Presentación de José Manuel Echevarría en el Club Sicomoro el día 22/09/2017; donde reflexiona sobre la naturaleza de los virus y su papel en la evolución de la vida en la Tierra

1. Los virus y el origen de la vida
“La historia de la Vida no es la historia de
las especies ni la de los genomas, sino la de
los ácidos nucleicos”
Clinton Richard Dawkins, en El Gen Egoísta (1976)
¿Qué son?
José Manuel Echevarría Mayo
Fundación Sicomoro, 22 de septiembre de 2017

3. METABOLISMO
A
B C
D
Energía
(ATP)
Degradación Síntesis
A
Gradiente
solar
Energía
(hν)
+ΔS
Síntesis
Materia
inorgánica
Materia
orgánica
Energía
(Q)
SOL
Energía
(Q)
En un sistema cerrado que experimenta un proceso irreversible, la
variación de entropía (ΔS) es siempre positiva.
En un sistema cerrado, un proceso físico solo sucederá espontáneamente
cuando de él se derive un aumento de la entropía del sistema.
LA FUNCIÓN METABÓLICA DEFINE A LOS SERES VIVOS
1944

4. LA ESTRUCTURA COMPLEJA SOPORTA LA FUNCIÓN METABÓLICA
1000nm ≈500nm ≤ 300nm
Rickettsias ArqueasMicobacterias Virus tradicionales
1882 18891909
Micoplasmas
1898 1977
1935
Virus gigantes
2003 2013

5. © J.M. Echevarría, 2011
TIPO
VARIANTE
IDENTIDAD
Conservación
Variación
EVOLUCIÓN
DIVERSIDAD
Mutación
Recombinación
Selección
1859
VA + HV + PS + AR ES + EX

6. C
A
A
G
T
A
C
C
T
A
A
G
A
T
T
G
T
T
A
T
G
G
A
T
T
C
T
A
A
C
C
A
A
U
A
C
C
U
A
A
G
A
U
U
G
ARN mensajero
L Q S M N
ARN polimerasa
Traducción Ribosoma
Transcripción
ARN
r ARNt
Proteína
C
A
A
G
T
A
C
C
T
A
A
G
A
T
T
G
T
T
A
T
G
G
A
T
T
C
T
A
A
C
ADN polimerasa
(girasa + helicasa)
G
T
T
A
T
G
G
A
T
T
C
T
A
A
C
ADN polimerasa
(polimerasa + exonucleasa + ligasa)
C
A
A
G
T
A
C
C
T
A
A
G
A
T
T
G
T
T
A
T
G
G
A
T
T
C
T
A
A
C
REPLICACIÓN
LAS REPLICASAS
EXPRESIÓN GÉNICA
DEL GENOTIPO AL FENOTIPO
1959
LA IDENTIDAD Y SU CONSERVACIÓN

7. LA RETROTRANSCRIPCIÓN
ANIMALES
Retrovirus
HONGOS
Pseudovirus y Metavirus
ADN pol RT
H Temin D Baltimore
1975
R Dulbecco

8. Tipo
Variante
ADN pol
ADN molde
ADN copia
GENOTIPO FENOTIPO
Frecuencia de error (mutación)
1/10.000 millones (10-10)
M
U
T
A
C
I
Ó
N
Sanjuán R et al. J Virol 2010; 9733-9748
LA GENERACIÓN
DE DIVERSIDAD

9. RECOMBINACIÓN
Reordenamiento
de genes
CONJUGACIÓN
(H1)
(N1)
P
Linaje porcino
Linaje aviar
Linaje humano
SEXO

10. © J.M. Echevarría, 2009
+ΔS

11. “Un ser vivo (terrestre) es un ente poseedor de un genoma
que: 1. Está constituido por un ácido nucleíco; 2. Es capaz
de mantener su identidad y un linaje evolutivo propio;
3. Evoluciona en interacción permanente con los genomas
de otros seres afines cuyos mensajes son semejantes al suyo;
y 4. Participa en el ciclo de la energía contribuyendo a
aumentar la entropía del universo como consecuencia
de su expresión”

12. Clasificación de los seres vivos por
comparación de genomas
• Comparación de secuencias de genes
estructurales comunes
• Comparación de secuencias de ADN
mitocondrial
X X X?

