Científicos desarrollan nuevo método para investigar el origen de la vida

El método desarrollado por el equipo de científicos tiene el potencial de rastrear la historia evolutiva de las proteínas y solucionar el debate acerca de cual forma de vida llegó primero, si fueron los virus o las células. “Tenemos que empezar a aprovechar el poder potencial de este método”, dijo Patterson Randen, profesor asistente de Biología de Penn State y uno de los líderes del proyecto.

El nuevo método computacional será descrito en un artículo que se publicará en una futura edición de la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

El equipo se está enfocando en un antiguo grupo de proteínas, llamados retroelementos, que comprenden aproximadamente el 50 por ciento del peso del genoma humano y son un componente crucial en una serie de enfermedades, incluido el SIDA. “Los Retroelementos son una antigua y muy diversa clase de proteínas, por lo que ofrecen un riguroso punto de referencia para nosotros poner a prueba nuestro enfoque. Estamos satisfechos con los resultados obtenidos, aunque la aplicación de este método se encuentra en una fase temprana”, dijo Patterson. El equipo tiene previsto liberar el código de los algoritmos que utilizan en su método para que está disponible gratuitamente en la Web.

Los científicos trazan la historia evolutiva de los organismos mediante la comparación de sus secuencias genéticas y/o de proteínas. Aquellos organismos que están estrechamente relacionados y comparten un ancestro común reciente tienen un mayor grado de similitud entre sus secuencias. En su artículo, los investigadores describen cómo usaron 11 grupos de proteínas de retroelementos – que van desde las bacterias hasta el VIH – para rastrear la historia evolutiva de los retroelementos. Su método utiliza un algoritmo para generar perfiles evolutivos -también llamados perfiles filogenéticos – que se comparan todos contra todos. Por ejemplo, dadas cuatro secuencias, el nuevo método compara un perfil A con los perfiles B, C y D; compara el perfil B con los perfiles C y D, y así sucesivamente, para un total de seis comparaciones. El método selecciona las regiones de los perfiles que coinciden y crea un diagrama de tipo árbol, llamado árbol filogenético, sobre la base de las similitudes de los retroelementos entre sí. El árbol evolutivo proporciona estimaciones de distancia y, por ende, relaciones filogenéticas entre los retroelementos. Patterson dijo que los resultados de este estudio ayudarán a aclarar muchas de las teorías existentes sobre la evolución de retroelementos.

El método convencional para la estimación de relaciones evolutivas, denominado alineamiento múltiple de secuencias, también produce árboles evolutivos, pero puede ser insensible a las relaciones entre las proteínas más alejadas, en gran parte porque hace sólo una comparación simultánea entre todas las secuencias de genes/proteínas. Para obtener información más detallada acerca de las posibles relaciones entre las secuencias, se necesita un experto que pueda buscar manualmente esas relaciones. Pero Patterson dijo que confiar en humanos para hacer el trabajo no es lo ideal.

“A pesar de que la mente humana es el instrumento más poderoso para el reconocimiento de patrones, las mediciones basadas en humanos a menudo son difíciles de reproducir”, dijo. “Por ejemplo, si usted hace algo y hacer algo, va a hacerlo de otra manera. Es mejor tener un método estandarizado para medir las relaciones entre las proteínas antiguas, y eso es exactamente lo que hemos creado.” Según Damian van Rossum, el nuevo método puede ser usado en conjunción con el método convencional para obtener un panorama más claro de la historia evolutiva de las proteínas.

“Además de buscar los orígenes de la vida, el equipo también está utilizando su método, para reunir datos sobre las formas de las proteínas, sus funciones en el cuerpo, y su historia evolutiva. En otro artículo, que fue publicado en 2008 en la revista online Physics Archives, los miembros del equipo habían demostrado previamente que su nuevo método puede medir simultáneamente estas tres características. “Anteriormente, algunas personas han demostrado que los métodos de perfiles pueden resolver diferencias y similitudes funcionales y estructurales entre las proteínas, pero hasta la fecha nadie ha demostrado que pueden medir distancias evolutivas”, dijo van Rossum.” No sólo nuestro método puede medir distancias evolutivas, sino que también puede medir características funcionales y estructurales al mismo tiempo. ”

Patterson dijo que hay alrededor de 30000 perfiles en línea en un repositorio científico que pueden utilizar para generar sus perfiles filogenéticos. Él espera que el método del equipo será aún más poderoso cuando se añadan secuencias a base de datos de proteínas. De hecho, el método ya se ha vuelto más refinado en el corto tiempo transcurrido desde que el equipo presentó su manuscrito a la revista. “Nosotros ya estamos produciendo árboles evolutivos con mucho más detalle que los que muestran en el artículo”, dijo. “De hecho, nos sorprende nuestro progreso en nuestro objetivo de rastrear estas historias de vuelta al comienzo de la vida. ”
Fuente: Biology News Net

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