La genómica comparativa es un campo de la investigación biológica en el que se comparan las características genómicas de diferentes organismos . [2] [3] Las características genómicas pueden incluir la secuencia de ADN , los genes , el orden de los genes , las secuencias reguladoras y otros hitos estructurales genómicos. [3] En esta rama de la genómica , la totalidad o gran parte de los genomas resultantes de los proyectos genómicos se comparan para estudiar las similitudes y diferencias biológicas básicas, así como las relaciones evolutivas entre organismos. [2][4] [5] El principio principal de la genómica comparativa es que las características comunes de dos organismos a menudo se codificarán dentro del ADN que se conserva evolutivamenteentre ellos. [6] Por lo tanto, los enfoques genómicos comparativos comienzan con algún tipo de alineación de las secuencias del genoma y buscan secuencias ortólogas (secuencias que comparten un ancestro común ) en los genomas alineados y verifican en qué medida se conservan esas secuencias. En base a esto, se infiere la evolución genómica y molecular y esto, a su vez, se puede poner en el contexto de, por ejemplo,evolución fenotípica ogenética de poblaciones . [7]
Prácticamente comenzó tan pronto como estuvieron disponibles los genomas completos de dos organismos (es decir, los genomas de las bacterias Haemophilus influenzae y Mycoplasma genitalium ) en 1995, la genómica comparativa es ahora un componente estándar del análisis de cada nueva secuencia genómica. [2] [8] Con la explosión en el número de proyectos de genoma debido a los avances en las tecnologías de secuenciación de ADN , particularmente los métodos de secuenciación de próxima generación a fines de la década de 2000, este campo se ha vuelto más sofisticado, lo que hace posible tratar con muchos genomas. en un solo estudio. [9]La genómica comparativa ha revelado altos niveles de similitud entre organismos estrechamente relacionados, como los humanos y los chimpancés , y, lo que es más sorprendente, similitud entre organismos aparentemente relacionados de manera lejana, como los humanos y la levadura Saccharomyces cerevisiae . [4] También ha mostrado la extrema diversidad de la composición de genes en diferentes linajes evolutivos. [8]
La genómica comparativa tiene su origen en la comparación de genomas de virus a principios de la década de 1980. [8] Por ejemplo, se compararon pequeños virus de ARN que infectan animales ( picornavirus ) y aquellos que infectan plantas ( virus del mosaico del caupí ) y resultó que comparten una similitud de secuencia significativa y, en parte, el orden de sus genes. [10] En 1986, se publicó el primer estudio genómico comparativo a mayor escala, comparando los genomas del virus varicela-zoster y el virus Epstein-Barr que contenían más de 100 genes cada uno. [11]
La primera secuencia completa del genoma de un organismo celular, la de Haemophilus influenzae Rd, se publicó en 1995. [12] El segundo artículo de secuenciación del genoma fue el de la pequeña bacteria parasitaria Mycoplasma genitalium publicado en el mismo año. [13] A partir de este artículo, los informes sobre nuevos genomas inevitablemente se convirtieron en estudios de genómica comparativa. [8]
El primer sistema de comparación de genoma completo de alta resolución fue desarrollado en 1998 por Art Delcher, Simon Kasif y Steven Salzberg y se aplicó a la comparación de organismos microbianos completos altamente relacionados con sus colaboradores en el Instituto de Investigación Genómica (TIGR). El sistema se llama MUMMER y se describió en una publicación de Nucleic Acids Research en 1999. El sistema ayuda a los investigadores a identificar grandes reordenamientos, mutaciones de una sola base, reversiones, expansiones repetidas en tándem y otros polimorfismos. En bacterias, MUMMER permite la identificación de polimorfismos que son responsables de la virulencia, la patogenicidad y la resistencia a los antibióticos. El sistema también se aplicó al Minimal Organism Project en TIGR y posteriormente a muchos otros proyectos de genómica comparativa.