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Coadaptación

En biología , la coadaptación es el proceso por el cual dos o más especies, genes o rasgos fenotípicos se adaptan como un par o grupo. Esto ocurre cuando dos o más característic...

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En biología , la coadaptación es el proceso por el cual dos o más especies, genes o rasgos fenotípicos se adaptan como un par o grupo. Esto ocurre cuando dos o más características que interactúan experimentan selección natural conjuntamente en respuesta a la misma presión selectiva , o cuando las presiones selectivas alteran una característica y, consecuentemente, alteran la característica interactiva. Estas características interactivas solo son beneficiosas cuando se presentan juntas, lo que a veces conduce a una mayor interdependencia. La coadaptación y la coevolución , aunque similares en su proceso, no son lo mismo; la coadaptación se refiere a las interacciones entre dos unidades, mientras que la coevolución se refiere a su historia evolutiva. La coadaptación y sus ejemplos se consideran a menudo evidencia de coevolución, combinándose con otras interacciones proteicas. [ 1 ]

Genes y complejos proteicos

A nivel genético, la coadaptación es la acumulación de genes que interactúan en el acervo genético de una población mediante selección. Las presiones selectivas sobre uno de los genes afectarán a sus proteínas interactuantes, tras lo cual se producen cambios compensatorios. [ 2 ] [ 1 ]

Las proteínas suelen actuar en interacciones complejas con otras proteínas, y las proteínas funcionalmente relacionadas a menudo muestran una trayectoria evolutiva similar. [ 1 ] [ 3 ] Una posible explicación es la coadaptación. [ 1 ] Un ejemplo de esto es la interacción entre proteínas codificadas por el ADN mitocondrial (ADNmt) y el ADN nuclear (ADNn). El ADNmt tiene una tasa de evolución/mutación más alta que el ADNn, especialmente en regiones codificantes específicas. [ 2 ] [ 3 ] Sin embargo, para mantener la funcionalidad fisiológica, la selección de proteínas que interactúan funcionalmente, y por lo tanto el ADNn coadaptado, será favorable. [ 2 ]

Se ha estudiado la coadaptación entre secuencias de ADNmt y ADNn en el copépodo Tigriopus californicus . [ 2 ] Las secuencias codificantes de COII del ADNmt entre poblaciones coespecíficas de esta especie divergen extensamente. [ 2 ] Cuando el ADNmt de una población se colocó en un fondo nuclear de otra población, la actividad de la citocromo c oxidasa disminuyó significativamente, lo que sugiere coadaptación. Los resultados muestran una relación improbable entre la variación en el ADNmt y los factores ambientales. Una explicación más probable es la evolución neutra del ADNmt con cambios compensatorios por parte del ADNn impulsados ​​por la evolución neutra del ADNmt (mutaciones aleatorias a lo largo del tiempo en poblaciones aisladas). [ 2 ]

Bacterias y bacteriófagos

Los bloques genéticos en los genomas bacterianos son secuencias de genes, ubicadas en el mismo cromosoma , que se conservan evolutivamente en numerosos taxones. [ 4 ] Algunos bloques conservados son operones , donde los genes se transcriben conjuntamente a ARNm policistrónico , y estos operones suelen estar asociados a una única función, como una vía metabólica o un complejo proteico . [ 4 ] La ubicación conjunta de genes con funciones relacionadas y la preservación de estas relaciones a lo largo del tiempo evolutivo indican que la selección natural ha estado operando para mantener un beneficio coadaptativo.

A medida que avanzaba el mapeo inicial de genes en el cromosoma del bacteriófago T4 , se hizo evidente que la disposición de los genes dista mucho de ser aleatoria. [ 5 ] Los genes con funciones similares tienden a agruparse y parecen estar coadaptados entre sí. Por ejemplo, los genes que especifican proteínas empleadas en la morfogénesis de la cabeza del bacteriófago están estrechamente agrupados. [ 6 ] Otros ejemplos de grupos aparentemente coadaptados son los genes que determinan la cuña de la placa basal, las fibras de la cola y las proteínas accesorias de la ADN polimerasa . [ 6 ] En otros casos donde la relación estructural de los productos génicos no es tan evidente, también puede ocurrir una agrupación coadaptada basada en la interacción funcional. Así, Obringer [ 7 ] propuso que un grupo específico de genes, centrado en torno a los genes imm y spackle, codifica proteínas adaptadas para la competencia y la defensa a nivel del ADN .

