Articulo de referencia

Presión evolutiva

La presión evolutiva , la presión selectiva o la presión de selección son ejercidas por factores que reducen o aumentan el éxito reproductivo en una parte de una población, impu...

La presión evolutiva , la presión selectiva o la presión de selección son ejercidas por factores que reducen o aumentan el éxito reproductivo en una parte de una población, impulsando así la selección natural . [ 1 ] Es una descripción cuantitativa de la magnitud del cambio que se produce en los procesos investigados por la biología evolutiva , pero el concepto formal suele extenderse a otras áreas de investigación.

En genética de poblaciones , la presión selectiva se suele expresar como un coeficiente de selección .

Presión selectiva de los aminoácidos

Se ha demostrado que someter un gen de biosíntesis de aminoácidos como el gen HIS4 a presión selectiva de aminoácidos en levaduras provoca un aumento en la expresión de genes adyacentes, lo cual se debe a la corregulación transcripcional de dos genes adyacentes en eucariotas . [ 2 ]

Resistencia a los antibióticos

La resistencia a los medicamentos en las bacterias es un ejemplo de resultado de la selección natural . Cuando se usa un medicamento en una especie de bacteria, aquellas que no pueden resistir mueren y no producen descendencia, mientras que las que sobreviven potencialmente transmiten el gen de resistencia a la siguiente generación (transmisión génica vertical). El gen de resistencia también puede transmitirse de una bacteria a otra de una especie diferente (transmisión génica horizontal). Debido a esto, la resistencia a los medicamentos aumenta con el paso de las generaciones. Por ejemplo, en los hospitales, se crean entornos donde patógenos como C. difficile han desarrollado resistencia a los antibióticos. [ 3 ] La resistencia a los antibióticos se agrava por el mal uso de los mismos. La resistencia a los antibióticos se fomenta cuando se usan para tratar enfermedades no bacterianas y cuando no se usan durante el tiempo o en la dosis prescrita. [ 4 ] La resistencia a los antibióticos puede surgir de la variación genética preexistente en una población o de mutaciones de novo en la población. Cualquiera de las dos vías podría conducir a la resistencia a los antibióticos, lo que puede ser una forma de rescate evolutivo .

Infecciones nosocomiales

Clostridioides difficile , una especie de bacteria grampositiva que habita el intestino de los mamíferos, ejemplifica un tipo de bacteria que es una causa importante de muerte por infecciones nosocomiales. [ 3 ]

Cuando las poblaciones de flora intestinal simbiótica se ven alteradas (por ejemplo, por antibióticos ), uno se vuelve más vulnerable a los patógenos. La rápida evolución de la resistencia a los antibióticos ejerce una enorme presión selectiva sobre los alelos ventajosos de resistencia que se transmiten a las generaciones futuras. La hipótesis de la Reina Roja muestra que la carrera armamentística evolutiva entre bacterias patógenas y humanos es una batalla constante por obtener ventajas evolutivas para superarse mutuamente. La carrera armamentística evolutiva entre los factores de virulencia de las bacterias, que evolucionan rápidamente, y las prácticas de tratamiento de la medicina moderna exige que los biólogos evolutivos comprendan los mecanismos de resistencia en estas bacterias patógenas, especialmente considerando el creciente número de pacientes hospitalizados infectados. Los factores de virulencia evolucionados representan una amenaza para los pacientes en hospitales, que están inmunocomprometidos debido a enfermedades o tratamientos con antibióticos. Los factores de virulencia son las características que las bacterias evolucionadas han desarrollado para aumentar su patogenicidad. Uno de los factores de virulencia de C. difficile que constituye en gran medida su resistencia a los antibióticos son sus toxinas: la enterotoxina TcdA y la citotoxina TcdB. [ 5 ] Las toxinas producen esporas que son difíciles de inactivar y eliminar del ambiente. Esto es especialmente cierto en los hospitales, donde la habitación de un paciente infectado puede contener esporas hasta por 20 semanas. [ 6 ] Combatir la amenaza de la rápida propagación de las ICD depende, por lo tanto, de las prácticas de saneamiento hospitalario que eliminan las esporas del ambiente. Un estudio publicado en el American Journal of Gastroenterology encontró que para controlar la propagación de las ICD el uso de guantes, la higiene de manos, los termómetros desechables y la desinfección del ambiente son prácticas necesarias en los centros de salud. [ 7 ] La virulencia de este patógeno es notable y puede requerir un cambio radical en los enfoques de saneamiento utilizados en los hospitales para controlar los brotes de ICD.

