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Marcadores de herencia fenotípicos obvios en humanos

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En los seres humanos, ¿existen marcadores fenotípicos que prueben la paternidad? Por ejemplo, si la madre y el padre tienen(digamos, forma específica del lóbulo de la oreja), entonces cualquier niño tendrá. Si el niño no exhibe esa característica, entonces el padre o la madre o ambos son solo supuestos, no reales.


No. Para determinar la relación genética (si existe) entre dos individuos se requiere evidencia molecular basada en marcadores genéticos en su ADN somático. Usando fenotipos podría ser engañoso porque un marcador genético (un alelo) puede tener penetrancia variable (el porcentaje de portadores que realmente tienen el fenotipo) y expresividad variable (la gravedad o el grado del fenotipo). Parte de esta variabilidad puede provenir de interacciones gen-ambiente, y parte podría provenir de efectos epigenéticos (es decir, no heredables).


2) Diagramas de rama
Los diagramas de ramas son otro enfoque para obtener proporciones genotípicas y fenotípicas.
Al establecer las proporciones de genotipos o fenotipos para cada par de alelos y conectarlos con las proporciones de los otros pares de alelos, se puede construir una rama o red de genotipos o fenotipos.

3) Reglas estadísticas simples
Aplicando la regla del producto y la regla de la suma, se pueden calcular los genotipos y fenotipos que surgen de un cruce.

los Regla del producto dice que la probabilidad de que ocurran eventos independientes juntos es el producto de las probabilidades de los eventos individuales.

los Regla de suma dice que la probabilidad de que ocurra cualquiera de los dos eventos mutuamente excluyentes es la suma de sus probabilidades individuales.

Por ejemplo: la probabilidad de que un individuo sea homocigoto recesivo en cuatro loci (aa bb cc dd)
que surgen de padres heterocigotos (Aa Bb Cc Dd X Aa Bb Cc Dd) es

1/4 x 1/4 x 1/4 x 1/4
que es 1/4 4
o 1/256.
La probabilidad de NO ser homocigoto recesivo en cuatro loci es (1-1 / 256) o 255/256 o P = 0,9960.

Alelos dominantes versus recesivos.

Un amorfo es un alelo recesivo de un gen que no produce actividad genética.
A hipomorfo es un alelo recesivo de un gen que resulta en una reducción significativa de la actividad no genética.

Sin embargo, no todos los alelos dominantes de los genes tienen el estado genético habitual.

A hipermorfosis es un alelo dominante de un gen que resulta de una mayor actividad genética.
Un antimorfo es un alelo dominante de un gen que da como resultado una actividad genética que contrarresta la actividad del otro alelo.

Los pedigrí de los trastornos mendelianos autosómicos dominantes muestran hombres y mujeres afectados en cada generación
también muestran que los hombres y mujeres afectados transmiten la condición en proporciones iguales de sus hijos e hijas.

Cromosomas sexuales y vinculación sexual

Cromosomas sexuales, en humanos y Drosophila melanogaster (la mosca de la fruta), son X e Y.
El resto de los cromosomas son los autosomas.

Los seres humanos, con un total de 46 cromosomas, tienen 22 pares de autosomas y un par de cromosomas X (en las mujeres) o X y una Y (en los hombres).
En humanos (y moscas de la fruta) la hembra XX es la sexo homogamético y los machos XY son los sexo heterogamético.
Esta definición proviene del hecho de que las mujeres producen el mismo tipo de gametos (los que tienen el cromosoma X), mientras que los machos producen gametos que tienen el cromosoma X y el cromosoma Y.
En algunas aves, los machos son del sexo homogamético y las hembras son del sexo heterogamético (el sistema WW / WZ WW son machos y WZ son hembras).
En raras ocasiones, los cambios en lo anterior dan como resultado complementos alternativos de los cromosomas sexuales.
Esto revela una diferencia en la forma en que se determinan los sexos en las moscas y los humanos.

Los cromosomas sexuales tienen regiones homólogas y no homólogas.
Las regiones diferenciales de un cromosoma sexual no tienen regiones (o genes) homólogos presentes dentro del otro cromosoma sexual.
Hemicigoto se refiere a genes en la región presente en un cromosoma pero no en el otro de un par.
Estos genes muestran ligamiento sexual.

Inactivación del cromosoma X
En las hembras de los mamíferos (y en los seres humanos), un cromosoma X se condensa mucho y se convierte en un cuerpo de Barr al principio del desarrollo.
La selección del cromosoma para convertirse en el cuerpo de Barr es un evento aleatorio.
Como resultado, las hembras son un mosaico de tejidos que tienen uno de los dos cromosomas X inactivado.
Cuando un gen de color se asocia con tal proceso, el efecto es obvio.
Una condición ligada al cromosoma X en humanos, la displasia ectodérmica anhidrótica que da como resultado la ausencia de glándulas sudoríparas en un hombre hemicigoto, produce sectores de glándulas sudoríparas ausentes.

Herencia del cromosoma Y
Se sabe que pocos genes residen en el cromosoma Y.
Sin embargo, el factor determinante de testículo (TDF) está presente dentro del cromosoma Y humano.

Genética Médica

Dominante autosómico los trastornos incluyen pseudoacondroplasia (un tipo de enanismo), polidactilia (dedos adicionales) y braquidactilia (dedos muy cortos).
Además, la enfermedad de Huntington es una enfermedad de degeneración neural de aparición tardía que es autosómica dominante.

Recesivo ligado al cromosoma X Los trastornos incluyen el daltonismo común rojo-verde, la hemofilia (presente en la Familia Real) y la distrofia muscular de Duchenne.
Con las condiciones recesivas ligadas al cromosoma X, muchos más hombres que mujeres presentan la enfermedad y la descendencia femenina de un hombre afectado no se ve afectada (generalmente), pero sus hijos (la mitad) sí.

Dominante ligado al cromosoma X son muy raras en humanos (es decir, hipofosfatemia) y los varones afectados transmiten la afección solo a sus hijas, quienes pueden transmitirla tanto a los hijos como a las hijas.

Las poblaciones de plantas y animales (incluidos los humanos) son muy polimórficas.
Esto significa que en una población están presentes múltiples alelos de muchos genes.
Los morfos contrastantes generalmente están determinados por alelos heredados de una manera mendeliana simple.