Órganos

De forma similar a los rasgos a nivel genético, los aspectos de los órganos también pueden estar sujetos a coadaptación. Por ejemplo, los huesos delgados pueden tener un rendimiento similar en cuanto a la capacidad de soportar cargas diarias que los huesos más gruesos, debido a que los huesos delgados poseen un tejido más mineralizado . Esto significa que la delgadez y el nivel de mineralización probablemente se han coadaptado. Sin embargo, debido a que son más duros que los huesos gruesos, los huesos delgados son generalmente menos flexibles y más propensos a fracturarse, especialmente cuando se someten a condiciones de carga más extremas. [ 8 ]

Los peces eléctricos débiles son capaces de crear un campo eléctrico débil mediante un órgano eléctrico . Estos campos eléctricos pueden usarse para comunicarse entre individuos a través de descargas del órgano eléctrico (DOE), que pueden modularse aún más para crear señales específicas del contexto llamadas "chirridos". Los peces pueden percibir estos campos eléctricos y señales mediante electrorreceptores . La investigación sobre el pez cuchillo fantasma [ 9 ] indica que las señales producidas por los peces eléctricos y la forma en que se reciben podrían estar coadaptadas, ya que el entorno en el que reside el pez (tanto físico como social) influye en la selección de los chirridos, las DOE y la detección. Las interacciones entre peces territoriales favorecen parámetros de señal diferentes a las interacciones dentro de grupos sociales de peces.

Comportamiento

Padre e hijo

El comportamiento de los padres y sus crías durante la alimentación se influye mutuamente. Los padres alimentan a sus crías según la cantidad de mendicidad que estas les piden, mientras que las crías mendigan según su nivel de hambre. Esto normalmente generaría un conflicto de intereses entre padres e hijos, ya que las crías querrán ser alimentadas lo máximo posible, mientras que los padres solo pueden invertir una cantidad limitada de energía en el cuidado parental. Por lo tanto, se produciría una selección natural para la combinación de comportamientos de mendicidad y alimentación que conduzca a la mayor aptitud, lo que resultaría en una coadaptación. [ 10 ] La coadaptación entre padres e hijos puede verse influenciada además por la asimetría de la información; por ejemplo, las hembras de carbonero común están más expuestas al comportamiento de mendicidad en la naturaleza, lo que resulta en que respondan más que los machos a niveles similares de estímulos. [ 11 ]

parasitismo de cría

La coadaptación es una característica prominente del parasitismo de cría, una forma especializada de relación entre padres e hijos en la que las aves parásitas —como los cucos, los tordos, los pájaros índigo y las viudas— ponen sus huevos en los nidos de las especies hospedadoras, dejando que estas críen a las crías parásitas. [ 12 ] Esta relación ha impulsado una dinámica carrera armamentística evolutiva, dando como resultado una gama de adaptaciones y contraadaptaciones sofisticadas. Las aves parásitas han desarrollado la capacidad de imitar el color y la forma de los huevos hospedadores, reduciendo así la probabilidad de rechazo. [ 13 ] [ 14 ] Algunas especies han desarrollado además sistemas de "contraseña vocal", en los que los polluelos parásitos imitan las llamadas o señales de mendicidad de las crías hospedadoras para solicitar alimento y cuidados. Los hospedadores, a su vez, pueden desarrollar mayores capacidades de discriminación para detectar huevos extraños o vocalizaciones inusuales de los polluelos. [ 15 ] El equilibrio de estas adaptaciones se ve cada vez más alterado por la pérdida y fragmentación del hábitat, [ 16 ] lo que puede alterar las interacciones huésped-parásito al cambiar la composición y disponibilidad de la comunidad huésped, lo que a menudo dificulta que los huéspedes evolucionen o mantengan defensas efectivas.

