¿Qué es la evolución?

Se le conoce como evolución al proceso en el cuál los seres vivos cambian sus características a los largo del tiempo, debido principalmente a mutaciones en el genoma de cada especie, los individuos con las características que mejor se adapten a su ambiente son los que prevalecen y se reproducen (a esto se le llama selección natural), esto se puede ver en varias especies que tienen variantes unas de otras solo por existir en lugares con condiciones diferentes.

Este concepto también sostiene que todas las especies provienen de un ancestro común, esto provoca que algunas especies tengan parentescos con otras, en mayor o menor medida (claro ejemplo entre el humano y el simio), con el estudio de la descendencia y el genoma de cada especie se puede medir que especies tienen mayores parentescos con otras y comparar, tal como se mostrará más adelante.

Imagen

Presentación del problema

Como demostración para este tema compararemos los genomas de un oso panda (Ailuropoda melanoleuca), un panda rojo (Ailurus fulgens), y un mapache común (Procyon lotor) para ver que tan similares son sus genomas, y también como subobjetivo ver si el panda rojo está más emparentado con los osos panda o con los mapaches.

Importamos las secuencias de cada uno

Utilizaremos el gen ATP6 para nuestro caso, este gen codifica la sexta subunidad de ATP sintasa F0, importamos las secuencias de mapache, panda rojo y panda respectivamente.

ATP6_M <- readAAStringSet(file='ATP6_mapache.fa')
ATP6_PR <- readAAStringSet(file='ATP6_PandaRojo.fa')
ATP6_P <- readAAStringSet(file='ATP6_panda.fa')

Imprimimos las secuencias

ATP6_M

## AAStringSet object of length 1:
##     width seq                                               names               
## [1]   226 MNENLFSSFTTPTMMGLPLIILI...FAVALIQAYVFTLLVSLYLHDNT ref|YP_001096033....

ATP6_PR

## AAStringSet object of length 1:
##     width seq                                               names               
## [1]   226 MNENLFASFTTPTLMGLPIVILI...FAVALIQAYVFTLLVSLYLHDNT ref|YP_002120638....

ATP6_P

## AAStringSet object of length 1:
##     width seq                                               names               
## [1]   226 MNENLFASFTTPMMMGVPIVVLI...LAVALIQAYVFTLLVSLYLHDNT ref|YP_001249289....

Definimos los alineamientos

Mapache vs Panda, Mapache vs Panda Rojo, Panda Rojo vs Panda respectivamente.

MvP<- pairwiseAlignment(ATP6_M, ATP6_P, type='global')
MvPR<- pairwiseAlignment(ATP6_M, ATP6_PR, type='global')
PRvP<- pairwiseAlignment(ATP6_PR, ATP6_P, type='global')

Imprimimos los resultados

Mapache vs Panda

print(MvP)

## Global PairwiseAlignmentsSingleSubject (1 of 1)
## pattern: MNENLFSSFTTPTMMGLPLIILITMAPSILFPSP...FIILTLLTILEFAVALIQAYVFTLLVSLYLHDNT
## subject: MNENLFASFTTPMMMGVPIVVLIIIFPSILFPSP...FIILILLTILELAVALIQAYVFTLLVSLYLHDNT
## score: 656.3477

compareStrings(MvP)

## [1] "MNENLF?SFTTP?MMG?P???LI???PSILFPSP?RLINNR????QQWLI?LVSK?MLSIHN?KGQTWALML?SLILFIGSTNLLGLLPHSFTPTTQLSMNLGMAIPLWAGTV??GFR?KTK?SLAHFLPQGTPLPLIPMLVIIETISLFIQP?ALAVRLTANITAGHLLIHLIGGATL?L??IN??TALITFIIL?LLTILE?AVALIQAYVFTLLVSLYLHDNT"

pid(MvP)

## [1] 86.72566

Imprimimos los resultados

Mapache vs Panda Rojo

print(MvPR)

## Global PairwiseAlignmentsSingleSubject (1 of 1)
## pattern: MNENLFSSFTTPTMMGLPLIILITMAPSILFPSP...FIILTLLTILEFAVALIQAYVFTLLVSLYLHDNT
## subject: MNENLFASFTTPTLMGLPIVILIIMLPSILFPSS...FIILVLLTILEFAVALIQAYVFTLLVSLYLHDNT
## score: 656.3478

compareStrings(MvPR)

## [1] "MNENLF?SFTTPT?MGLP??ILI?M?PSILFPS??RL?NNR?ISIQQWL??L?SKQMLS?HN??GQ?WALML?SLILFIGSTNLLGLLPHSFTPTTQLSMNLGMAIPLWAGTV??GFRYKTK?SLAHFLPQGTP??LIPMLVIIETISLFIQPMALAVRLTANITAGHLLIHLIGGATL?L??I???TALITFIIL?LLTILEFAVALIQAYVFTLLVSLYLHDNT"

pid(MvPR)

## [1] 86.72566

Imprimimos los resultados

Panda Rojo vs Panda

print(PRvP)

## Global PairwiseAlignmentsSingleSubject (1 of 1)
## pattern: MNENLFASFTTPTLMGLPIVILIIMLPSILFPSS...FIILVLLTILEFAVALIQAYVFTLLVSLYLHDNT
## subject: MNENLFASFTTPMMMGVPIVVLIIIFPSILFPSP...FIILILLTILELAVALIQAYVFTLLVSLYLHDNT
## score: 687.9758

compareStrings(PRvP)

## [1] "MNENLFASFTTP??MG?PIV?LII??PSILFPS?NRL?NNRL???QQWL??L?SK?MLS?HNY?GQ?WALMLMSLILFIGSTNLLGLLPHSFTPTTQLSMNLGMAIPLWAGTVV?GFR?KTKASLAHFLPQGTP??LIPMLVIIETISLFIQP?ALAVRLTANITAGHLLIHLIGGATLVLMNI??VTALITFIIL?LLTILE?AVALIQAYVFTLLVSLYLHDNT"

pid(PRvP)

## [1] 88.0531

Conclusión

Viendo los resultados vemos que el gen es bastante similar entre los 3 animales, con un porcentaje de coincidencia (Última línea de output de cada comparación) cercano al 90%, aún así, al comparar el gen de Panda Rojo y el de Panda, vemos que el porcentaje de coincidencia es ligeramente mayor, entre Mapache y Panda Rojo se obtuvo un 86.73%, mientras que entre Panda Rojo y Panda se obtuvo un 88.05% de coincidencia, la diferencia no es muy grande, pero podríamos decir que el Panda Rojo está más emparentado con los Pandas que con los Mapaches comúnes.

Además, logramos mostrar como la evolución se ve en las secuencias al ser tan similares entre estas especies, podría incluso investigarse el hecho de si hay algún ancestro en común entre ellos.

Referencias

Sobre el concepto de evolución: https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Evolucion

Gen ATP6 de mapache: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/4924859

Gen ATP6 de panda rojo: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/6741561

Gen ATP6 de oso panda: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/5179731