El documento describe varios aspectos de la transferencia de genes entre organismos. Explica que los virus pueden transferir genes entre bacterias de forma horizontal y que esto ocurre con frecuencia entre procariotas. También señala que la reproducción sexual entre eucariotas implica una transferencia horizontal de genes a gran escala entre los linajes maternos y paternos. Por último, indica que más de 200 familias de genes son comunes a las tres principales ramas del árbol de la vida: arqueas, bacterias y eucariotas.

1. CELULAS Y GENOMA
DARIO GONZALEZ ROMERO

2. Los genes pueden ser transferidos entre organismos
• Un ejemplo lo constituyen las secuencias que sabemos que derivan de virus bacterianos, también llamados
bacteriófagos

3. • Los virus no son células vivas, pero pueden actuar como vectores para la transferencia de genes: son
pequeños paquetes de material génico que han evolucionado como parásitos de la maquinaria biosintética y
reproductiva de células huésped.
• Estas transferencias de material génico ocurren con frecuencia en. procariotas y también pueden producirse
entre células eucariotas de la misma especie.

4. • Por el contrario, la transferencia horizontal de genes ocurre mucho más frecuentemente entre especies
diferentes de procariotas. Muchos procariotas tienen la capacidad de captar de su ambiente incluso
moléculas de DNA no vírico, capturando así la información genética que contienen.
• De esta forma, se ha observado que han evolucionado nuevas en ocasiones peligrosas especies de bacterias
en ecosistemas bacterianos que habitan hospitales o varios nichos del cuerpo humano.

5. • Este tipo de intercambios horizontales explicaría la observación en otro caso complicada de que les eucariotas
parecen ser más similares alas arqueas en lo que respecta a los genes de las funciones básicas de los procesos
de replicación del DNA, transcripción y traducción, pero más similares a las bacterias en los genes de los
procesos metabólicos
• La transferencia horizontal entre procariotas puede parecer un proceso sorprendente, pero tiene su paralelo en
un fenómeno muy familiar para todos nosotros: el sexo,
•
El intercambio horizontal de la información genética entre especies se ha hecho realidad
a través del sexo

6. El intercambio horizontal de la información genética entre especies se ha hecho realidad a
través del sexo
• Además de la habitual transferencia vertical de material genético de
los padres a Ia descendencia, la reproducción sexual genera una
transferencia horizontal de información génica a gran escala entre dos
linajes celulares inicialmente separados: los de la madre y del padre.
• La reproducción sexual se ha generalizado especialmente entre los
eucariotas,. Incluso las bacterias realizan de vez en cuando
intercambios sexuales controlados de DNA con otros miembros de su
especie.
• La selección natural ha favorecido claramente 2 los organismos que
se podían reproducir sexualmente, aunque las evolucionistas teóricas
discuten sabre las ventajas selectivas del sexo.

7. A partir de la secuencia de un gen a menudo se puede deducir su
función
• Cuando se ha determinado la secuencia de un nuevo gen,
pulsando algunas teclas de un ordenador un científico puede
buscar en la base completa de secuencias génicas otros genes
relacionados.
• En muchos casos ya se habrá determinado experimentalmente la
función de uno o más de estos homólogos y, por lo tanto, como la
secuencia génica determina
• La función del gen, frecuentemente podremos realizar una buena
predicción de la función del nuevo gen: es probable que sea similar
a la de sus homólogos.

8. Mas de 200 familias de genes son comunes para las tres ramas
principales del árbol de la vida
• Una vez conocidas las secuencias del genoma completo de organismos representativos de los tres
dominios ~arqueobacterias, bacterias y eucariotas~ podemos buscar sistemáticamente homologías
que nos indiquen secuencias comunes en este árbol de la vida.
• De esta forma podernos empezar a obtener información de la herencia común de todos los seres
vivos.

9. Mas de 200 familias de genes son comunes para las tres ramas principales del
árbol de la vida
• Debido a estos caprichos del proceso evolutivo, parece que sólo una pequeña proporción de las
familias de genes ancestrales se ha conservado de forma universal y reconocible,.
• La gran mayoría de estas familias génicas compartidas participan en la traducción y en el
transporte y metabolismo de los aminoácidos
• Este conjunto de familias génicas altamente conservadas sólo representa una pequeña parte de la
herencia común de la vida actual, Será posible reconstruir de forma más precisa el último ancestro
universal gracias a muevas secuenciaciones de genomas y análisis comparativos más detallados.

11. Las mutaciones revelan las funciones de los genes
• El análisis de las funciones de los genes depende de dos aproximaciones complementarias: la genética y la
bioquímica. La aproximación genética arranca con el estudio de mutantes: podemos encontrar o elaborar un
organismo en el que un pen determinado esté alterado y examinar los cambios que se producen en la
estructura y en el comportamiento del organismo

12. Las mutaciones revelan las funciones de los genes
• En los últimos años, se han producido rápidos progresos gracias el
estudio de las secuencias del DNA y de las herramientas de la biología
molecular.
• A partir de la comparación de secuencias podemos identificar
subregiones particulares en el interior de un gen preservadas sin
cambios durante el curso de la evolución.
• Es probable que estas subregiones conservadas sean, en términos
funcionales, las zonas más importantes de un gen. Podemos analizar su
contribución individual a la actividad del producto del gen ya que
mediante experimentos es posible generar mutaciones en lugares
concretos del gen o construir artificialmente genes híbridos que
combinen partes de un gen y partes de otro gen.