Selección natural en los humanos

El parásito de la malaria puede ejercer una presión selectiva sobre las poblaciones humanas. Esta presión ha llevado a la selección natural de eritrocitos portadores de la mutación del gen de la hemoglobina falciforme ( Hb S), causante de la anemia falciforme , en áreas donde la malaria representa un grave problema de salud, ya que esta condición confiere cierta resistencia a esta enfermedad infecciosa. [ 8 ]

Resistencia a herbicidas y pesticidas

Al igual que ocurre con el desarrollo de la resistencia a los antibióticos en las bacterias, la resistencia a los pesticidas y herbicidas ha comenzado a aparecer en los productos químicos agrícolas de uso común . Por ejemplo:

  • En Estados Unidos, algunos estudios han demostrado que las moscas de la fruta que infestan los naranjales se estaban volviendo resistentes al malatión , un pesticida utilizado para matarlas.
  • En Hawái y Japón, la polilla del repollo desarrolló resistencia a Bacillus thuringiensis , que se utiliza en varios cultivos comerciales, incluido el maíz Bt , aproximadamente tres años después de que comenzara a utilizarse de forma intensiva.
  • En Inglaterra, las ratas de ciertas zonas han desarrollado una resistencia tan fuerte al veneno para ratas que pueden consumir hasta cinco veces más que las ratas normales sin morir.
  • En algunos lugares, el DDT ya no es eficaz para controlar los mosquitos que transmiten la malaria , un hecho que ha contribuido al resurgimiento de la enfermedad.
  • En el sur de Estados Unidos, la maleza Amaranthus palmeri , que interfiere con la producción de algodón, ha desarrollado una resistencia generalizada al herbicida glifosato .
  • En el mar Báltico , la disminución de la salinidad ha favorecido la aparición de una nueva especie de alga parda, Fucus radicans . [ 9 ]

Los humanos ejercen presión evolutiva

La actividad humana puede provocar cambios no deseados en el medio ambiente. Esta actividad puede tener un efecto negativo en una población determinada, causando la muerte de muchos individuos por no estar adaptados a esta nueva presión. Los individuos mejor adaptados sobrevivirán y se reproducirán a un ritmo mayor que aquellos que se encuentren en desventaja. Esto ocurre a lo largo de muchas generaciones hasta que la población en su conjunto esté mejor adaptada a la presión. [ 1 ] Se trata de selección natural en acción, pero la presión proviene de actividades humanas como la construcción de carreteras o la caza. [ 10 ] Esto se observa en los ejemplos de golondrinas de acantilado y alces que se muestran a continuación. Sin embargo, no toda actividad humana que genera presión evolutiva ocurre de forma involuntaria. Esto se demuestra en la domesticación del perro y la posterior cría selectiva que dio lugar a las diversas razas conocidas hoy en día.

Serpientes de cascabel

En zonas más densamente pobladas y con mayor tráfico, se han reportado cada vez más casos de serpientes de cascabel que no emiten sonido. Este fenómeno se atribuye comúnmente a la presión selectiva ejercida por los humanos, quienes a menudo matan a las serpientes al descubrirlas. [ 11 ] Es más probable que las serpientes que no emiten sonido pasen desapercibidas, por lo que sobreviven y se reproducen, y sus crías, al igual que ellas, tienen menos probabilidades de hacerlo.

