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¿QUÉ N OS HACE HUMANOS?. Árbol de la evolución de Charles Darwin. Comparación A. afarensis (Lucy) vs. Homo Sapiens sapiens. Comparación Gorila vs. Homo Sapiens sapiens. Huellas de pisadas de Laetoli (Tanzania) Antigüedad aprox: 3,5 – 4 millones de años.
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Comparación A. afarensis (Lucy) vs. Homo Sapiens sapiens Comparación Gorila vs. Homo Sapiens sapiens
Huellas de pisadas de Laetoli (Tanzania) Antigüedad aprox: 3,5 – 4 millones de años
Número de cromosomas en los grandes monos: Humano (Homo)46 Chimpancé (Pan) 48 Gorilla (Gorilla) 48 Orangután (Pogo) 48 Cambio en el número de cromosomas Si estos organismos comparten un ancestro en común, ¿hay evidencias en el genoma de este cambio?
Miremos nuestros cromosomas y los de los chimpancé en detalle. Fijémosnos en las DIFERENCIAS: ¿Qué vemos en los cromosomas del chimpancé que es DIREFERENTE de los cromosomas humanos?
¿Cuán diferentes son? Izquierda: humano Derecha: Chimpancé
1º)El #2 del chimpancé es más corto que el #2 humano. 2º) El chimpancé tiene un par más de cromosomas ¿Qué puede haber ocurrido para que aparezcan estas diferencias?
“Cromosoma extra” en los chimpancés “Parte perdida” Humano Chimpancé
Quizás el cromosoma“extra” de los chimpancésfue una vez parte de su ahora pequeño cromosoma ¿Podría el pequeño cromosoma del chimpancé aparearse a la parte de arriba de nuestro cromosoma # 2?
Nop!¡No parece que puedan! ¿Qué otra cosa podemos probar? ¡Probemos…!
¡FUNCIONA! ENTONCES, LA PREGUNTA ES: ¿Qué ocurrió en algún momento de nuestra historia evolutiva? 1º) ¿El cromosoma #2 de nuestro ancestro en común se dividió y quedaron dos cromosomas en el chimpancé? o… 2º) ¿Los dos cromosomas cortos en nuestro ancestro en común se fusionaron e hicieron UNO (el cromosoma #2) en los humanos?
En síntesis, el PROBLEMA es: ¿Cómo apareció esta diferencia? Y tenemos dos HIPÓTESIS (dos posibles explicaciones) 1. Una ruptura de un cromosoma que da dos, o 2. Una fusión de dos cromosomas que da uno. ¿Qué elementos tenemos para decidir entre ellas?
Podemos buscar alguna evidencia de fusión en el medio de nuestro cromosoma #2 ¿Pero, qué tipo de evidencia podemos buscar? Todos los cromosomas tienen extremos especiales denominados “telomeros”…
Telómero Telómero PARTES DE UN CROMOSOMA telómeros Centrómero Los telómeros tienen secuencias específicas... ttagggttagggttagggttagggttagggttaggg… |||||||||||||||||||||||||||||||||||| aatcccaatcccaatcccaatcccaatcccaatccc…
Identificaste las secuencias repetidas: ttaggg? telómero ttagggttagggttaggg… |||||||||||||||||| aatcccaatcccaatccc… Secuencia de DNA de los telomeros: Repeticiones en tamdem en los telomeros: ttagggttagggttaggg… |||||||||||||||||| aatcccaatcccaatccc… Centrómero telómero “ttaggg” está repetido entre 800-1600 veces en cada telómero
Brazo más corto arriba del centrómero llamado “brazo p”. Brazo más largo, abajo del centrómero, llamado “brazo q”. Otra representación de los telómeros desenrrollados, y su típica secuencia de DNA.
PRIMER PLANO DEL DNA DE LOS TELOMEROS Telómeros del “brazo p” del cromosoma corto del chimpancé. Telómeros del cromosoma “extra” Brazo corto, cromosoma #2 “Extra”
FIJATE! Cuando damos vuelta el cromosoma “extra”,y tratamos de conectarlo con el cromosoma “corto” del chimpancé, sólo encastra de una sola forma… No encastra si se gira el telómero 180º
Cuando observamos el área donde ocurrió la fusión, podemos ver cómo la secuencia de DNA cambia, en el punto de la fusión. Si leemos las cadenas: T T A G G G \ C C C T A A A A T C C C \ G G G A T T
ESTO ES LO QUE ESTÁBAMOS BUSCANDO Cuando buscamos en el DNA un punto de fusión entre cromosomas, nos fijamos en una de las cadenas (la otra se predice a partir de ésta). …ttagggttagggttagggccctaaccctaaccctaa… …aatcccaatcccaatcccgggattgggattgggatt… Se observan las multiples g (y no c) en el extremo de una de las partes fusionadas,y las múltiples c (y no g) en el comienzo de la otra.
