciones en los maxilípedos de los crustáceos (cambios en la expresión de genes Hox).

• Mutaciones estructurales: Afectan la secuencia de las proteínas, como los cambios de aminoácidos en la hemoglobina para la afinidad al oxígeno o las mutaciones en el receptor de melanocortina (Mc1r) que causan melanismo o albinismo.

• Duplicaciones de genes: Son una fuente poderosa de variación evolutiva, permitiendo nuevas funciones o el desenmarañamiento de redes génicas.

• Deleciones de genes: Permiten una rápida adaptación a nuevos nichos ecológicos, como la pérdida de ojos y albinismo en el pez tetra mexicano de cuevas (deleciones en el gen Oca2). Sin embargo, estas pérdidas pueden limitar la variación futura y los resultados evolutivos.

Limitaciones históricas y paralelismo: La Evo-Devo revela que la variación importante para la evolución reside en redes génicas de desarrollo profundamente homólogas. Estas homologías genéticas profundas pueden haber canalizado o limitado los resultados de la evolución. El paralelismo describe cómo la selección natural utiliza repetidamente variaciones en estas redes genéticas ancestrales, siguiendo el "canal de menor resistencia", lo que sugiere que muchas soluciones morfológicas previamente consideradas convergentes podrían ser paralelismos.

Artículo completo:

De Robertis, E. M. (2008). Evo-devo: variations on ancestral themes. Cell, 132(2), 185-195.

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Taller: Descifrando el Código de la Vida: Un Viaje por la Genética y la Epigenética. FC. UNAM.Virtual.

Taller: Descifrando el Código de la Vida: Un Viaje por la Genética y la Epigenética (en formato virtual)

La comprensión integrada de la genética y la epigenética es esencial para cualquier profesional o estudiante de las ciencias biológicas y de la salud. Permite una visión más completa y dinámica de cómo la información genética se traduce en fenotipos y cómo el ambiente puede influir en esta expresión a lo largo de la vida e incluso entre generaciones. Este curso surge de la necesidad de proporcionar una introducción sólida y actualizada a estos dos campos interconectados, brindando las herramientas conceptuales básicas para comprender la complejidad de la herencia y la regulación génica. Dada la relevancia creciente de la genómica y la epigenómica en la investigación y las aplicaciones biotecnológicas, este curso busca fomentar una base de conocimiento que permita a los participantes abordar problemáticas actuales y futuras en diversas áreas.

TEMARIO

I. Genética Mendeliana

I.1 Primera Ley de Mendel (Cruza Monohíbrida)

I.2 Segunda Ley de Mendel (Cruza Dihíbrida, Trihíbrida). Método Bifurcado y Prueba de c2.

I.3 Modificaciones a las proporciones Mendelianas (Alelos Múltiples, Herencia Intermedia, Codominancia)

II. Genética Molecular 

II.1 DNA

II.2 RNA

II.3 Regulación Génica en Procariontes

II.4 Regulación Génica en Eucariontes

II.5 Extracción de DNA. 

III Epigenética 1

III. 1 Panorama de la regulación epigenética. 

III. 2 Metilación del DNA y relojes biológicos.

IV. Epigenética 2

IV. 3 Código de histonas y organización tridimensional del genoma.

V. Epigenética 3.

V. El mundo de los RNAs: micro y largos no codificantes.

Horario: 16-20 hrs  Lunes a viernes Total: 20 horas

nformación: https://educontinua.fciencias.unam.mx/Pagina2023/cursos/Genetica_yEpigenetica/1raEd_2025.php

nitxin@ciencias.unam.mx

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Abriendo la caja negra de Darwin: enseñar la evolución a través de la genética del desarrollo (Gilbert, 2003).

 

De acuerdo con Gilbert (2003): "En 1859, Darwin escribió: “Se reconoce generalmente que todos los seres orgánicos se han formado sobre dos grandes leyes: Unidad de Tipo y Condiciones de Existencia” (Ref. 14 ). Mientras que la selección natural explicó la adaptación a los “oficios de la existencia”, las homologías embrionarias explicaron la “unidad de tipo” (Ref. 14 ). Juntas, producirían la idea de “descendencia con modificación”. Usando este concepto, Darwin pudo explicar las similitudes de la forma animal a través de la descendencia de un ancestro común y las diferencias por selección natural en diferentes ambientes. Al introducir la evolución a los estudiantes, los biólogos usualmente se concentran en la selección natural, el principal mecanismo de la evolución darwiniana. Esto es importante. Muestra que hay variación dentro de una especie; que la mayoría de los animales mueren antes de reproducirse; que la mortalidad puede ser selectiva; y que la progenie resultante de tal selección es más apta para su ambiente, habiendo heredado los genes que hicieron que sus padres fueran aptos. Pero esto es solo la mitad de la historia. La otra mitad se refiere a la unidad de tipo y a la cuestión de la homología, es decir, el hecho de que los animales se unen en grupos con características similares.