Golondrinas de acantilado

Las poblaciones de golondrinas de acantilado en Nebraska han mostrado cambios morfológicos en sus alas después de muchos años viviendo cerca de carreteras. [ 10 ] Al recopilar datos durante más de 30 años, los investigadores notaron una disminución en la envergadura de las poblaciones de golondrinas vivas, al tiempo que observaron una disminución en el número de golondrinas de acantilado muertas por el paso de automóviles. Estas golondrinas de acantilado muertas por el paso de automóviles mostraron una envergadura mayor que la población en general. Se demostró que factores de confusión como el uso de las carreteras, el tamaño de los automóviles y el tamaño de la población no tuvieron impacto en el estudio.

Alce

La presión evolutiva impuesta por los humanos también se observa en las poblaciones de alces . [ 12 ] Estos estudios no analizan las diferencias morfológicas, sino las diferencias de comportamiento. Se demostró que los alces machos más rápidos y móviles tenían más probabilidades de ser presa de los cazadores. Los cazadores crean un entorno donde los animales más activos tienen más probabilidades de sucumbir a la depredación que los menos activos. [ 4 ] Las hembras de alce que sobrevivieron más de dos años, disminuyeron su actividad con el paso de los años, dejando hembras más tímidas con mayores probabilidades de sobrevivir. [ 12 ] Las hembras de alce en un estudio aparte también mostraron diferencias de comportamiento, con las hembras mayores exhibiendo el comportamiento tímido que cabría esperar de esta selección. [ 13 ]

Domesticación del perro

Desde la domesticación de los perros , estos han evolucionado junto con los humanos debido a la presión humana y ambiental. [ 6 ] Esto comenzó con la convivencia de humanos y lobos en la misma área, lo que generó una presión para coexistir que finalmente condujo a su domesticación. La presión evolutiva humana dio lugar a muchas razas diferentes que se adaptaban a las necesidades de la época, ya fuera la protección del ganado o la ayuda en la caza. [ 7 ] La caza y el pastoreo fueron algunas de las primeras razones por las que los humanos seleccionaron artificialmente rasgos que consideraban beneficiosos. [ 8 ] Esta selección artificial no termina ahí, sino que se extiende a la selección humana de ciertos rasgos deseables en los perros domesticados, como el tamaño y el color, incluso si no son necesariamente beneficiosos para el humano de forma tangible. [ 9 ] Una consecuencia no deseada de esta selección es que los perros domesticados también tienden a tener enfermedades hereditarias , dependiendo de la raza específica a la que pertenezcan. [ 14 ]

