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Los virus y el origen de la vida
“La historia de la Vida no es la historia de
las especies ni la de los genomas, sino la d...
METABOLISMO
A
B C
D
Energía
(ATP)
Degradación Síntesis
A
Gradiente
solar
Energía
(hν)
+ΔS
Síntesis
Materia
inorgánica
Mate...
LA ESTRUCTURA COMPLEJA SOPORTA LA FUNCIÓN METABÓLICA
1000nm ≈500nm ≤ 300nm
Rickettsias ArqueasMicobacterias Virus tradicio...
© J.M. Echevarría, 2011
TIPO
VARIANTE
IDENTIDAD
Conservación
Variación
EVOLUCIÓN
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Mutación
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ANIMALES
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Pseudovirus y Metavirus
ADN pol RT
H Temin D Baltimore
1975
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GENOTIPO FENOTIPO
Frecuencia de error (mutación)
1/10.000 millones (10-10)
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Reordenamiento
de genes
CONJUGACIÓN
(H1)
(N1)
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Linaje porcino
Linaje aviar
Linaje humano
SEXO
© J.M. Echevarría, 2009
+ΔS
“Un ser vivo (terrestre) es un ente poseedor de un genoma
que: 1. Está constituido por un ácido nucleíco; 2. Es capaz
de m...
Clasificación de los seres vivos por
comparación de genomas
• Comparación de secuencias de genes
estructurales comunes
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Habilidad replicativa ancestral (??)
ADN polimerasa RTADN polimerasa A
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FILOGENIA DE LAS ...
Solanum tuberosum
· Virus ARN que no fabricaban partículas ni parecían
expresar proteínas propias
· Actividad ARN polimerasa dependiente de ...
VIROIDES = RIBOZIMAS
Participan en la catálisis de su propia replicación, funcionando a la
vez como un genoma y un enzima ...
ESTRUCTURAS ASOCIATIVAS
Lynn Margulis
Las mitocondrias poseen un genoma propio y
mantienen sus propios linajes evolutivos
¿GENOMAS
ASOCIATIVOS?
SUBMUNDO DE LA
RETROTRANSCRIPCIÓN
DESOXIVIRUS
EUKARYOTA
BACTERIA
β-PROTEOBACTERIA
(¿extintas?)
ARCHA...
Integración de genomas
en el genoma celular
BACTERIAS
Fagos temperados (lisogenia)
ANIMALES
Retrovirus, Hepadnavirus,
Papi...
Replicación del
cromosoma
Activación
Retrovirus endógenos
Peyton Rous
RT vírica
(ARN pol celular)
ARN vírico
Traducción
In...
RETROTRANSPOSONES
DUPLICACIÓN Y TRANSPOSICIÓN DE
GENES
Transcripción (ARN pol celular)
Trascripción inversa
Inserción múlt...
DUPLICACIÓN
DE GENES
Construcción
de sinapsis en
el neocórtex
A B C
RTP
(genoma vírico)
Gerbo “ratonizado”
Activación
Virus endógeno
TRANSFERENCIA HORIZONTAL
DE GENES
Gen celular
adyacente
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RECOMBINACIÓN ILEGÍTIMA
Adquisición de genes víricos por mediación de los RTPs
Secuencias de ADN complementarias al
gen de...
INTRONES
La huella del ancestro
1993
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Intrón Intrón ExónExónExón
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Pr...
Igual que nosotros trazamos
nuestros árboles familiares, de
padres a abuelos y hacia atrás en
el tiempo, así Richard Dawki...