Se puede generar una serie alélica para varios alelos de un solo gen observando los efectos de múltiples combinaciones por pares de diferentes versiones del gen. w + w + = w + w >> w a w a = w a w >> ww


Marcadores de herencia fenotípicos obvios en humanos - Biología

Definiciones: fenotipo es la constelación de rasgos observables genotipo es la dotación genética del individuo. Fenotipo = genotipo + desarrollo (en un entorno determinado). Para considerarlos en el contexto de la biología evolutiva, queremos saber cómo se relacionan estos dos. En un sentido "genético" estrecho, el genotipo define el fenotipo. Pero, ¿cómo, en un sentido evolutivo, el fenotipo "determina" el genotipo? La selección actúa sobre los fenotipos porque la reproducción diferencial y la supervivencia dependen del fenotipo. Si el fenotipo que afecta la reproducción o la supervivencia tiene una base genética, entonces la selección puede eliminar genotipos indirectamente mediante la eliminación de fenotipos.

¿Cómo pasamos del genotipo al fenotipo? Dogma central: el ADN a través de la transcripción a ARN a través de la traducción a proteínas proteínas puede actuar para alterar los patrones y el tiempo de expresión génica, lo que puede conducir a una citodiferenciación donde las células adoptan diferentes estados, la comunicación celular puede conducir a la formación de patrones y morfogénesis y, finalmente, tenemos un adulto. !

El genotipo también se usa para referirse al par de alelos presentes en un solo locus. Con los alelos 'A' y 'a' hay tres posibles genotipos AA, Aa y aa. Con tres alelos 1, 2, 3 hay seis posibles genotipos: 11, 12, 13, 22, 23, 33. Primero debemos apreciar que los genes no actúan de forma aislada. El genoma en el que se encuentra un genotipo puede afectar la expresión de ese genotipo y el medio ambiente puede afectar el fenotipo.

No todos los pares de alelos tendrán el mismo fenotipo: dominancia cuando AA = Aa en el fenotipo, A es dominante, a es recesivo. Un alelo puede ser dominante sobre un alelo pero recesivo a otro alelo. Modelo de dominancia de la actividad enzimática: ninguna copia produce ningún fenotipo, una copia produce x cantidad de producto y dos copias producen 2x, entonces los alelos son aditivos y no hay dominancia (herencia intermedia). Si una copia del alelo produce tanto producto (o tiene una tasa de flujo tan alta) como un homocigoto, entonces hay dominio. Hay casos en los que el heterocigoto tiene un valor fenotípico mayor que cualquiera de los homocigotos: se denomina sobredominio

Los genes individuales no siempre funcionan tan simplemente como lo indica una relación dominante y recesiva. Otros genes pueden afectar la expresión fenotípica de un gen determinado. Un ejemplo es la epistasis ("de pie"), donde un locus puede enmascarar la expresión de otro. El ejemplo clásico es una vía sintética de un pigmento. Las mutaciones en los loci que controlan los primeros pasos en la vía (gen 1) pueden ser epistáticas en la expresión de genes posteriores en la vía (gen 3) al no producir precursores de pigmentos (por ejemplo, albinos) A- & gt gen 1 - & gt B - & gt gen 2 - & gt C gen 3 - & gt Pigmento

Los genes también pueden ser pleitrópicos cuando afectan a más de un rasgo. La mutación de un solo par de bases que conduce a la anemia de células falciformes es un ejemplo clásico. La secuencia alterada de la hemoglobina no es el único efecto: menor afinidad por el oxígeno = anemia capilares obstruidos = problemas circulatorios en estado heterocigoto = resistencia a la malaria. Las mutaciones en el cartílago son otro ejemplo, dado que el cartílago forma muchas estructuras diferentes, los efectos de la mutación son evidentes en muchos caracteres fenotípicos diferentes.

La herencia poligénica puede explicarse por los efectos aditivos de muchos loci: si cada alelo "capital" contribuye con un incremento del fenotipo. Con un locus y efectos aditivos tenemos tres clases fenotípicas: AA, Aa y aa. Con dos loci y dos alelos en un modelo estrictamente aditivo (es decir, sin epistasis u otros efectos modificadores) podemos tener cinco clases fenotípicas aabb & ltAabb = aaBb & ltAaBb = AAbb = aaBB & ltAABb = AaBB & ltAABB y los valores fenotípicos intermedios se pueden producir de más formas, por lo que deberían ser más frecuente. Cuantos más loci afecten al rasgo, mayor será el número de clases fenotípicas.

La evolución por selección natural se basa en los siguientes principios:

1. hay variación en las poblaciones naturales

2. la variación es hereditaria tiene una base genética

3. se producen más descendientes de los que sobrevivirán a cada generación: lucha por la existencia

4. si la variación hereditaria afecta la supervivencia / reproducción, habrá reproducción diferencial = selección

Sin variación genética no habrá evolución. Por tanto, caracterizar la variación genética en poblaciones naturales es fundamental para el estudio de la evolución. (ver The Genetic Basis of Evolutionary Change de Lewontin, 1974)

¿Qué tipo de variación hay? Los polimorfismos discretos (por ejemplo, Biston betularia) se notan fácilmente, pero no son frecuentes ni representativos de la variación en las poblaciones naturales (el color de los ojos en los seres humanos también es casi discreto). Los rasgos que varían continuamente se pueden describir mediante la media x = (X i) / ny la varianza V = 1 / n S (X i -x) 2. Ejemplos: las zanahorias en la altura humana del Católogo Burpee. Los rasgos que varían continuamente tendrán componentes tanto genéticos como ambientales.

¿Cuánta variación genética hay? Debate histórico: la escuela clásica sostenía que había muy poca variación genética, la mayoría de los individuos eran homocigotos para un alelo "tipo salvaje". Loci heterocigotos raros debido a la selección natural de mutaciones recurrentes purga las poblaciones de su "carga" de mutaciones. La escuela de equilibrio sostuvo que muchos loci serán heterocigotos en poblaciones naturales y heterocigotos mantenidos por "selección de equilibrio" (ventaja heterocigótica). La selección, por tanto, juega un papel en el mantenimiento de la variación.

¿Cómo medimos la variación? Para mostrar que existe una base genética para un carácter que varía continuamente, se puede estudiar 1) semejanza entre parientes: mirar la descendencia de individuos de padres en diferentes partes de la distribución puede estimar la heredabilidad (más adelante). 2) selección artificial: las palomas y los perros muestran que hay variación presente no dice cuánta variación

Electroforesis de proteínas: fenotipo = producto génico de un locus específico (loci). Se quitó a mediados de los 60 (Lewontin y Hubby, 1966 Harris, 1966) todavía se usa. Triturar el organismo en tampón, aplicar homogeneizado al gel (almidón, acrilamida), aplicar campo eléctrico, las proteínas migran en gel según la carga, teñir el gel con tinción histoquímica para la actividad enzimática, las bandas revelan variación. Haga esto para muchos loci y puede estimar: proporción de loci polimórficos por población (10-60%, según el organismo) proporción de loci heterocigotos por individuo (3-20% según el organismo). La técnica proporciona una estimación mínima porque diferentes secuencias de aminoácidos pueden migrar a la misma velocidad en el gel.