Véase también

Notas

  1. 1 2 "Selección natural" . evolution.berkeley.edu . Archivado del original el 30-10-2019 . Consultado el 29-11-2017 .
  2. Ali Razaghi; Roger Huerlimann; Leigh Owens; Kirsten Heimann (2015). "Aumento de la expresión y secreción de hIFNγ recombinante mediante la presión selectiva inducida por la privación de aminoácidos en el gen HIS4 adyacente en Pichia pastoris" (PDF) . European Pharmaceutical Journal . 62 (2): 43– 50. doi : 10.1515/afpuc-2015-0031 .
  3. 1 2 Dawson LF, Valiente E., Wren BW (2009). " Clostridio difficile : un patógeno problemático y en continua evolución. Infecciones". Genética y Evolución . 9 (6): 1410– 1417. doi : 10.1016/j.meegid.2009.06.005 . PMID 19539054 . {{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  4. 1 2 Brown, Joel S.; Laundré, John W.; Gurung, Mahesh (1999). "La ecología del miedo: forrajeo óptimo, teoría de juegos e interacciones tróficas" . Journal of Mammalogy . 80 (2): 385– 399. doi : 10.2307/1383287 . JSTOR 1383287 . 
  5. Terrier MCZ, Simonet ML, Bichard P., Frossard JL (2014). "Infecciones recurrentes por Clostridium difficile : La importancia de la microbiota intestinal" . World Journal of Gastroenterology . 20 (23): 7416– 7423. doi : 10.3748/wjg.v20.i23.7416 . PMC 4064086. PMID 24966611 .  {{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  6. 1 2 Wang, Guo-dong; Zhai, Weiwei; Yang, He-chuan; Fan, Ruo-xi; Cao, Xue; Zhong, Li; Wang, Lu; Liu, Fei; Wu, Hong (2013-05-14). "La genómica de la selección en perros y la evolución paralela entre perros y humanos" . Nature Communications . 4 : 1860. Bibcode : 2013NatCo...4.1860W . doi : 10.1038/ncomms2814 . PMID 23673645 . 
  7. 1 2 Ostrander, Elaine A; Galibert, Francis; Patterson, Donald F (2000-03-01). "La genética canina alcanza la madurez". Trends in Genetics . 16 (3): 117– 124. doi : 10.1016/S0168-9525(99)01958-7 . PMID 10689352 . 
  8. 1 2 Parker, Heidi G.; Dreger, Dayna L.; Rimbault, Maud; Davis, Brian W.; Mullen, Alexandra B.; Carpintero-Ramirez, Gretchen; Ostrander, Elaine A. (2017-04-25). "Análisis genómicos revelan la influencia del origen geográfico, la migración y la hibridación en el desarrollo de las razas de perros modernas" . Cell Reports . 19 (4): 697– 708. doi : 10.1016/j.celrep.2017.03.079 . ISSN 2211-1247 . PMC 5492993. PMID 28445722 .   
  9. 1 2 Lindblad-Toh, Kerstin; miembros, Broad Sequencing Platform; Wade, Claire M.; Mikkelsen, Tarjei S.; Karlsson, Elinor K.; Jaffe, David B.; Kamal, Michael; Clamp, Michele; Chang, Jean L. (diciembre de 2005). "Secuencia del genoma, análisis comparativo y estructura de haplotipos del perro doméstico" . Nature . 438 (7069): 803– 819. Bibcode : 2005Natur.438..803L . doi : 10.1038/nature04338 . ISSN 1476-4687 . PMID 16341006 .  
  10. 1 2 Brown, Charles R.; Bomberger Brown, Mary (18 de marzo de 2013). "¿Dónde se han ido todos los animales atropellados?" . Current Biology . 23 (6): R233– R234. Bibcode : 2013CBio...23.R233B . doi : 10.1016/j.cub.2013.02.023 . PMID 23518051 . 
  11. Jim Herron Zamora (24 de junio de 2011). "El peligro de las serpientes de cascabel aumenta a medida que más serpientes atacan sin previo aviso" . The San Francisco Chronicle . Archivado del original el 10 de junio de 2010. Consultado el 4 de mayo de 2019 .
  12. 1 2 Ciuti, Simone; Muhly, Tyler B.; Paton, Dale G.; McDevitt, Allan D.; Musiani, Marco; Boyce, Mark S. (2012-11-07). "Selección humana de rasgos de comportamiento de alces en un paisaje de miedo" . Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences . 279 (1746): 4407– 4416. doi : 10.1098 / rspb.2012.1483 . ISSN 0962-8452 . PMC 3479801. PMID 22951744 .   
  13. Thurfjell, Henrik; Ciuti, Simone; Boyce, Mark S. (2017-06-14). "Aprendiendo de los errores de otros: cómo las hembras de alce (Cervus elaphus) ajustan su comportamiento con la edad para evitar a los cazadores" . PLOS ONE . 12 (6) e0178082. Bibcode : 2017PLoSO..1278082T . doi : 10.1371/ journal.pone.0178082 . ISSN 1932-6203 . PMC 5470680. PMID 28614406 .   
  14. Sargan, David R. (2004-06-01). "IDID: Enfermedades hereditarias en perros: información basada en la web sobre genética de enfermedades hereditarias caninas". Genoma de mamíferos . 15 (6): 503– 506. doi : 10.1007/s00335-004-3047-z . ISSN 0938-8990 . PMID 15181542 . S2CID 19306779 .