Virus Origen de la Vida. Club Sicomoro
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Virus Origen de la Vida. Club Sicomoro

Presentación de José Manuel Echevarría en el Club Sicomoro el día 22/09/2017; donde reflexiona sobre la naturaleza de los virus y su papel en la evolución de la vida en la Tierra

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Virus Origen de la Vida. Club Sicomoro

  1. 1. Los virus y el origen de la vida “La historia de la Vida no es la historia de las especies ni la de los genomas, sino la de los ácidos nucleicos” Clinton Richard Dawkins, en El Gen Egoísta (1976) ¿Qué son? José Manuel Echevarría Mayo Fundación Sicomoro, 22 de septiembre de 2017
  2. 2. METABOLISMO A B C D Energía (ATP) Degradación Síntesis A Gradiente solar Energía (hν) +ΔS Síntesis Materia inorgánica Materia orgánica Energía (Q) SOL Energía (Q) En un sistema cerrado que experimenta un proceso irreversible, la variación de entropía (ΔS) es siempre positiva. En un sistema cerrado, un proceso físico solo sucederá espontáneamente cuando de él se derive un aumento de la entropía del sistema. LA FUNCIÓN METABÓLICA DEFINE A LOS SERES VIVOS 1944
  3. 3. LA ESTRUCTURA COMPLEJA SOPORTA LA FUNCIÓN METABÓLICA 1000nm ≈500nm ≤ 300nm Rickettsias ArqueasMicobacterias Virus tradicionales 1882 18891909 Micoplasmas 1898 1977 1935 Virus gigantes 2003 2013
  4. 4. © J.M. Echevarría, 2011 TIPO VARIANTE IDENTIDAD Conservación Variación EVOLUCIÓN DIVERSIDAD Mutación Recombinación Selección 1859 VA + HV + PS + AR ES + EX
  5. 5. C A A G T A C C T A A G A T T G T T A T G G A T T C T A A C C A A U A C C U A A G A U U G ARN mensajero L Q S M N ARN polimerasa Traducción Ribosoma Transcripción ARN r ARNt Proteína C A A G T A C C T A A G A T T G T T A T G G A T T C T A A C ADN polimerasa (girasa + helicasa) G T T A T G G A T T C T A A C ADN polimerasa (polimerasa + exonucleasa + ligasa) C A A G T A C C T A A G A T T G T T A T G G A T T C T A A C REPLICACIÓN LAS REPLICASAS EXPRESIÓN GÉNICA DEL GENOTIPO AL FENOTIPO 1959 LA IDENTIDAD Y SU CONSERVACIÓN
  6. 6. LA RETROTRANSCRIPCIÓN ANIMALES Retrovirus HONGOS Pseudovirus y Metavirus ADN pol RT H Temin D Baltimore 1975 R Dulbecco
  7. 7. Tipo Variante ADN pol ADN molde ADN copia GENOTIPO FENOTIPO Frecuencia de error (mutación) 1/10.000 millones (10-10) M U T A C I Ó N Sanjuán R et al. J Virol 2010; 9733-9748 LA GENERACIÓN DE DIVERSIDAD
  8. 8. RECOMBINACIÓN Reordenamiento de genes CONJUGACIÓN (H1) (N1) P Linaje porcino Linaje aviar Linaje humano SEXO
  9. 9. © J.M. Echevarría, 2009 +ΔS
  10. 10. “Un ser vivo (terrestre) es un ente poseedor de un genoma que: 1. Está constituido por un ácido nucleíco; 2. Es capaz de mantener su identidad y un linaje evolutivo propio; 3. Evoluciona en interacción permanente con los genomas de otros seres afines cuyos mensajes son semejantes al suyo; y 4. Participa en el ciclo de la energía contribuyendo a aumentar la entropía del universo como consecuencia de su expresión”
  11. 11. Clasificación de los seres vivos por comparación de genomas • Comparación de secuencias de genes estructurales comunes • Comparación de secuencias de ADN mitocondrial X X X?
