En biología y genealogía , el ancestro común más reciente ( MRCA) , el último ancestro común ( LCA ) o el concesor [nota 1] de un conjunto de organismos es el individuo más reciente del que descienden todos los organismos del conjunto . El término también se usa en referencia a la ascendencia de grupos de genes ( haplotipos ) en lugar de organismos.
El MRCA de un conjunto de individuos a veces se puede determinar haciendo referencia a un pedigrí establecido . Sin embargo, en general, es imposible identificar el MRCA exacto de un gran conjunto de individuos, pero a menudo se puede dar una estimación del tiempo en el que vivió el MRCA. Las estimaciones de tiempo hasta el ancestro común más reciente ( TMRCA ) se pueden proporcionar en función de los resultados de las pruebas de ADN y las tasas de mutación establecidas según se practica en la genealogía genética , o por referencia a un modelo matemático no genético o simulación por computadora.
En los organismos que utilizan la reproducción sexual , el MRCA matrilineal y el MRCA patrilineal son los MRCA de una población dada considerando solo la descendencia matrilineal y patrilineal , respectivamente. El MRCA de una población, por definición, no puede ser más antiguo que su MRCA matrilineal o patrilineal. En el caso de Homo sapiens , el MRCA matrilineal y patrilineal también se conocen como " Eva mitocondrial " (mt-MRCA) y " Adán cromosómico Y" (Y-MRCA) respectivamente.
Se desconoce la edad del MRCA humano. No es mayor que la edad del Y-MRCA o del mt-MRCA, estimada en alrededor de 200.000 años.
A diferencia de las genealogías de seres humanos individuales o linajes domesticados donde se conoce la ascendencia histórica, en la inferencia de relaciones entre especies o grupos superiores de taxones ( sistemática o filogenética ), los antepasados no son directamente observables o reconocibles. Son inferencias basadas en patrones de relación entre taxones inferidos en un análisis filogenético de organismos existentes y / o fósiles . [1]
El último ancestro común universal (LUCA) es el ancestro común más reciente de toda la vida actual en la Tierra, y se estima que vivió hace unos 3.5 a 3.8 mil millones de años (en el Paleoarqueano ). [2] [3] [nota 2]
MRCA de diferentes especies
El proyecto de una descripción completa de las relaciones filogenéticas entre todas las especies biológicas recibe el nombre de " árbol de la vida ". Esto implica la inferencia de edades de divergencia para todos los clados hipotéticos ; por ejemplo, se estima que el MRCA de todos los carnívoros (es decir, el MRCA de " perros y gatos ") divergió hace unos 42 millones de años ( Miacidae ). [6]
El concepto del último ancestro común desde la perspectiva de la evolución humana se describe para una audiencia popular en The Ancestor's Tale de Richard Dawkins (2004). Dawkins enumera los "concesionarios" del linaje humano en orden creciente de edad, incluidos homínidos (humano - chimpancé ), homínidos (humanos - gorila ), homínidos (humanos - orangután ), hominoides (humanos - gibones ), y así sucesivamente en 40 etapas en total, hasta el último ancestro universal (humano - bacteria ).
MRCA de una población identificada por un único marcador genético
También es posible considerar la ascendencia de genes individuales (o grupos de genes, haplotipos ) en lugar de un organismo como un todo. La teoría coalescente describe un modelo estocástico de cómo la ascendencia de tales marcadores genéticos se relaciona con la historia de una población.
A diferencia de los organismos, un gen se transmite de una generación de organismos a la siguiente, ya sea como réplicas perfectas de sí mismo o como genes descendientes ligeramente mutados . Mientras que los organismos tienen gráficos de ascendencia y gráficos de progenie a través de la reproducción sexual , un gen tiene una sola cadena de ancestros y un árbol de descendientes. Un organismo producido por fertilización cruzada sexual ( alogamia ) tiene al menos dos ancestros (sus padres inmediatos), pero un gen siempre tiene un ancestro por generación.
MRCA patrilineal y matrilineal
El ADN mitocondrial (ADNmt) es casi inmune a la mezcla sexual, a diferencia del ADN nuclear cuyos cromosomas se mezclan y recombinan en la herencia mendeliana . El ADN mitocondrial, por lo tanto, se puede utilizar para rastrear la herencia matrilineal y para encontrar la Eva mitocondrial (también conocida como Eva africana ), el ancestro común más reciente de todos los humanos a través de la vía del ADN mitocondrial.