Variación del ADN. Medir el material genético secuenciando directamente es el más preciso pero el análisis de enzimas de restricción más laborioso es más rápido pero tiene menos información. Estas técnicas han revelado que existe una variación genética aún mayor que la que reveló la electroforesis de proteínas. Por lo tanto, el debate entre las escuelas de variación genética clásica y del equilibrio se ha convertido en un debate sobre las fuerzas que mantienen la variación genética: la controversia (o debate) neutralista-seleccionista. Algunos loci son neutrales, otros están bajo selección (más en la conferencia sobre Evolución Molecular). El debate no ha terminado.

¿Cómo se distribuye la variación dentro de las poblaciones y entre ellas? Jerarquía en los patrones de variación: ¿las poblaciones son melanísticas o normales o las poblaciones contienen algo de ambos? De ser así, ¿cuáles son las frecuencias en las diferentes poblaciones? ¿Es la variación dentro de las poblaciones o entre ellas?

Patrones espaciales de variación

Aislamientos geográficos: distribución discontinua o disyunta. ¿Hay diferenciación? ¿Hay distribuciones continuas, variación clinal, discontinuidades abruptas (& quotstep & quot cline).


Mecanismos epigenéticos

Los mecanismos epigenéticos incluyen, entre otros, metilación del ADN (predominantemente en dinucleótidos CpG), modificaciones postraduccionales (PTM) de histonas, ARN no codificantes (ncRNA) y remodelación de cromatina (Fig. 1).

Metilación del ADN

La metilación del ADN en dinucleótidos CpG implica la adición de un grupo metilo a la posición 5 'del anillo de citosina pirimidina para generar 5-metilcitosina (5 m C) (Fig. 1). La metilación de la citosina también se produce en menor medida en contextos sin CpG [28]. Muy recientemente, se ha demostrado que los genomas de mamíferos también poseen metilación de adenosina, aunque la consecuencia fisiológica de esto sigue sin estar clara. Sin embargo, las modificaciones que implican la metilación del ADN y el daño por alquilación de los ácidos nucleicos están estrechamente relacionadas con muchas enfermedades [29].

La metilación de CpG está muy extendida en mamíferos y funciona directa o indirectamente en múltiples niveles para suprimir generalmente la transcripción de genes. También es un mecanismo fundamental que subyace al silenciamiento de transposones, la inactivación del cromosoma X y la impronta genética [30-35], y al menos en parte, estos efectos se deben a su vínculo con la formación y el mantenimiento de la heterocromatina. Se realiza mediante ADN metiltransferasas (DNMT) y se elimina a través de una vía que involucra enzimas específicas, por ejemplo, metilcitosina dioxigenasa 1 de translocación diez-once (TET1), que cataliza la conversión de 5 m C a 5-hidroximetilcitosina (5 hm C). Esto se ha propuesto como el paso inicial de la desmetilación activa del ADN en mamíferos [36]. Está bien establecido que se producen cambios drásticos en la metilación de CpG durante el desarrollo temprano [37, 38].

A diferencia de la metilación de CpG en los promotores de genes, la metilación en el cuerpo de los genes puede conducir a la activación transcripcional. Además, la metilación diferencial del ADN se produce en distintos tipos de células [39]. Esto ocurre en genes específicos de tejido y de desarrollo a medida que se desarrolla un organismo. Por lo tanto, aunque el genoma es constante, la presencia de metilación de CpG varía en estos genes entre los tipos de células [8, 39]. La metilación del ADN también se puede alterar en múltiples sitios CpG adyacentes y cuando esto ocurre se denomina región metilada diferencialmente (DMR) [40].

Modificaciones de histonas postraduccionales

El ADN de las células eucariotas se compacta y empaqueta en un complejo macromolecular denominado cromatina, cuya unidad fundamental es un nucleosoma. Los nucleosomas constan de un octámero de proteína de histona (2 de cada una de las histonas H3, H4, H2A y H2B) alrededor del cual se enrollan aproximadamente 1,75 vueltas de ADN. Dentro de este entorno, las histonas están sujetas a muchas PTM que tienen el potencial de codificar información epigenética. Las modificaciones comunes incluyen acetilación, metilación, fosforilación y ubiquitinización, y se depositan en las histonas o se eliminan de las histonas mediante enzimas específicas (Fig. 1). Es importante destacar que las rutas de modificación de las histonas y de metilación del ADN dependen unas de otras, y existe una interferencia "reforzadora" que implica interacciones entre las enzimas relevantes y los factores asociados [7, 41]. Aunque las modificaciones de las histonas influyen en la transcripción, dado que la cromatina es ubicua, las modificaciones también afectan a todos los procesos del ADN, incluida la reparación, replicación y recombinación del ADN [7].

Las modificaciones de la cromatina funcionan de dos formas no excluyentes entre sí. Las modificaciones pueden afectar directamente a la estructura de la cromatina o pueden proporcionar plataformas de unión dinámica para proteínas con dominios de unión específicos. Un ejemplo de lo primero lo proporciona la acetilación de histonas que neutraliza la carga positiva de una lisina, interrumpiendo así las interacciones electrostáticas. Esto facilitaría que la cromatina adopte un estado menos compacto, consistente con la acetilación de histonas que se encuentra en los genes activos (Fig. 1). Además, las histonas acetiltransferasas funcionan como coactivadores transcripcionales y desacetilasas como represores. Una modificación que crea un sitio de acoplamiento para una proteína se ejemplifica mediante la trimetilación de H3K9 (H3K9me3). Esta marca heterocromática está unida específicamente por el cromodominio de la proteína heterocromatina HP1, lo que facilita el mantenimiento de la heterocromatina [42].

ARN no codificante

Aunque la metilación del ADN y las modificaciones de histonas son los mecanismos epigenéticos más estudiados, otros procesos epigenéticos también participan en la regulación de la función genética. Un ejemplo importante es la regulación de la expresión génica y la remodelación de la cromatina mediada por ARN no codificante [35] (Fig. 1). El control y la nucleación de sitios para la modificación epigenética parecen estar mediados, al menos en parte, por pequeños ARN interferentes y otros ARN no codificantes (ncRNA). Otros ncRNAs cortos, como piwi RNAs (piRNAs) y microRNAs (miRNAs) también han sido implicados en la herencia epigenética a través de generaciones [43, 44].