  12. 12. Habilidad replicativa ancestral (??) ADN polimerasa RTADN polimerasa A ADN polimerasa B ADN polimerasa C FILOGENIA DE LAS ADN POLIMERASAS Mitocondrias y Alfa-proteobacterias Bacterias, clamidias y micoplasmas Arqueas Eucariotas
  13. 13. Solanum tuberosum
  14. 14. · Virus ARN que no fabricaban partículas ni parecían expresar proteínas propias · Actividad ARN polimerasa dependiente de ARN ausente en las células infectadas · ARNs circulares, muy pequeños, cerrados covalentemente y plegados en forma de varilla o estrella 1970s VIROIDES Ahusado del tubérculo de Solanum tuberosum
  15. 15. VIROIDES = RIBOZIMAS Participan en la catálisis de su propia replicación, funcionando a la vez como un genoma y un enzima (ribozimas o ARNs autocatalíticos) 1980s Thomas Cech Sidney Altman 1 9 8 9
  16. 16. ESTRUCTURAS ASOCIATIVAS Lynn Margulis Las mitocondrias poseen un genoma propio y mantienen sus propios linajes evolutivos
  17. 17. ¿GENOMAS ASOCIATIVOS? SUBMUNDO DE LA RETROTRANSCRIPCIÓN DESOXIVIRUS EUKARYOTA BACTERIA β-PROTEOBACTERIA (¿extintas?) ARCHAEA LUCA (Last Universal Common Ancestor) α-PROTEOBACTERIA “MITOCONDRIAS” LIBRES MUNDO ANCESTRAL DE ARN MUNDO MODERNO DE ADN
  18. 18. Integración de genomas en el genoma celular BACTERIAS Fagos temperados (lisogenia) ANIMALES Retrovirus, Hepadnavirus, Papillomavirus, Polyomavirus HONGOS Pseudovirus y Metavirus VEGETALES Caulimovirus PLÁSMIDOS BACTERIANOS ADN pol B plasmídica ADN pol C bacteriana Plásmido libre Plásmido críptico Plásmido libre Plásmido libre
  19. 19. Replicación del cromosoma Activación Retrovirus endógenos Peyton Rous RT vírica (ARN pol celular) ARN vírico Traducción Infección (ADN pol celular)
  20. 20. RETROTRANSPOSONES DUPLICACIÓN Y TRANSPOSICIÓN DE GENES Transcripción (ARN pol celular) Trascripción inversa Inserción múltiple (amplificación) ARN ADN Barbara McClintock Traducción RT 1983
  21. 21. DUPLICACIÓN DE GENES Construcción de sinapsis en el neocórtex A B C
  22. 22. RTP (genoma vírico) Gerbo “ratonizado” Activación Virus endógeno TRANSFERENCIA HORIZONTAL DE GENES Gen celular adyacente Infección Integración
  23. 23. RECOMBINACIÓN ILEGÍTIMA Adquisición de genes víricos por mediación de los RTPs Secuencias de ADN complementarias al gen de la glicoproteína de superficie del virus de la coriomeningitis linfocitaria (LCMV GP) integradas en el cromosoma 10 de células de ratón (línea MC57G) a 3’ de un RTP (INT) cuya RT copió en ADN el gen ARN vírico y lo integró en el cromosoma junto con el propio RTP. Secuencias de ADN homólogas de genes de virus ARN no RT establemente incorporadas a cromosomas de hongos y animales.
  24. 24. INTRONES La huella del ancestro 1993 5’ 5’ 3’ 3’ Intrón Intrón Intrón Intrón ExónExónExón ExónExón Exón 5’ 3’ Gen (ADN) Precursor del ARN mensajero (ARN) ARN mensajero Transcripción Empalme del ARN (“splicing”) Micro-ARN Regulación de expresión ARN ? +
  25. 25. Igual que nosotros trazamos nuestros árboles familiares, de padres a abuelos y hacia atrás en el tiempo, así Richard Dawkins traza nuestra genealogía hasta el origen de la Vida. Esa es en gran medida nuestra propia historia, y sorprende que muchas personas por lo demás cultas sean tan poco conscientes de ella. Amazon.com 2004

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