Asimismo, el cromosoma Y está presente como un cromosoma de un solo sexo en el individuo masculino y se transmite a los descendientes masculinos sin recombinación. Se puede utilizar para rastrear la herencia patrilineal y encontrar el cromosoma Y Adam , el ancestro común más reciente de todos los humanos a través de la vía del ADN Y.
Los investigadores han establecido la Eva mitocondrial y el Adán cromosómico Y mediante pruebas de ADN genealógico . Se estima que la Eva mitocondrial vivió hace unos 200.000 años. Un artículo publicado en marzo de 2013 determinó que, con un 95% de confianza y siempre que no haya errores sistemáticos en los datos del estudio, el Adam cromosómico Y vivió hace entre 237.000 y 581.000 años. [7] [8]
Por lo tanto, el MRCA de los humanos vivos hoy tendría que haber vivido más recientemente que cualquiera de los dos. [9] [nota 3]
Es más complicado inferir la ascendencia humana a través de cromosomas autosómicos . Aunque un cromosoma autosómico contiene genes que se transmiten de padres a hijos a través de un surtido independiente de solo uno de los dos padres, la recombinación genética ( cruce cromosómico ) mezcla genes de cromátidas no hermanas de ambos padres durante la meiosis , cambiando así la composición genética de el cromosoma.
Tiempo hasta las estimaciones de MRCA
Se estima que diferentes tipos de MRCA han vivido en diferentes momentos en el pasado. Estas estimaciones de tiempo hasta MRCA ( TMRCA ) también se calculan de manera diferente dependiendo del tipo de MRCA que se esté considerando. Los MRCA patrilineales y matrilineales (Eva mitocondrial y Adán cromosómico Y) se trazan mediante marcadores de un solo gen, por lo que su TMRCA se calcula en función de los resultados de las pruebas de ADN y las tasas de mutación establecidas como se practica en la genealogía genética. El tiempo hasta el MRCA genealógico de todos los seres humanos vivos se calcula en base a modelos matemáticos no genéticos y simulaciones por computadora.
Dado que la Eva mitocondrial y el Adán cromosómico Y son rastreados por genes únicos a través de una única línea parental ancestral, el tiempo hasta estos MRCA genéticos será necesariamente mayor que el del MRCA genealógico. Esto se debe a que los genes individuales se fusionarán más lentamente que el rastreo de la genealogía humana convencional a través de ambos padres. Este último considera solo a los seres humanos individuales, sin tener en cuenta si algún gen del MRCA calculado sobrevive realmente en cada persona de la población actual. [11]
TMRCA a través de marcadores genéticos
El ADN mitocondrial se puede utilizar para rastrear la ascendencia de un conjunto de poblaciones. En este caso, las poblaciones se definen por la acumulación de mutaciones en el mtDNA, y se crean árboles especiales para las mutaciones y el orden en que ocurrieron en cada población. El árbol se forma a través de la prueba de una gran cantidad de individuos en todo el mundo para detectar la presencia o ausencia de un cierto conjunto de mutaciones. Una vez hecho esto, es posible determinar cuántas mutaciones separan una población de otra. El número de mutaciones, junto con la tasa de mutación estimada del mtDNA en las regiones analizadas, permite a los científicos determinar el tiempo aproximado hasta el MRCA ( TMRCA ), que indica el tiempo transcurrido desde que las poblaciones compartieron por última vez el mismo conjunto de mutaciones o pertenecieron al mismo haplogrupo. .