Los ncRNA largos (lncRNA) regulan los procesos del ADN, como la transcripción a través de cis-actuando así como trans-mecanismos de actuación [43]. Aunque la mayoría de los mecanismos no se han dilucidado por completo, se ha descubierto que los lncRNA actúan como guías moleculares, andamios, señuelos y moduladores alostéricos para regular la transcripción y la cromatina. Un mecanismo implica que el lncRNA forme una estructura triple con secuencias de ADN específicas en los promotores de genes. En el protooncogén SPHK1, el lncRNA Khps1 regula la expresión del gen mediante la formación de una estructura triple de ADN / ARN dentro de su promotor [45]. Esta estructura sirve para reclutar modificadores de histonas para remodelar la arquitectura de cromatina local. Dada la gran cantidad de lncRNA dentro de una célula típica, es seguro que estos RNA serán inmensamente importantes en la regulación de todos los procesos del ADN y también deben ser considerados como actores importantes al considerar los mecanismos epigenéticos.

Las funciones de los miARN en la productividad del ganado están empezando a surgir, y se ha demostrado que los miARN están involucrados en muchos aspectos del bienestar de los animales de granja [46], incluidas las enfermedades [47], la producción de leche [48] y más específicamente la adipogénesis [49]. En la actualidad, hay muchos miARN maduros identificados en bovinos (755), ovinos (103), porcinos (306) y pollos (791) que tienen importantes funciones funcionales en el desarrollo adiposo, músculo esquelético, ovocito y embrionario temprano (http: // www. mirbase.org) [46]. Sin duda, los estudios futuros se centrarán en identificar los ARNm dirigidos por los miARN y los procesos fisiológicos regulados por los miARN.

Remodelación de cromatina

La remodelación de la cromatina implica el reposicionamiento o reestructuración de los nucleosomas dentro de la cromatina para facilitar o inhibir el acceso al ADN cercano (Fig. 1). Se realiza predominantemente por complejos de remodelación de cromatina dependientes de ATP que mueven, expulsan o reestructuran los nucleosomas [50, 51]. La remodelación dinámica de la cromatina imparte un papel regulador epigenético en varios procesos biológicos clave, incluida la replicación y reparación del ADN del óvulo, la apoptosis, el desarrollo y la pluripotencia [50]. Sin embargo, la dinámica en la organización de la cromatina durante el desarrollo no es un sistema único en todos los vertebrados, sino que difiere, por ejemplo, entre mamíferos (por ejemplo, ratones) y no mamíferos (por ejemplo, pollos) [52]. Es importante destacar que la remodelación aberrante de la cromatina se ha asociado con enfermedades humanas, como el cáncer [53, 54].


2 CONCLUSIONES

En resumen, sugerimos que las mutaciones de ratón y rata proporcionan modelos informativos y predictivos de la patología de humanos. CSF1R siempre que se tenga en cuenta la deficiencia de los antecedentes genéticos y la sensibilidad variable de diferentes poblaciones Mϕ a la pérdida de función de CSF1R. La evidencia de la expresión funcional de CSF1R en células no hematopoyéticas no es convincente y, en consecuencia, todos los fenotipos asociados con la mutación de CSF1R o sus ligandos pueden atribuirse a sus impactos en la biología de los fagocitos mononucleares. De acuerdo con esa conclusión, todos los impactos pleiotrópicos de un Csf1r la mutación en ratones puede superarse mediante un trasplante de médula ósea neonatal. 155, 156 La rata Csf1r - / - modelo con viabilidad posnatal mejorada ofrece la oportunidad de probar terapias que podrían revertir los fenotipos adversos de humanos. CSF1R mutaciones posteriores en el desarrollo posnatal o incluso en adultos. Es probable que el trasplante y otras intervenciones que hayan demostrado ser eficaces en modelos de ratón y rata proporcionen información sobre la condición humana y sean prometedoras para los pacientes con estas enfermedades raras.


¿El rostro cambiante de la teoría evolutiva?

En la actualidad, se está produciendo un desarrollo interesante en las ciencias biológicas y antropológicas que tiene sus raíces en una discusión de décadas. Los susurros en los pasillos de las facultades científicas y las conversaciones silenciosas en los laboratorios se han solidificado en un diálogo y un debate abiertos en las principales revistas científicas. Los científicos de las diversas disciplinas evolutivas se han puesto de acuerdo sobre los mecanismos aceptados de la teoría evolutiva estándar (SET) y la importancia que se debe otorgar a cada mecanismo. Permítanme ser claro desde el principio, el núcleo de la evolución darwiniana en sí NO está siendo cuestionado. De hecho, como Dobzhansky, haciéndose eco de Teilhard de Chardin, afirmó hace décadas, "nada en biología tiene sentido excepto a la luz de la evolución". Es indiscutible que la variación ocurre en las poblaciones y posteriormente es aventada por la selección natural, generando cambios biológicos a lo largo del tiempo. SET sostiene que la diversidad biológica se explica principalmente por la selección natural, definida como la confluencia de aleatorio variación fenotípica, genético herencia y éxito reproductivo diferencial. Sin embargo, algunos científicos (defensores de la "síntesis evolutiva extendida" o EES) están desafiando el principio de que la variación fenotípica es completamente aleatorio y que la selección natural está enteramente impulsada por genético herencia. El diálogo se centra en los procesos dentro de la evolución, dónde poner énfasis causal y, a veces, simplemente cómo llamar a las cosas. Estos científicos están trabajando para perfeccionar nuestra comprensión de la teoría de la evolución en la actualidad, incluso si no están de acuerdo con la severidad de este proceso de perfeccionamiento. La controversia ayuda a resaltar la enorme amplitud y complejidad de la teoría evolutiva moderna, que atraviesa muchas líneas interdisciplinarias.

El tema de estas conversaciones incluso se abrió camino en nuestro reciente simposio sobre doctrina cristiana y teoría evolutiva. Surgió cuando nuestro equipo estaba decidiendo a qué tipo de científicos evolucionistas sería importante invitar al simposio. ¿Deberíamos invitar principalmente a biólogos evolucionistas? Genetistas? ¿Paleontólogos? ¿Incluso psicólogos y expertos en cultura? La teoría evolutiva juega un papel importante para muchos científicos en la actualidad. No sería posible obtener una imagen completa de la teoría evolutiva sin hacer referencia a cómo funciona en cada una de estas áreas, pero los científicos están divididos sobre cómo analizar la importancia atribuida a cada una de estas áreas.