Esta secuencia particular es el PUNTO DE FUSION Identifiquemos en esta secuencia el punto de fusión
DÓNDE DEBERÍAMOS LOCALIZAR ELPUNTO DE FUSIÓN? 2a Sip!¡Justo en la MITAD de nuestro cromosoma#2,donde se solapan los dos cromosomas del chimpancé! 2b
DEBAJO DELCENTROMERO, en el “brazo q” del cromosoma,en la región conocida como“2q13”, (en rojo). 2a 2b ¿Por qué se la denomina “2q13” a esta región?)
“2q13”… 2 = cromosoma #2 q = “brazo q” 1 = región 1 de ese brazo 3 = subparte 3 tal región 2a 2b
RECAPITULANDO PROBLEMA: Cómo se explica que nuestro cromosoma #2 se parezca tanto a dos cromosomas de los chimpancés y que tengamos 46 cromosomas en lugar de 48 como el chimp” ChimpHumano HIPÓTESIS: nuestro cromosoma #2 fue formado por la fusión de dos cromosomas en un antecesor común, una vez que nos separamos de los chimpancés. ¿Fusión? <--Ancestro común TEST: buscamos evidencias defusión tales como secuencias de DNA telomérico en la mitad de nuestro cromosoma #2. PREDICCIÓN CUMPLIDA: la hipótesis se sostiene, encontramos esas secuencias en el centrómero 2q13.
Fusión Homo sapiens Centrómero inactivado Secuencias teloméricas Cromosomas ancestrales Número de cromosomas en los grandes monos (Familia: Hominidae): Humano (Homo) 46Chimpancé (Pan) 48Gorilla (Gorilla) 48Orangután (Pongo) 48 Centrómero Telómero Predicción:Si el ancestro común tenía 48 cromosomas (24 pares) entonces los humanos llevan un cromosoma fusionado; oSi el ancestro común tenía 46 cromosomas (23 pares) entonces los monos llevan un cromosoma escindido.
El cromosoma humano #2 muestra el punto exacto en el que ocurrió la fusión “El cromosoma 2 es único en la evolución del linaje humano, y emergió como el resultado de una fusión ‘cabeza a cabeza’ de dos cromosomas acrocéntricos que permanecieron separados en otros primates. El punto preciso de la fusión ha sido localizado en 2q13–2q14.1, donde se confirmó la presencia de múltiples duplicaciones teloméricas. Durante la formación del cromosoma humano 2, uno de los dos centrómeros se inactivó (2q21, que corresponde al centrómero del cromosoma 13 del chimpancé) y su estructura centromérca quedó deteriorada.” Homo sapiens Centrómero incactivo Secuencias teloméricas Cromosoma #2 Hillier et al (2005) “Generation and Annotation of the DNA sequences of human chromosomes 2 and 4,” Nature 434: 724 – 731.
HUMANOS Y CHIMPANCÉS: ALGO DE GENÓMICA 1.73% de disimilitud en las secuencias nucleotídicas 98,5% de similitud en las secuencias nucleotídicas codificantes 97% de similitud en las secuencias nucleotídicas de las regiones no codificantes. 29% del genoma humano codifica proteínas cuyas secuencias de aminoácidos son idénticas a las de sus homólogas en los chimpancés. El mismo orden de los genes Los humanos carecemos de un segmento de 92 pb en el gen de la N-glucolil-neuramínico hidroxilasa y, por tanto, no podemos sintetizar la forma hidroxilada del ácido. ¿influye en interacciones celulares? No parece relevante.
BUQUEMOS GENES CUYAS ACTIVIDADES SE HAYAN MODIFICADO NO PERDIDO. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ The National Center for Biotechnology Information GEN BANK! BLAST (BASIC LOCAL ALIGNMENT SEARCH TOOL)
Secuencia HAR1 “human accelerated sequence”, (cromosoma 20), 2006. Se activa en el cerebro. Puede ser necesaria para el desarrollo de la corteza cerebral. Lisencefalia (letal). Posiblemente relacionada con la producción de esperma.
Humano Chimp Gallo Hace 6 millones de años Ancestro común Humano y chimp Ancestro común Humano, chimp y gallo Hace 300 millones de años
Cerebro sin plegamiento de la corteza (mutación en HAR1), lisencefalia (letal) Cerebro normal
Secuencia ASPM, “abnormal spindle-like, microcephaly-associated”, 1q31 (2002). Controla el tamaño de cerebro, órgano que se ha triplicado sobradamente a lo largo de la evolución humana.
Secuencia FOXP2 Facilita la formación de sonidos vocálicos y consonánticos, lo que permite el habla humana, 7q31 (2001). Disartria: incapacidad de articular el lenguaje. 2 aa de diferencia
Secuencia HAR2 (HACNS1) Dirige la actividad génica de la muñeca y el pulgar durante el desarrollo. Podría haber proporcionado a la mano la destreza para hacer y usar herramienta complejas. ¿Pulgar oponible? ¿Cambios en el tobillo para la bipedación?