La interferencia clonal es un fenómeno de la biología evolutiva, relacionado con la genética de poblaciones de organismos con un desequilibrio de ligamiento significativo , especialmente los organismos que se reproducen asexualmente . La idea de la interferencia clonal fue introducida por el genetista estadounidense Hermann Joseph Muller en 1932. [1] Explica por qué las mutaciones beneficiosaspuede llevar mucho tiempo fijarse o incluso desaparecer en poblaciones que se reproducen asexualmente. Como sugiere el nombre, la interferencia clonal se produce en un linaje asexual ("clon") con una mutación beneficiosa. Es probable que esta mutación se arregle si ocurriera sola, pero es posible que no se arregle, o incluso se pierda, si surge otro linaje de mutación beneficiosa en la misma población; los múltiples clones interfieren entre sí.
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/5/5f/Evolsex-dia2a.svg/250px-Evolsex-dia2a.svg.png)
Mecanismo de interferencia clonal
Siempre que surge una mutación beneficiosa en una población, por ejemplo la mutación A, el portador de la mutación obtiene una mayor aptitud en comparación con los miembros de la población sin la mutación A por medio de la selección natural . En ausencia de recombinación genética (es decir, en organismos que se reproducen asexualmente), esta mutación beneficiosa solo está presente en los clones de la célula en la que surgió la mutación. Debido a esto, la frecuencia relativa de la mutación A solo aumenta lentamente con el tiempo. En poblaciones grandes que se reproducen asexualmente, puede pasar mucho tiempo antes de que se fije la mutación. En este momento, otra mutación beneficiosa, por ejemplo la mutación B, puede surgir de forma independiente en otro individuo de la población. La mutación B también aumenta la aptitud del portador. En este contexto, la mutación A a menudo se denomina "mutación original", mientras que la mutación B se denomina mutación "alternativa" o "interferente".
En las poblaciones que se reproducen sexualmente, ambos portadores de las mutaciones A y B tienen una mayor aptitud y, por lo tanto, una mayor probabilidad de sobrevivir y producir descendencia. Cuando un portador de la mutación A produce descendencia con un portador de la mutación B, puede surgir el genotipo AB más adecuado. Los individuos con genotipo AB nuevamente tienen una mayor aptitud y, por lo tanto, es probable que produzcan más descendencia, asumiendo que no hay interacción negativa entre las dos mutaciones. De esta manera, la frecuencia relativa de ambas mutaciones A y B puede aumentar rápidamente y ambas pueden fijarse simultáneamente en la población. Esto permite que la evolución avance más rápidamente, un fenómeno conocido como efecto Hill-Robertson .
Por el contrario, en poblaciones que se reproducen asexualmente, las mutaciones beneficiosas A y B no pueden combinarse (fácilmente) en un solo genotipo AB más adecuado debido a la ausencia de la recombinación genética. Por tanto, los portadores de la mutación A y los portadores de la mutación B competirán entre sí. Esto normalmente conduce a la pérdida de uno de ellos, [2] lo que confirma que el destino de una mutación ventajosa puede ser determinado por otras mutaciones presentes en la misma población. [3]
Implicaciones de la interferencia clonal en la adaptabilidad
Cuando Muller introdujo el fenómeno de la interferencia clonal, lo utilizó para explicar por qué evolucionó la reproducción sexual. Razonó que la pérdida de mutaciones beneficiosas debido a la interferencia clonal inhibe la adaptabilidad de las especies que se reproducen asexualmente. El sexo y otras estrategias reproductivas que implican recombinación serían, por tanto, ventajosas desde el punto de vista evolutivo según Muller. [1] Sin embargo, desde la década de 1970, los biólogos han demostrado que las estrategias de reproducción asexual y sexual producen la misma tasa de adaptabilidad evolutiva. Esto tiene que ver con el hecho de que la interferencia clonal también influye en otra parte de la estrategia reproductiva de una población, a saber, la tasa de mutación.