Un artículo reciente en Naturaleza aclara bien el impulso creciente de esta conversación, como se ve por su título provocativo: "¿La teoría evolutiva necesita un replanteamiento?" En el artículo, dos equipos de científicos responden a esta pregunta. Kevin Laland y sus colegas piensan que la teoría de la evolución necesita ser reevaluada, mientras que Gregory A. Wray, Hopi E. Hoekstra y sus colegas están de acuerdo en que la teoría de la evolución está bien tal como está.

Laland y col. argumentan que los nuevos desarrollos científicos en genómica, epigenética, biología del desarrollo, ciencias sociales y ecología están alterando la visión predominante y centrada en los genes de la evolución. Afirman que los organismos no están simplemente programados genéticamente desde el nacimiento para encajar en un entorno anterior, sino que pueden "co-construir y coevolucionar con sus entornos, en el proceso de cambiar la estructura de los ecosistemas". 1 El problema principal Laland et al. La forma en que la teoría evolutiva está representada en la actualidad es que localiza los procesos evolutivos centrales a nivel genético, minimizando así el papel de otros mecanismos. En lugar de que los genes sean el punto focal de la evolución, los organismos en su conjunto deberían ocupar ese lugar. Laland y col. proponen que la teoría evolutiva estándar que se remonta a la "síntesis moderna" en las décadas de 1930 y 1940 debería ser rebautizada como síntesis evolutiva extendida (EES) como una forma de reconocer estos nuevos descubrimientos y las posteriores alteraciones que hacen a nuestra comprensión de la evolución.

¿Cuáles son exactamente estos procesos que están incitando a esta posible agitación? Brevemente, el artículo menciona cuatro elementos: sesgo de desarrollo, plasticidad fenotípica, construcción de nichos y herencia extragenética. Cada uno de estos se explicará a continuación y se desglosará su significado.

El sesgo de desarrollo se refiere a "un sesgo en la producción de fenotipos variantes o una limitación en la variabilidad fenotípica causada por la estructura, el carácter, la composición o la dinámica del sistema de desarrollo". 2 Esencialmente, algo dentro del desarrollo de la especie limita el posible conjunto de características expresadas, favoreciendo a unas sobre otras. Por ejemplo, Laland et al. citan el fenómeno de que casi 1000 especies de ciempiés tienden a tener un número impar de patas a pesar de los diferentes entornos ambientales en todo el mundo y la historia evolutiva única. Esto puede explicarse por el desarrollo del ciempiés y la forma en que el desarrollo físico de los segmentos restringe el número posible de patas, lo que lleva a un número impar de patas en las especies de ciempiés que evolucionaron independientemente unas de otras. SET dice que la variación fenotípica es un proceso aleatorio en su dependencia de mutaciones genéticas subyacentes, por lo que debe reconocer la increíble coincidencia de este tipo de evolución paralela. Sin embargo, Laland propone que la variación fenotípica no siempre es aleatoria, sino que mecanismos como el sesgo de desarrollo ayudan a privilegiar ciertos fenotipos. EES no tiene tal problema con la evolución paralela porque “el sesgo de desarrollo y la selección natural trabajan juntos” 3 en EES.

Laland y col. explicar que la plasticidad fenotípica también está cambiando la visión de la evolución centrada en los genes. La plasticidad fenotípica se refiere a la forma en que ciertos organismos pueden alterar directamente su morfología, fisiología y comportamiento en respuesta a un cambio ambiental. Lo interesante de estos cambios es que ocurren durante la vida del propio organismo individual en lugar de quedarse atrás en el tiempo evolutivo. Si bien la plasticidad es más drástica con organismos estáticos como las plantas (es decir, no pueden alejarse de su entorno y han evolucionado para adaptarse directamente a su entorno cambiante), también es visible con insectos y animales. Como ejemplo, ciertos saltamontes, como Schistocerca gregaria, cambian de criaturas dóciles y solitarias a las conocidas langostas agresivas cuando están rodeadas de muchas otras de la misma especie. Incluso cambian de color para denotar este cambio de comportamiento. Laland y col. sugieren que estos cambios fenotípicos inmediatos pueden ayudar a activar la bomba genética al ayudar a seleccionar organismos que tienen el rasgo fenotípico ventajoso, allanando el camino para los genes subyacentes subsiguientes. Como Laland et al. dice "a menudo es el rasgo que viene primero los genes que lo cimentan lo siguen, a veces varias generaciones después".

El tercer mecanismo es la construcción de nichos. Aquí, la imagen común de SET cumple con las afirmaciones y hallazgos de la ecología. La construcción de nichos reconoce que los organismos no se adaptan simplemente pasivamente a su entorno a través de la supervivencia del más apto, sino que alterarán activamente ese entorno para que a menudo sea más hospitalario para ellos y sus descendientes u otras especies. Los castores y las lombrices de tierra son dos ejemplos. Los castores construirán presas para crear estanques y humedales que ayuden a la población de castores a prosperar, incluso para las generaciones posteriores. De manera similar, las lombrices de tierra alteran la química del suelo circundante haciéndolo más apto para otras lombrices de tierra y plantas. Al igual que los mecanismos antes mencionados, la construcción de nichos ayuda a sesgar la aptitud relativa de especies particulares. Laland sostiene que SET trata el medio ambiente simplemente como una "condición de fondo" en lugar de un factor central involucrado en el proceso evolutivo. EES toma en consideración toda la ecología del sistema donde el medio ambiente y el organismo viven en una relación mutua y donde ambos son actores sustanciales en el proceso evolutivo.

Finalmente, la herencia extragenética contribuye a este cambio radical en la comprensión coloquial de la evolución. El más citado de estos mecanismos son los marcadores epigenéticos, pero también puede incluir la transmisión del comportamiento social (es decir, el aprendizaje social y la evolución cultural) e incluso la herencia ecológica (por ejemplo, un castor que pasa de su madre a las generaciones posteriores). La epigenética es una de las áreas más fascinantes de la herencia extragenética y ha recibido mucha atención en los últimos años. La epigenética es el campo que analiza "los cambios hereditarios en la expresión génica (genes activos versus inactivos) que no implican cambios en la secuencia de ADN subyacente, un cambio en el fenotipo sin un cambio en el genotipo". 5 Sin entrar en los detalles científicos de la epigenética, lo importante a tener en cuenta aquí es que los factores extragenéticos (metilación del ADN, modificación de histonas y ARN no codificante) influyen en la expresión fenotípica del ADN subyacente. El ADN de un organismo no produce unilateralmente el organismo específico, sino que estos factores extragenéticos pueden suprimir o revelar aspectos del código genético, a veces alterando las características del organismo. Es más, estos marcadores epigenéticos pueden verse influenciados por patrones ambientales y de comportamiento y pueden transmitirse a la progenie hasta dos o tres generaciones. Esto significa que nuestras acciones hoy pueden influir directamente en el fenotipo de nuestros hijos y nietos a través de estos marcadores epigenéticos.