Coadaptación parcial y antagónica

También es posible que rasgos relacionados se co-adapten solo parcialmente debido a que no se desarrollan a la misma velocidad, o que se contradigan por completo. La investigación sobre los eslizones australianos [ 17 ] reveló que los eslizones diurnos tienen una preferencia por temperaturas altas y pueden correr de forma óptima a temperaturas más elevadas, mientras que los eslizones nocturnos tienen una temperatura preferida y una temperatura óptima bajas. Sin embargo, las diferencias entre las temperaturas óptimas altas y bajas fueron mucho menores que entre las temperaturas preferidas, lo que significa que los eslizones nocturnos corren más despacio en comparación con sus homólogos diurnos. En el caso de Eremiascincus , la temperatura óptima y la temperatura preferida divergieron entre sí en direcciones opuestas, creando una co-adaptación antagónica.

Véase también

Referencias

  1. 1 2 3 4 Juan, David; Pazos, Florencio; Valencia, Alfonso (2008). "Coevolución y coadaptación en redes de proteínas". FEBS Letters . 582 (8): 1225– 30. Bibcode : 2008FEBSL.582.1225J . doi : 10.1016/j.febslet.2008.02.017 . hdl : 10261/346627 . PMID 18282476 . S2CID 22702946 .  
  2. 1 2 3 4 5 6 Blier, Pierre U.; Dufresne, Francia; Burton, Ronald S. (2001). "Selección natural y evolución de péptidos codificados por ADNmt: evidencia de coadaptación intergenómica". Trends in Genetics . 17 (7): 400– 6. doi : 10.1016/s0168-9525(01)02338-1 . PMID 11418221 . 
  3. 1 2 Greiner, Stephan; Bock, Ralph (2013). "Afinando un trío: Coevolución y coadaptación de los genomas nucleares y organelares en plantas". BioEssays . 35 (4): 354– 365. doi : 10.1002/bies.201200137 . PMID 23361615 . S2CID 205475365 .  
  4. 1 2 Ream DC, Bankapur AR, Friedberg I (julio de 2015). "Un enfoque impulsado por eventos para estudiar la evolución de bloques genéticos en bacterias" . Bioinformatics . 31 ( 13): 2075–83 . doi : 10.1093/bioinformatics/btv128 . PMC 4481853. PMID 25717195 .  
  5. ↑ Edgar RS, Epstein RH (febrero de 1965). "La genética de un virus bacteriano". Sci Am . 212 (2): 70– 8. Bibcode : 1965SciAm.212b..70E . doi : 10.1038/scientificamerican0265-70 . PMID 14272117 . 
  6. 1 2 Kutter E, Stidham T, Guttman B, Kutter E, Batts D, Peterson S, Djavakhishvili T, Arisaka F, Mesyanzhinov V, Ruger W, Mosig G (1994). "Mapa genómico del bacteriófago T4". En Karam J, Drake JW, Kreuzer KN, Mosig G, Hall DH, Eiserling FA, Black LW, Spicer EK, Kutter E, Carlson K, Miller ES (eds.). Biología molecular del bacteriófago T4 . Sociedad Americana de Microbiología. págs. 491–519 . ISBN  1-55581-064-0OCLC 30028892​​ 
  7. ↑ Obringer JW (octubre de 1988). "Las funciones de los genes de inmunidad y spackle del fago T4 en la exclusión genética" . Genet Res . 52 (2): 81–90 . doi : 10.1017/s0016672300027440 . PMID 3209067 . 
  8. ↑ Tommasini, Steven M.; Nasser, Philip; Hu, Bin; Jepsen, Karl J. (2007). "La coadaptación biológica de rasgos morfológicos y de composición contribuye a la funcionalidad mecánica y la fragilidad esquelética" . Journal of Bone and Mineral Research . 23 (2): 236– 246. doi : 10.1359/jbmr.071014 . PMC 2665697. PMID 17922614 .  