Para mostrar esta unidad de tipo y cómo los animales son variaciones en un conjunto relativamente pequeño de temas, Darwin siguió los principios de von Baer y observó las etapas embrionarias y larvarias, porque las etapas anteriores del desarrollo animal podían mostrar homologías que están ocultas en el adulto. En El origen de las especies , Darwin celebró el caso del percebe, cuyas larvas demostraron que es un artrópodo parecido al camarón 14 , y en El origen del hombre 15 , se glorificó del descubrimiento de Alexander Kowalevsky de que el tunicado, previamente clasificado como un molusco sin concha, es en realidad un cordado. Tiene una NOTOCORDA y hendiduras faríngeas que provienen de las mismas capas de células que las de los peces y los pollos. Entonces, los dos grandes dominios del reino animal, invertebrados y vertebrados, se unieron a través de homologías larvarias. “Así pues, si podemos confiar en la embriología, siempre la guía más segura en materia de clasificación, parece que por fin hemos obtenido una pista sobre el origen del que se derivaron los vertebrados”. (Ref. 15 ).

Tunicado

Ciclo de vida de un percebe.

Imagen de: https://animalfact.com/barnacles/#google_vignette

Durante los últimos cinco años, hemos visto que hay al menos cinco formas en que los cambios en los genes reguladores del desarrollo pueden mediar cambios morfológicos evolutivamente importantes:

1. Mutación de los genes reguladores.
2. Alteración de los objetivos genéticos de las proteínas reguladoras. 
3. Alteración de la expresión espacial de los genes reguladores.
4. Cambios en la expresión temporal de genes reguladores.
5. Selección de variantes que son causadas por la plasticidad del desarrollo. 

Artículo completo: 

Gilbert, S. F. (2003). Opening Darwin's black box: teaching evolution through developmental genetics. Nature Reviews Genetics, 4(9), 735-741.

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Sexo y asexo: hacia un léxico común.

 

Sexo y asexo: hacia un léxico común

De acuerdi con Orive y Krueger-Hadfield (2021) : "El sistema reproductivo ( sensu Barrett 2011 ) es la característica principal que determina la estructura poblacional de un taxón dado. El modo predominante de reproducción es, por lo tanto, un componente clave del ciclo de vida. Muchos organismos a lo largo del árbol de la vida exhiben una variación compleja del ciclo de vida que a menudo incluye tanto la reproducción sexual como la asexual. Algunos organismos, como Daphnia , cambian secuencialmente entre formas sexuales y asexuales. Otros experimentan ambos tipos de reproducción en la misma etapa del ciclo de vida, como muchas plantas, macroalgas e invertebrados marinos. Y aunque existen muchos linajes asexuales derivados recientemente, los rotíferos bdelloideos y un número relativamente pequeño de otros taxones son únicos en el sentido de que parecen haber perdido secundariamente toda reproducción sexual hace mucho tiempo".

Destino de las mutaciones con reproducción asexual. ( A ) Reproducción asexual gamética: una mutación en un óvulo se encontrará en todas las células del adulto que se desarrolle a partir de ese óvulo, por lo que la mutación se transmitirá a toda la futura progenie asexual. 

Artículo completo:

Orive, M. E., & Krueger-Hadfield, S. A. (2021). Sex and Asex: A clonal lexicon. Journal of Heredity, 112(1), 1-8.

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Maestría en Neurobiología. Ceremonia de Fin de Cursos Generación 2024-1

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¡Muchas felicidades a los recién graduados de la maestría en Neurobiología!

Un logro excepcional. Su dedicación y arduo trabajo han culminado en la culminación de esta desafiante y fascinante etapa académica. La neurobiología es un campo que constantemente nos revela los misterios del sistema nervioso, y su contribución es invaluable.  

Les deseamos el mayor de los éxitos en su futuro, ya sea que decidan continuar con la investigación, la docencia, la medicina o cualquier otro camino que elijan. El conocimiento y las habilidades que han adquirido los preparan para hacer una diferencia significativa en el mundo. 

¡Enhorabuena por este gran hito!

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