Now, those in the “No” camp (Wray, Hoekstra, and colleagues) agree each of these mechanisms play a role in evolutionary development however, they contend SET already makes room for these mechanisms, and thus, evolution does not require redefinition. The central point of disagreement, then, is the significance these other mechanisms have to the theory of evolution. Laland et al. clearly want the genetic throne of evolutionary theory shared with other extra-genetic features. However, Wray, Hoekstra, and colleagues are hesitant to allow the genetic core to be dissolved and give equal value to extra-genetic mechanisms. They have two central concerns. First, there has not been enough experimental evidence as of yet to warrant changing SET. To do so would be too hasty. The second concerns the priority of the current genetic basis of evolutionary theory to these other extra-genetic mechanisms. At the heart of the article the naysayers pose a very important and illuminating question: Could these extra-genetic mechanisms “lead” evolution rather than merely fine-tune or hone the existing underlying genetic engine?

It seems to me this is an important question and will largely dictate whether the present theory needs significant overhauling. What would it mean to “lead” evolution? Clearly, Laland et al. would contend that evolution can be “led” by many of these extra-genetic mechanisms. For instance, phenotypic plasticity might help lead evolution by providing an immediate advantageous trait in a given environment, helping to select and funnel the underlying genetic code in a particular direction towards the advantageous trait expressed by phenotypic plasticity. This phenomenon has often been referred to as genetic assimilation, and it has a very under-represented scientific heritage. 6 It “leads” evolution because the phylogenetic variation and selection occurs without genetic congruence. These extra-genetic mechanisms lead the evolutionary process and are causally prior to the change in the genome. Might we say other extra-genetic mechanisms can also “lead evolution”?

However, perhaps the whole notion of “leading” is ill-formed here and already biases towards a particular response. The very framing has us rank either the genetic basis of evolution over these extra-genetic mechanisms or vice-versa. We are called to give priority of one over the other when empirically we might not want to claim as much at this stage. Indeed, it seems Laland et al. aren’t making such a strong claim such that that these extra-genetic features take greater precedence over the underlying genetic material. Rather, they are making a more conservative claim: that these extra-genetic mechanisms play a far more significant role than they are currently allowed in SET. 7

Whatever significance is finally attributed to these extra-genetic mechanisms, the conversation gives substantial insight into the scientific process for the lay person such as myself. The pursuit of scientific knowledge is a dynamic endeavor in which substantial exchanges take place between continued empirical investigation and conceptual interpretation. The relationship between theory and evidence is reciprocal theories help us to interpret facts, and facts help us to modify theories. The expectation that science is and should be the unproblematic accumulation of facts, to be consulted at our convenience, is simply false. Similarly, the notion that scientific theories are objects of loyal consensus is also false. Scientific theories are ever-evolving things, sensitive to empirical and conceptual progress. Scientific theories can and should change and scientists can and should disagree with one another over the finer details of theory and the interpretation of facts. Thus, faulting a scientific theory for being a moving target and discounting its claims on the basis that the scientific community might be divided on certain aspects of a theory ignores (1) that this is the way science operates and (2) the productivity that can arise from its functioning this way. Yes, intergroup dynamics, with competing labs holding differing views influenced by adherence to group identity, can play a role in working out the minutia of empirical data and theory-construction. This is why the study of the sociology of scientific knowledge is still a fruitful venture. But those working on evolution are not unique—it is a feature of the scientific endeavor and, indeed, all areas of human inquiry. Articles such as the one authored by Laland et al. should not incite religious people to question the validity of the theory in question but to recognize the wealth and diversity of the scientific task and how this actually leads to a stronger, more robust knowledge base. 8

los Naturaleza article also highlights an important warning to the non-expert in evolutionary theory. We need to be very cautious when making claims, religious or otherwise, that are based upon popularizations of evolution. As we have seen, the details of evolution are often much more complex than the simple explanation offered in elementary schools. What is more, our intuitions actually work against us when trying to understand evolution. Many notable cognitive scientists have discovered that we are psychologically predisposed to misinterpret evolution. We intuitively favour teleological and purpose-based explanations for natural phenomena (e.g., ‘‘the sun radiates heat because warmth nurtures life”) when this is scientifically incorrect. 9 We are psychologically biased to give an essentialist account of species 10 and are predisposed to anthropomorphic explanations. 11 Each of these cognitive biases can make it harder to understand evolutionary theory, and the non-specialist is at a serious disadvantage. Therefore, any philosophical or theological reflections on current evolutionary science must be made tenuously and with great care.

Indeed, because such rapid advancements are being made in the evolutionary sciences at present it would be important to be cautious in making grandiose claims based upon recent findings for it is likely these words would have a relatively short expiration date. 12 Genuine prudence is called for here. However, these rapid advancements also signal an exciting time for the evolutionary sciences. We are in the middle of a watershed moment that deserves to be celebrated. It is a wonderful time to get into these sciences and much work needs to be done.


What is epigenetic inheritance?

Epigenetic inheritance goes against the conventional idea that inheritance is strictly limited to DNA. Transgenerational epigenetic inheritance is the transmission of the epigenome or epigenetic markers from one generation to the next without affecting the fundamental structure of DNA.

When the sperm and the egg cell meet, they transfer all their DNA into the zygote. This includes the epigenome. Before the new organism can grow into an adult, all the epigenetic tags are removed by a process called reprogramming.

The removal of epigenetic tags happens twice when the fetus is in the womb, once just after conception, and again sometime between the sixth and eighteenth week of gestation. It is an attempt by the body to ensure that the newborn will begin with a clean slate.

However, there are some instances wherein the epigenetic tags are carried forward as they are. This is referred to as imprinting, wherein a few epigenetic markers get preserved. As a result, perhaps only the mother&rsquos copy or the father&rsquos copy will be used later to form the protein.

The second round of reprogramming removes any repetitive tags to avoid having 2 copies of inactivated or activated genes. The second phase of reprogramming not only involves the removal of old tags, but also the addition of new epigenetic markers.

