viernes, 5 de septiembre de 2014

El difícil ajuste del "reloj molecular"

Algunas estimaciones de la tasa de mutación
Las mutaciones de la línea germinal son la fuente de todas las adaptaciones evolutivas. La caracterización de sus propiedades y la velocidad a la que surgen entre los individuos es de fundamental importancia para la genética humana y el estudio de la evolución ("reloj molecular"). Después de décadas en las que las estimaciones se basan en los enfoques indirectos, en particular sobre las inferencias a partir de los patrones evolutivos, ahora es factible contar mutaciones de novo en las transmisiones de padres a hijos. Sorprendentemente, con este enfoque directo se obtiene una tasa de mutación que es la mitad de las estimaciones previas, poniendo en tela de juicio nuestra comprensión de la cronología de la evolución humana y planteando la posibilidad de que la tasa de mutación pueda haber cambiado con relativa rapidez en los primates.

Laure Ségurel, Minyoung J. Wyman, y Molly Przeworski reúnen ideas de los estudios de genética humana y evolución molecular, reseñan varios métodos para el estudio de las propiedades de las mutaciones en los seres humanos y comentan la influencia en las tasas de mutación del sexo, la edad y otras fuentes de variación.

La tasa de mutación es función de:
  • La selección natural que actúa para disminuir la tasa de mutación hasta igualar el costo de una replicación de mayor fidelidad. La velocidad de mutación varía por consiguiente en función de los ambientes y nichos ecológicos 
  • La deriva genética. Los tamaños efectivos de población más pequeños experimentan una mayor tasa de mutación. A lo largo de la evolución humana, el bajo tamaño de las poblaciones  podría haber dado lugar a mayores tasas de mutación que las que operaron sobre otros vertebrados. 
  • El sistema de apareamiento. Las especies con altos niveles de competencia espermática tienen un mayor volumen de semen producido y almacenado y por lo tanto también pueden tener mayores tasas de mutación al aumentar el número de divisiones celulares. Una fuerte selección sexual contra las mutaciones germinales masculinas puede contrarrestar este efecto, al menos parcialmente.
  • La edad de procreación. Las especies con tiempos de generación más cortos tienen una mayor tasa de mutación por unidad de tiempo porque se someten a más repeticiones de la línea germinal en ese intervalo fijo. A medida que la edad promedio de la reproducción se alarga, las mutaciones tendrán más sesgo masculino. Este sesgo se incrementará aún más si la pubertad ocurre temprano en relación con edad media de reproducción masculina.  Los chimpancés pueden tener un reloj molecular ligeramente más rápido que los humanos, en los que el alargamiento del tiempo de generación ha producido una desaceleración evolutiva con respecto a otros primates.
A lo largo de la evolución homínida, cualquier cambio en la historia de la vida pudo alterar el número de divisiones celulares espermatogenéticas por año. Cualquier alargamiento del tiempo de generación, retraso en la aparición de la pubertad, o disminución pospuberal en el número de divisiones celulares mitóticas en los varones podría haber dado lugar a una disminución en la tasa de mutación anual. Esto constituye una fuente de incertidumbre para la datación de eventos demográficos a partir de datos genéticos. La historia de vida específica de cada sexo, influye en la tasa de mutación (Amster y Sella, 2016).