13. Habilidad replicativa ancestral (??)
ADN polimerasa RTADN polimerasa A
ADN polimerasa B
ADN polimerasa C
FILOGENIA DE LAS ADN POLIMERASAS
Mitocondrias y Alfa-proteobacterias
Bacterias, clamidias y micoplasmas
Arqueas
Eucariotas

14. Solanum tuberosum

15. · Virus ARN que no fabricaban partículas ni parecían
expresar proteínas propias
· Actividad ARN polimerasa dependiente de ARN ausente
en las células infectadas
· ARNs circulares, muy pequeños, cerrados covalentemente
y plegados en forma de varilla o estrella
1970s
VIROIDES
Ahusado del tubérculo de Solanum tuberosum

16. VIROIDES = RIBOZIMAS
Participan en la catálisis de su propia replicación, funcionando a la
vez como un genoma y un enzima (ribozimas o ARNs autocatalíticos)
1980s
Thomas Cech Sidney Altman
1
9
8
9

17. ESTRUCTURAS ASOCIATIVAS
Lynn Margulis
Las mitocondrias poseen un genoma propio y
mantienen sus propios linajes evolutivos

18. ¿GENOMAS
ASOCIATIVOS?
SUBMUNDO DE LA
RETROTRANSCRIPCIÓN
DESOXIVIRUS
EUKARYOTA
BACTERIA
β-PROTEOBACTERIA
(¿extintas?)
ARCHAEA
LUCA
(Last Universal Common Ancestor)
α-PROTEOBACTERIA
“MITOCONDRIAS” LIBRES
MUNDO ANCESTRAL
DE ARN
MUNDO MODERNO
DE ADN

19. Integración de genomas
en el genoma celular
BACTERIAS
Fagos temperados (lisogenia)
ANIMALES
Retrovirus, Hepadnavirus,
Papillomavirus, Polyomavirus
HONGOS
Pseudovirus y Metavirus
VEGETALES
Caulimovirus
PLÁSMIDOS BACTERIANOS
ADN pol B plasmídica
ADN pol C bacteriana
Plásmido libre
Plásmido críptico
Plásmido libre
Plásmido libre

20. Replicación del
cromosoma
Activación
Retrovirus endógenos
Peyton Rous
RT vírica
(ARN pol celular)
ARN vírico
Traducción
Infección
(ADN pol celular)

21. RETROTRANSPOSONES
DUPLICACIÓN Y TRANSPOSICIÓN DE
GENES
Transcripción (ARN pol celular)
Trascripción inversa
Inserción múltiple
(amplificación)
ARN
ADN
Barbara McClintock
Traducción
RT
1983

22. DUPLICACIÓN
DE GENES
Construcción
de sinapsis en
el neocórtex
A B C

23. RTP
(genoma vírico)
Gerbo “ratonizado”
Activación
Virus endógeno
TRANSFERENCIA HORIZONTAL
DE GENES
Gen celular
adyacente
Infección
Integración

24. RECOMBINACIÓN ILEGÍTIMA
Adquisición de genes víricos por mediación de los RTPs
Secuencias de ADN complementarias al
gen de la glicoproteína de superficie del
virus de la coriomeningitis linfocitaria
(LCMV GP) integradas en el cromosoma
10 de células de ratón (línea MC57G) a 3’
de un RTP (INT) cuya RT copió en ADN
el gen ARN vírico y lo integró en el
cromosoma junto con el propio RTP.
Secuencias de ADN homólogas de genes de
virus ARN no RT establemente incorporadas
a cromosomas de hongos y animales.

25. INTRONES
La huella del ancestro
1993
5’
5’
3’
3’
Intrón Intrón
Intrón Intrón ExónExónExón
ExónExón Exón
5’ 3’
Gen (ADN)
Precursor del ARN mensajero (ARN)
ARN mensajero
Transcripción
Empalme del ARN
(“splicing”)
Micro-ARN
Regulación de
expresión
ARN ?
+

26. Igual que nosotros trazamos
nuestros árboles familiares, de
padres a abuelos y hacia atrás en
el tiempo, así Richard Dawkins
traza nuestra genealogía hasta
el origen de la Vida. Esa es en
gran medida nuestra propia
historia, y sorprende que muchas
personas por lo demás cultas
sean tan poco conscientes de ella.
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2004