The addition of epigenetic markers is also influenced by environmental exposure, hormonal imbalances as a result of stress and dietary patterns. If DNA methylation is affected by any of these factors, the addition of epigenetic tags on genes will be consequently affected.

Genetically identical mice with different DNA methylation patters. (Photo Credit : Emma Whitelaw/Wikimedia Commons)

A study done at Washington State University provides some clarity. Rats were used to study the effects of pesticides on the reproductive system. The chemical was injected into pregnant rats during the second week of gestation. Almost all the male offsprings had abnormal testes that produced weak sperm. When these male offspring were later mated with female pups, the grandchildren had the same testicular defects as their fathers, despite not being directly exposed to the chemical.

The chemical added in the first generation affected the DNA methylation pattern in both the second and third generation as well. This epigenetic tag for abnormal testes was hereditary and supportive of the hypothesis that exposure to toxins might affect the methylation of DNA at certain crucial points.

Apart from environmental exposure to chemicals and toxins, the personal experiences of a parent can also have a lasting effect on epigenetic factors.


Fondo

Numerous studies have investigated the inheritance of physiological effects caused by environmental impacts on the parental genome, but the underlying epigenetic mechanisms regulating such inheritance are poorly understood [1, 2]. It is well established that DNA methylation is passed through the germline (oocytes and sperm) to the following generation, where it influences gene activity, embryonic development and post-natal life [1, 3,4,5]. In addition, recent studies have demonstrated effects of histone demethylases on inheritance [6, 7]. For example, zygotic over-expression of the Histone 3 lysine 27 (H3K27) demethylase, Kdm6b, demonstrated a role for maternal H3K27 methylation in regulating DNA methylation-independent imprinting [7]. Similarly, increased levels of histone 3 lysine 4 dimethylation (H3K4me2) in developing sperm resulted in paternally transmitted effects on health and development in mice [6]. In this study, we provide evidence that epigenetic inheritance in mice is also altered by a hypomorphic mutation in embryonic ectoderm development (Eed), a gene that is essential for H3K27 trimethylation (H3K27me3).

H3K27me3 is mediated by Polycomb Repressive Complex 2 (PRC2), which is comprised of the essential protein components EED, EZH2 and SUZ12 [8]. In mice, complete loss of function of any of these components results in loss of PRC2 activity, global reduction in H3K27me3 and embryonic lethality [9,10,11,12]. While complete loss of Eed results in lethality at gastrulation [13], germ cell-specific deletion results in male sterility [14]. Sin embargo, un norte-etilo-norte-nitrosourea (ENU)-induced hypomorphic allele, Eed l7Rn51989SB , compromises PRC2 function and is compatible with survival, although some foetuses are lost during gestation due to defective placental development [13, 15]. Eed l7Rn5-1989SB mice carry a point mutation at nucleotide 1989 that disrupts function of one of the WD repeat domains in the EED protein. This hypomorphic mutation does not abrogate the ability of EED to mediate H3K27 methylation as the Eed l7Rn5-1989SB allele can rescue H3K27 methylation in ES cells lacking the Eed gene [16]. Moreover, despite low EED function, adult mice with the hypomorphic Eed l7Rn5-1989SB mutation are fertile [17], allowing the investigation of PRC2 in epigenetic inheritance.

During embryonic development, epigenetic information is reprogrammed in the germline to ensure transmission of the correct information to the next generation. This involves extensive reorganisation of histone modifications and the removal of almost all DNA methylation from foetal germ cells [18,19,20,21,22,23,24]. In mice, removal of DNA methylation is initiated in migrating germ cells at around embryonic day (E)9, but is not complete until E13.5, after the germ cells have entered the developing gonads. Entry of germ cells into the gonads coincides with the removal of DNA methylation from imprinting control regions (ICRs), non-imprinted intergenic and intronic sequences and from many transposable elements (TEs), including LINE and SINE elements [18, 22,23,24,25,26]. During germline reprogramming, LINE and SINE elements are likely repressed by mechanisms other than DNA methylation to prevent TE expression and consequent insertional mutations [18, 26].

H3K27me3 broadly regulates developmental gene expression through its ability to repress target gene transcription. In foetal germ cells, H3K27me3 is enriched at developmental genes and on the 5′ flanking regions of some TEs, including LINE1 elements, intergenic regions, introns and imprint control regions [26,27,28,29]. Loss of function of the H3K9me3 methyltransferase SET domain Bifurcated 1 (SETDB1) in the developing male germline results in loss of DNA methylation, H3K9me3 and H3K27me3 at a subset of TEs [26]. This suggests that H3K27me3 functions with DNA methylation and H3K9me3 to co-regulate specific TEs in the germline [26]. Similarly, in cultured embryonic stem cells, H3K27me3 represses TEs in the absence of DNA methylation, establishing a functional requirement for H3K27me3 on these sequences [30].

H3K27me3 is enriched in foetal germ cells and in germ cells undergoing spermatogenesis [28, 29, 31, 32]. Moreover, H3K27me3 has been detected at developmental gene promoters in mature sperm, indicating that H3K27me3 may be transmitted to offspring and that such genes are poised for activation in the preimplantation embryo [33,34,35,36]. Another study showed retention of nucleosomes at repetitive sequences in sperm, including at LINE elements [37,38,39]. Together, these studies raise the possibility that PRC2 and H3K27me3 regulate TEs during germline reprogramming and may modulate epigenetic inheritance in offspring. However, whether the potential inherited effects are directly mediated by histone modifications in offspring, or involve other mechanisms such as DNA methylation or altered inheritance of RNAs is unknown.

The aim of this study was to determine whether PRC2 contributes to the regulation of paternal epigenetic inheritance in a mammalian model. Using the hypomorphic Eed l7Rn5-1989SB mice, we provide evidence that PRC2 modulates H3K27me3 enrichment on TEs and represses retrotransposable LINE elements in the foetal male germline. Moreover, our data indicate that PRC2 is required in the paternal germline to regulate offspring development and repress a cohort of retrotransposed pseudogenes and related lincRNAs in offspring.


The 'memory' of starvation is in your genes

During the winter of 1944, the Nazis blocked food supplies to the western Netherlands, creating a period of widespread famine and devastation. The impact of starvation on expectant mothers produced one of the first known epigenetic "experiments" -- changes resulting from external rather than genetic influences -- which suggested that the body's physiological responses to hardship could be inherited. The underlying mechanism, however, remained a mystery.

