Nueva teoría de la evolución molecular

   MADRID, 23 Oct. (EUROPA PRESS) -

   Una nueva teoría de la evolución molecular ofrece información sobre cómo funcionan los genes, cómo se pueden predecir las tasas de divergencia evolutiva y cómo surgen las mutaciones perjudiciales.

   "Las moléculas son la base de toda la vida y queríamos descubrir por qué las moléculas evolucionan de la manera en que lo hacen", dijo el coautor del estudio David Pollock, profesor de bioquímica y genética molecular de la Facultad de Medicina de la Universidad de Colorado.

   Pollock y su colega autor Richard Goldstein, profesor de Inmunología en el University College London, publicaron el estudio en la revista Nature Ecology and Evolution.

   Su teoría de la mecánica evolutiva transforma los sistemas moleculares en evolución en un marco en el que se pueden aplicar las herramientas de la mecánica estadística, abriendo una ventana novedosa sobre cómo funciona la evolución de proteínas.

   "El enfoque se basa en entender las proteínas como sistemas integrados", dijo Goldstein. "Con demasiada frecuencia ignoramos las interacciones entre diferentes partes de una proteína, pero sabemos que los cambios en una parte de la proteína afectan a los cambios posteriores en otras partes. Resulta que esto es realmente importante para comprender por qué estas moléculas evolucionan de la manera en que lo hacen".

   Las proteínas cambian constantemente a medida que las mutaciones se fijan o eliminan dependiendo de la estructura, función y estabilidad de la proteína. Esto depende de las interacciones de aminoácidos a lo largo de la proteína que causa la evolución en un sitio para alterar las posibilidades de evolución en otros sitios.

   Los científicos descubrieron que podían predecir las tasas de evolución de las proteínas en función de sus propiedades bioquímicas.

   "Esto fue una verdadera sorpresa", dijo Pollock. "Nuestra teoría da cuenta de los conocidos efectos genéticos de la población, como la fuerza de selección y el tamaño efectivo de la población, pero abandonan las ecuaciones finales que predicen la tasa de evolución molecular".

   Durante años, los investigadores se encontraron con problemas con los modelos estándar de evolución molecular utilizados en el estudio de las relaciones evolutivas entre especies. Esto condujo a dificultades para reconstruir importantes eventos evolutivos en organismos ancestrales.

   Se encontró que estos patrones de convergencia molecular cambian regularmente durante el tiempo evolutivo en formas que indicaban restricciones continuamente fluctuantes en diferentes partes de las proteínas.

"Esto cambia la idea habitual de que los aminoácidos se ajustarán a los requisitos del resto de la proteína", dijo Goldstein. "Pero no pudimos explicar exactamente por qué sucedió esto, o si hubo alguna regularidad en el proceso".

   Pero una vez que el sistema se colocó en un marco de mecánica estadística, la magnitud del atrincheramiento de aminoácidos se consideró fundamental para comprender las tasas de divergencia evolutiva.

   Los investigadores dijeron que la fuerza de la selección en la evolución de las proteínas se equilibra con la entropía de la secuencia del plegamiento, el número de secuencias que proporcionan una proteína con un cierto grado de estabilidad.