13. Las mutaciones revelan las funciones de los genes
• Otra posibilidad es diseñar organismos que produzcan grandes
cantidades de RNA mensajero
• Por ejemplo, podemos descubrir que el producto de un gen
determinado cataliza una cierta reacción química y no tener ni idea
de la relevancia que tiene esta reacción en el organismo. La
caracterización funcional de cada familia de productos génicos,
aparte de la descripción pura de las secuencias génicas
• Por lo tanto, para dar sentido a las funciones de los genes tenemos
que estudiar organismos, no sólo moléculas o células aisladas.

14. Los biólogos moleculares han centrado sus estudios en E. coli

15. LA INFORMACIÓN GENÉTICA EN EUCARIOTAS
• En general, las células eucarióticas son mayores y más complejas que las células procariotas.

16. Las células eucariotas se originaron como depredadores
• Por definición, las células eucariotas mantienen su DNA en un compartimiento interno llamado
núcleo, La envoltura nuclear, tiene doble capa, envuelve el núcleo y separa el DNA del citoplasma.
• Los eucariotas también tienen otras características que los distinguen de los procariotas

17. Las células eucariotas se originaron como depredadores
• Sus células son unas 10 veces más largas y unas 1000 veces más voluminosas.
• Poseen un citoesqueleto
• La envoltura nuclear --- participan en la digestión y en la secreción.
• Las células animales y las células eucariotas de vida libre llamadas protozoos pueden cambiar su forma
rápidamente y engullir otras células y pequeños objetos por fagocitosis debido a la ausencia de una pared
semejante a la bacteriana

18. Las células eucariotas se originaron como depredadores
• .

19. Las células eucariotas actuales han evolucionado gracias a un proceso simbiótico
• Prácticamente todas estas células contienen mitocondrias generan energía a partir de la oxidación de moléculas
alimenticias (ATP)
• Las mitocondrias tienen un tamaño parecido al de las bacterias más pequeñas y, corno ellas, contienen su propio genoma.

20. Las células eucariotas actuales han evolucionado gracias a un proceso simbiótico

21. • Muchas células eucariotas específicamente las de las plantas y de las algas- también contienen
otra clase de orgánulo rodeado por una envoltura: los cloroplastos Los cloroplastos realizan la
fotosíntesis, utilizando la energía de la luz del sol para sintetizar carbohidratos a partir de dióxido
de carbono atmosférico y agua, Y liberan los productos a la célula huésped como alimento.

22. Cloroplastos

23. Los eucariotas tienen genomas híbridos
• La información génica de las células eucariotas tiene un origen híbrido, ya que procede de
ancestros eucariotas anaeróbicos y de las bacterias que adoptaron como simbiontes
• La mayor parte de esta información está almacenada en el núcleo, pero pequeñas cantidades de
ella residen: todavía en el interior de las mitocondrias y, en las células vegetales y en las algas, en
los cloroplastos
• El DNA mitocondrial y el DNA de los cloroplastos se puede separar del origen de los cloroplastos.

24. El genoma eucariota es grande.

25. Los genomas de eucariotas son ricos en DNA de regulación
• Es casi seguro que la mayor parte de nuestro DNA no-codificante es “chatarra” que podría eliminarse, que se ha
mantenido como un conjunto de papeles viejos porque sin la presión de hacer que un archivo sea pequeño, es más
sencillo retenerlo todo que escoger la información valiosa para descartar el resto
• Algunas especies eucariotas excepcionales, corno el pez globo, constituye un ejemplo del libertinaje con sus
congéneres; tienen la capacidad de desprenderse de grandes cantidades de DNA no-codificante.

26. El genoma define el programa del desarrollo pluricelular

27. Muchos eucariotas viven como células solitarias: los protistas

28. Una levadura es el modelo eucariota más pequeño

29. Para que las células tengan sentido, necesitamos las matemáticas, ordenadores e información
cuantitativa

30. Arabidopsis ha sido escogida entre 300.000 especies candidatas como modelo vegetal
• De los cientos de miles de especies de vegetales con flor
presentes en la actualidad en la Tierra, los biólogos
moleculares han decidido concentrar sus esfuerzos en una
pequeña planta, Araebidopsis theliana, que puede crecer
en grandes cantidades en el interior y que produce cientos
de plántulas cada 8-10 semanas.

31. El mundo de las células animales tiene como modelo un gusano, una mosca, un
ratón y un ser humano
• La mayoría de las especies de organismos vivos conocidos son pluricelulares y son objeto
de una gran parte del esfuerzo realizado en investigación biológica.
• Cuatro especies han emergido como modelos punteros para los estudios genéticos
moleculares,
• En orden ascendente de tamaño, son el nematodo Caenorhabdits elegans,
• la mosca Drosophila melanogaster,
• el ratón Mus musculus
• y el ser humano, Homo sapiens.
•

32. Los estudios en Drosophila proporcionan una clave del desarrollo de las vertebrados

33. El genoma de los vertebrados es el
producto de duplicaciones repetidas
• Xenopus comprende un conjunto de espectes similares relacionadas entre sí
por duplicaciones o triplicaciones repetidas de todo el genoma.
• X. tropicalis, con un genoma diploide normal las especies comunes de
laboratorio
• X. laevis tienen un genoma duplicado y una cantidad doble de DNA por
célula; por último,
• X. rwasenzoriensis tiene un genoma original pero duplicado 6 veces y 6 veces
más DNA por célula (108 cromosomas, respecto a los 36 de X. laevis).

34. El ratón se utiliza como modelo para los mamíferos

35. Los seres humanos analizamos nuestras propias particularidades