Evolución Microbiana y Sistemática

1. Evolución Microbiana y Sistemática Cronómetros evolutivos

2. Distancia evolutiva • La distancia evolutiva entre dos organismos se puede medir por las diferencias en la secuencia de aminoácidos o nucleótidos de macromoléculas homólogas aisladas de cada uno de ellos.

3. Distancia evolutiva • El número de diferencias en la secuencia de una macromolécula es proporcional al número de cambios mutacionales estables fijados en el DNA que codifica esa molécula en ambos organismos.

4. Distancia evolutiva • La evolución se produce cuando las mutaciones quedan fijadas en las diferentes poblaciones, el resultado es la biodiversidad.

5. Cronómetro molecular adecuado debe: • Estar distribuida universalmente en el grupo elegido para ser estudiado • Deben ser funcionalmente homólogos en cada organismo (función idéntica) • Poderse alinear apropiadamente las dos moléculas para identificar regiones homologas y variaciones en la secuencia • Cambiar a una velocidad proporcional a la distancia filogenética. (cuanto mayor sea ésta menor será la velocidad de cambio).

6. Moléculas evaluadas como cronómetros moleculares • Varios citocromos, • Proteínas de hierro y azufre como las ferredoxinas • Otras proteínas • RNAs ribosómicos* • ATPasa* • Rec A* • *Los mejores

7. RNAs ribosómicos como cronómetros evolutivos • Por la antigüedad de la maquinaria ribosomal • Funcionalmente constantes • Universalmente distribuidos • Secuencia moderadamente conservada

8. Estructura del ribosoma • 3 moléculas de RNA ribosómico • Procariontes 5S, 16S, 23S • Tanto el 16S como el 23S tienes secuencias que pueden ser utilizadas como cronómetros moleculares. • El 16S es más manejable experimentalmente, se ha usado más • (16S procariontes, 18S eucariontes; provienen de la subunidad pequeña ribosomal).

9. Proyecto Base de datos del Ribosoma • Tiene 24000 secuencias alineadas • 16000 16S • 8000 18S • http://rdp.cme.msu.edu/

10. Resumen • Las comparaciones de secuencias de RNA ribosómico son útiles para determinar las relaciones evolutivas entre organismos. • Los árboles filogenéticos basados en el RNA ribosómico incluyen actualmente los principales grupos procarióticos y eucarióticos.

11. Generación de árboles filogenéticos a partir de secuencias de RNAs • Alinear la secuencia recién secuenciada con secuencias alineadas previamente. (alineamiento pareado vs múltiple) • Análisis mediante algoritmos matemáticos: Parcimonia y distancia

12. Generación de árboles filogenéticos a partir de secuencias de RNAs • La distancia evolutiva (ED) se calcula mediante el recuento de todas las posiciones en las que exista una diferencia. • Se hace una corrección de la ED que calcula la posibilidad de que en un sitio se hayan producido varios cambios.

13. Alineamiento y análisis de secuencias

14. Cálculo de la distancia evolutiva

15. Árbol filogenético 0.23 0.31 0.08 0.08 0.15 0.29

16. Secuencias exclusivas de una comunidad (rúbrica o signatura)

17. Organismos primitivos vs modernos • Ninguno de los organismos vivos actualmente es primitivo (no evolucionado). • Toda forma de vida existente corresponde a organismos modernos, bien adaptados a –y con éxito en— sus nichos ecológicos.

18. Organismos primitivos vs modernos • Algunos pueden ser fenotípicamente parecidos o similares a organismos primitivos hipotéticos. • Ej. hipertermófilos procarióticos Aquifex y Methanopyrus

19. Árbol filogenético

21. Figure 25.4 Bacteria Archaea Eukarya Fungi Plantae Animalia Diversity and Ecology MW Lecture 12

22. Características de los dominios

23. Pared celular de procariotas • La presión dentro de una célula bacteriana es de 2 atmósferas. • Presión similar a la de una llanta de coche

24. Tinción de Gram • Las bacteria se dividen en dos grupos • Gram positivas • Gram negativas • La tinción las distingue pero se basa en diferencias en la pared celular.

25. Peptidoglicano o mureína • Polímero base de las paredes celulares del Género Bacteria • Formada por láminas finas compuesta por residuos de dos azúcares: • N-acetilglucosamida y ácido N-acetilmurámico. • Un grupo pequeño de aminoácidos: • L-alanina, D-alanina, D-glutámico, lisisna o diaminipomélico

26. G G G G M M M M G G G G Estructura del peptidoglicano L-Ala Gli L-Ala D-Glu-NH2 Gli Gli D-Glu L-Lis Gli Gli D-Ala DAP D-Ala D-Ala DAP D-Ala Gram positiva D-Glu L-Lis L-Ala D-Glu-NH2 L-Ala Gram negativa

27. Ac. teicoico • Unidades de glicerolfosfato o ribitolfosfato • Polialcoles unidos por esteres fosfato