In a paper published recently in the journal Celda, Dr. Oded Rechavi, Dr. Leah Houri-Ze'ev, and Dr. Sarit Anava of Tel Aviv University's Faculty of Life Sciences and Sagol School of Neuroscience, Prof. Oliver Hobert and Dr. Sze Yen Kerk of Columbia University Medical Center and the Howard Hughes Medical Institute, and Dr. Wee Siong Sho Goh and Dr. Gregory J. Hannon of the Cold Spring Harbor Laboratory and the Howard Hughes Medical Institute, explore a genetic mechanism that passes on the body's response to starvation to subsequent generations of worms, with potential implications for humans also exposed to starvation and other physiological challenges, such as anorexia nervosa.

"There are possibly several different genetic mechanisms that enable inheritance of traits in response to changes in the environment. This is a new field, so these mechanisms are only now being discovered," said Dr. Rechavi. "We identified a mechanism called 'small RNA inheritance' that enables worms to pass on the memory of starvation to multiple generations."

Does RNA have a memory?

RNA molecules are produced from DNA templates in response to the needs of specific cells. "Messenger" RNA molecules (mRNAs) contain instructions for the production of proteins, which service cells and allow them to function. But other RNA molecules have different regulatory functions. Small RNAs are one species of these regulatory RNAs -- short molecules that regulate gene expression, mostly by shutting genes off, but sometimes by turning them on.

Dr. Rechavi first became interested in studying starvation-induced epigenetic responses following a discovery made as a post doctorate in Prof. Hobert's lab at Columbia University Medical Center in New York. "Back then, we found that small RNAs were inherited, and that this inheritance affected antiviral immunity in worms. It was obvious that this was only the tip of the iceberg," he said.

In the course of the new study, worms (C.elegans nematodes) were starved early in their development. They responded by producing small RNAs, which function by regulating genes through a process that is known as RNA interference (RNAi). The researchers discovered that the starvation-responsive small RNAs target genes that are involved in nutrition. More important, the starvation-induced small RNAs were inherited by at least three subsequent generations of worm specimens.

Inheriting resilience

"We were also surprised to find that the great-grandchildren of the starved worms had an extended life span," said Dr. Rechavi. "To the best of our knowledge, our paper provides the first concrete evidence that it's enough to simply experience a particular environment -- in this case, an environment without food -- for small RNA inheritance and RNA interference to ensue. In this case, the environmental challenge is starvation, a very physiologically relevant challenge, and it is likely that other environments induce transgenerational inheritance of small RNAs as well.

"We identified genes that are essential for production and for the inheritance of starvation-responsive small RNAs. RNA inheritance could prove to be an important genetic mechanism in other organisms, including humans, acting parallel to DNA. This could possibly allow parents to prepare their progeny for hardships similar to the ones that they experience," Dr. Rechavi said.

The researchers are currently researching a wide variety of traits affected by inherited small RNAs.


Neanderthal DNA contributes to human gene expression

This visual abstract depicts the findings of McCoy et al., who show genome-wide interrogation of the functional differences between modern human and Neanderthal alleles reveals that Neanderthal-inherited sequences are not silent remnants of ancient interbreeding but have a measurable impact on gene expression that may contribute to phenotypic variation in modern humans. Credit: McCoy et al./Celda 2017

The last Neanderthal died 40,000 years ago, but much of their genome lives on, in bits and pieces, through modern humans. The impact of Neanderthals' genetic contribution has been uncertain: Do these snippets affect our genome's function, or are they just silent passengers along for the ride? En Celda on February 23, researchers report evidence that Neanderthal DNA sequences still influence how genes are turned on or off in modern humans. Neanderthal genes' effects on gene expression likely contribute to traits such as height and susceptibility to schizophrenia or lupus, the researchers found.

"Even 50,000 years after the last human-Neanderthal mating, we can still see measurable impacts on gene expression," says geneticist and study co-author Joshua Akey of the University of Washington School of Medicine. "And those variations in gene expression contribute to human phenotypic variation and disease susceptibility."

Previous studies have found correlations between Neanderthal genes and traits such as fat metabolism, depression, and lupus risk. However, figuring out the mechanism behind the correlations has proved difficult. DNA can be extracted from fossils and sequenced, but RNA cannot. Without this source of information, scientists can't be sure exactly if Neanderthal genes functioned differently than their modern human counterparts. They can, however, look to gene expression in modern humans who possess Neanderthal ancestry.

In this study, researchers analyzed RNA sequences in a dataset called the Genotype-Tissue Expression (GTEx) Project, looking for people who carried both Neanderthal and modern human versions of any given gene—one version from each parent. For each such gene, the investigators then compared expression of the two alleles head-to-head in 52 different tissues.

"We find that for about 25% of all those sites that we tested, we can detect a difference in expression between the Neanderthal allele and the modern human allele," says the study's first author, UW postdoctoral researcher Rajiv McCoy.

Expression of Neanderthal alleles tended to be especially low in the brain and the testes, suggesting that those tissues may have experienced more rapid evolution since we diverged from Neanderthals approximately 700,000 years ago. "We can infer that maybe the greatest differences in gene regulation exist in the brain and testes between modern humans and Neanderthals," says Akey.

One example uncovered by this study is a Neanderthal allele of a gene called ADAMTSL3 that decreases risk of schizophrenia, while also influencing height. "Previous work by others had already suggested that this allele affects alternative splicing. Our results support this molecular model, while also revealing that the causal mutation was inherited from Neanderthals," says McCoy. Alternative splicing refers to a process in which mRNAs are modified before they leave the cell's nucleus. When the Neanderthal mutation is present, the cell's machinery removes a segment of the mRNA that is expressed in the modern human version. The cell ends up making a modified protein because of a single mutation from a Neanderthal ancestor.

The connection between that modified protein, height, and schizophrenia still requires more investigation, but it's an example of how small differences between modern humans and Neanderthals can contribute to variation in people.

"Hybridization between modern humans and Neanderthals increased genomic complexity," explains Akey. "Hybridization wasn't just something that happened 50,000 years ago that we don't have to worry about anymore. Those little bits and pieces, our Neanderthal relics, are influencing gene expression in pervasive and important ways."

Next steps may include investigating whether Denisovans—another species of hominins that crossbred with modern humans—are contributing to gene expression, as well as applying the side-by-side method of expression analysis more broadly. For this study, McCoy and his colleagues had to develop a new statistical approach to sift through the immense amount of RNA data, but the same technique could be used to compare gene expression differences between modern human alleles.


Ver el vídeo: Tipos de marcadores genéticos (Febrero 2023).