  9. ↑ Petzold, Jacquelyn; Marsat, Gary; Smith, G. Troy (2016). "Coadaptación de descargas de órganos eléctricos y chirridos en peces cuchillo fantasma sudamericanos (Apteronotidae)" . Journal of Physiology-Paris . 110 (2): 200– 215. doi : 10.1016/j.jphysparis.2016.10.005 . PMC 5408315. PMID 27989653 .  
  10. ↑ Kölliker, Mathias; Brodie III, Edmund D.; Moore, Allen J. (2005). "La coadaptación de la oferta parental y la demanda de la descendencia" ( PDF) . The American Naturalist . 166 (4): 506– 516. Bibcode : 2005ANat..166..506K . doi : 10.1086/491687 . PMID 16224706. S2CID 19036695 .  
  11. ↑ Lucass, Carsten; Fresneau, Nolwenn; Eens, Marcel; Müller, Wendt (2016). "Roles sexuales en el cuidado del nido: cómo la asimetría de la información contribuye a la coadaptación entre padres e hijos" . Ecology and Evolution . 6 (6): 1825– 33. Bibcode : 2016EcoEv...6.1825L . doi : 10.1002/ece3.1976 . PMC 4759049. PMID 26929817 .  
  12. ↑ Winfree, Rachael (1999-09-01). "Cucos, tordos y la persistencia del parasitismo de cría" . Trends in Ecology & Evolution . 14 (9): 338– 343. doi : 10.1016/S0169-5347(99)01643-2 . ​​ISSN 0169-5347 . PMID 10441306 .  
  13. ^ Yang, Canchao; Liang, Wei; Cai, Yan; Shi, Suhua; Takasu, Fugo; Møller, Anders P.; Antónov, Antón; Fossøy, Frode; Moksnes, Arne; Røskaft, Eivin; Stokke, Bård G. (26 de mayo de 2010). "Coevolución en acción: selección disruptiva del color del huevo en un parásito de cría de aves y su huésped" . MÁS UNO . 5 (5) e10816. Código Bib : 2010PLoSO...510816Y . doi : 10.1371/journal.pone.0010816 . ISSN 1932-6203 . PMC 2877083 . PMID 20520815 .   
  14. ↑ Spottiswoode, Claire N.; Stevens, Martin (2011-04-13). "Cómo evadir un parásito de cría coevolutivo: discriminación de huevos versus variabilidad de huevos como defensas del huésped" . Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences . 278 (1724): 3566– 3573. doi : 10.1098/rspb.2011.0401 . PMC 3189372. PMID 21490019 .  
  15. ↑ Colombelli-Négrel, Diane; Hauber, Mark E.; Robertson, Jeremy; Sulloway, Frank J.; Hoi, Herbert; Griggio, Matteo; Kleindorfer, Sonia (2012-11-20). "El aprendizaje embrionario de contraseñas vocales en los maluros soberbios revela polluelos de cuco intrusos" . Current Biology . 22 (22): 2155– 2160. Bibcode : 2012CBio...22.2155C . doi : 10.1016/j.cub.2012.09.025 . ISSN 0960-9822 . PMID 23142041 .  
  16. ↑ Wang, Wei; Van Deelen, Timothy; Wei, Fuwen; Li, Sheng; Wang, Luping (16 de julio de 2025). " La pérdida y fragmentación del hábitat antropogénico puede alterar el progreso coevolutivo según se examina en un modelo de parasitismo de cría" . Ecology and Evolution . 15 (7) e71721. doi : 10.1002/ece3.71721 . ISSN 2045-7758 . PMC 12264393. PMID 40671722 .   
  17. ↑ Huey RB, Bennett AF (septiembre de 1987). "Estudios filogenéticos de coadaptación: temperaturas preferidas frente a temperaturas de rendimiento óptimo de los lagartos". Evolution . 41 (5): 1098– 1115. doi : 10.1111/j.1558-5646.1987.tb05879.x . PMID 28563407 . 
  • Entrada de coadaptación en un diccionario sobre evolución .