La interferencia clonal no solo juega un papel en la fijación de mutaciones en el ADN cromosómico, sino que también influye en la estabilidad o persistencia del ADN extracromosómico en forma de plásmidos . [4] Los plásmidos a menudo portan genes que codifican rasgos como la resistencia a los antibióticos. Debido a esto, las bacterias pueden volverse resistentes a los antibióticos en ausencia de genes que codifiquen este rasgo en su ADN cromosómico. Sin embargo, los plásmidos no siempre se adaptan a su célula huésped, lo que a menudo resulta en la pérdida del plásmido durante la división celular . De esta forma, la frecuencia relativa de portadores de este plásmido en una población puede disminuir. Sin embargo, también en estos plásmidos pueden producirse mutaciones que provoquen una competencia entre los portadores de los plásmidos. Debido a esta competencia, los plásmidos más estables eventualmente serán seleccionados y su frecuencia dentro de la población aumentará. De esta manera, la interferencia clonal influye en la dinámica evolutiva de la adaptación plásmido-huésped, lo que resulta en una estabilización más rápida de los plásmidos en una población.
Implicaciones y aplicaciones clínicas
El fenómeno de la interferencia clonal también ocurre en el cáncer y células pre-cáncer linajes dentro de un paciente. [5] La heterogeneidad encontrada en las células de tumores cancerígenos implica competencia entre subpoblaciones de células en el tumor, por lo tanto, interferencia clonal. [6] Por lo tanto, la dinámica de la población dentro de los linajes del cáncer es cada vez más importante en la investigación clínica sobre los tratamientos del cáncer. [7] Además, el conocimiento sobre el papel de la dinámica de la población y la interferencia clonal, que a menudo resulta en resistencia a los antibióticos, se está teniendo en cuenta en el tratamiento de enfermedades infecciosas con antibióticos.
Ver también
Referencias
- ^ a b Gerrish PJ, Lenski RE (1998), "El destino de las mutaciones beneficiosas en competencia en una población asexual", Mutación y evolución , Springer Holanda, págs. 127-144, doi : 10.1007 / 978-94-011-5210- 5_12 , ISBN 9789401061933
- ^ Imhof M, Schlotterer C (enero de 2001). "Efectos de aptitud de mutaciones ventajosas en la evolución de las poblaciones de Escherichia coli" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 98 (3): 1113–7. doi : 10.1073 / pnas.98.3.1113 . PMC 14717 . PMID 11158603 .
- ^ Lang GI, Rice DP, Hickman MJ, Sodergren E, Weinstock GM, Botstein D, Desai MM (agosto de 2013). "Autostop genético generalizado e interferencia clonal en cuarenta poblaciones de levaduras en evolución" . Naturaleza . 500 (7464): 571–4. doi : 10.1038 / nature12344 . PMC 3758440 . PMID 23873039 .
- ^ Hughes JM, Lohman BK, Deckert GE, Nichols EP, Settles M, Abdo Z, Top EM (31 de agosto de 2012). "El papel de la interferencia clonal en la dinámica evolutiva de la adaptación plásmido-huésped" . mBio . 3 (4): e00077–12. doi : 10.1128 / mBio.00077-12 . PMC 3398533 . PMID 22761390 .
- ^ Baker AM, Graham TA, Wright NA (marzo de 2013). "Clones pre-tumorales, selección periódica e interferencia clonal en el origen y progresión del cáncer gastrointestinal: potencial para el desarrollo de biomarcadores". La Revista de Patología . 229 (4): 502-14. doi : 10.1002 / ruta.4157 . PMID 23288692 .
- ^ Marusyk A, Tabassum DP, Altrock PM, Almendro V, Michor F, Polyak K (octubre de 2014). "La conducción autónoma no celular del crecimiento tumoral apoya la heterogeneidad subclonal" . Naturaleza . 514 (7520): 54–8. doi : 10.1038 / nature13556 . PMC 4184961 . PMID 25079331 .
- ^ Korolev KS, Xavier JB, Gore J (mayo de 2014). "Volviendo ecología y evolución contra el cáncer". Reseñas de la naturaleza. Cáncer . 14 (5): 371–80. doi : 10.1038 / nrc3712 . PMID 24739582 .