En el caso del ADN cromosómico Y, se llega a TMRCA de una manera diferente. Los haplogrupos de ADN-Y se definen por polimorfismo de un solo nucleótido en varias regiones del ADN-Y. El tiempo de MRCA dentro de un haplogrupo se define por la acumulación de mutaciones en las secuencias STR del cromosoma Y de ese haplogrupo únicamente. El análisis de la red Y-DNA de los haplotipos Y-STR que muestran un cúmulo sin estrellas indica la variabilidad de Y-STR debido a múltiples individuos fundadores. Se puede considerar que el análisis que arroja un cúmulo de estrellas representa una población descendiente de un solo antepasado. En este caso, la variabilidad de la secuencia Y-STR , también llamada variación de microsatélites , puede considerarse como una medida del tiempo transcurrido desde que el antepasado fundó esta población en particular. Los descendientes de Genghis Khan o uno de sus antepasados representan un famoso cúmulo de estrellas que se remonta a la época de Genghis Khan. [12]
Los cálculos de TMRCA se consideran evidencia crítica cuando se intenta determinar las fechas de migración de varias poblaciones a medida que se extienden por el mundo. Por ejemplo, si se considera que una mutación ocurrió hace 30.000 años, entonces esta mutación debería encontrarse entre todas las poblaciones que divergieron después de esta fecha. Si la evidencia arqueológica indica la propagación cultural y la formación de poblaciones aisladas regionalmente, esto debe reflejarse en el aislamiento de mutaciones genéticas posteriores en esta región. Si la divergencia genética y la divergencia regional coinciden, se puede concluir que la divergencia observada se debe a la migración, como lo evidencia el registro arqueológico. Sin embargo, si la fecha de la divergencia genética ocurre en un momento diferente al del registro arqueológico, los científicos tendrán que buscar evidencia arqueológica alternativa para explicar la divergencia genética. El tema se ilustra mejor en el debate en torno a la difusión demica versus la difusión cultural durante el Neolítico europeo . [13]
TMRCA de todos los seres humanos vivos
Se desconoce la edad del MRCA de todos los seres humanos vivos . Es necesariamente más joven que la edad del MRCA matrilineal o patrilineal, los cuales tienen una edad estimada de entre aproximadamente 100.000 y 200.000 años atrás. [14]
Un estudio matemático, pero no genealógico, realizado por los matemáticos Joseph T. Chang, Douglas Rohde y Steve Olson calculó que el MRCA vivió muy recientemente, posiblemente hasta el año 300 a. C. Este modelo tuvo en cuenta que las personas no se aparean realmente al azar, sino que, sobre todo en el pasado, las personas casi siempre se aparean con personas que vivían cerca y, por lo general, con personas que vivían en su propio pueblo o aldea. Habría sido especialmente raro aparearse con alguien que viviera en otro país. Sin embargo, Chang et al. descubrió que una rara persona que se empareja con una persona lejana conectará con el tiempo el árbol genealógico mundial, y que ninguna población está realmente completamente aislada. [nota 4]
Es casi seguro que el MRCA de todos los humanos vivió en el este de Asia, lo que les habría dado un acceso clave a poblaciones extremadamente aisladas en Australia y las Américas. Las posibles ubicaciones para el MRCA incluyen lugares como las penínsulas de Chuckchi y Kamchatka que están cerca de Alaska, lugares como Indonesia y Malasia que están cerca de Australia o un lugar como Taiwán o Japón que es más intermedio a Australia y América. Chang consideró que la colonización europea de las Américas y Australia era demasiado reciente para haber tenido un impacto sustancial en la edad del MRCA. De hecho, si los europeos nunca hubieran descubierto América y Australia, el MRCA solo estaría un 2,3% más atrás en el pasado de lo que es. [17] [18]
Tenga en cuenta que la edad del MRCA de una población no corresponde a un cuello de botella poblacional , y mucho menos a una "primera pareja". Más bien refleja la presencia de un solo individuo con alto éxito reproductivo en el pasado, cuya contribución genética se ha vuelto omnipresente en toda la población a lo largo del tiempo. También es incorrecto suponer que el MRCA pasó toda la información genética, o incluso alguna, a todas las personas vivas. A través de la reproducción sexual , un antepasado pasa la mitad de sus genes a cada descendiente de la siguiente generación; después de más de 32 generaciones, la contribución de un solo antepasado sería del orden de 2 a 32 , un número proporcional a menos de un solo par de bases dentro del genoma humano . [19] [15]
Punto de antepasados idénticos
El MRCA es el ancestro común más reciente compartido por todos los individuos de la población considerada. Este MRCA bien puede tener contemporáneos que también sean ancestrales de parte de la población existente, pero no de toda la población existente. El punto de ancestros idénticos es un punto en el pasado más remoto que el MRCA, momento en el que ya no hay organismos que sean ancestrales de algunos pero no de toda la población moderna. Debido al colapso del pedigrí , los individuos modernos aún pueden exhibir agrupaciones, debido a contribuciones muy diferentes de cada una de las poblaciones ancestrales. [15]
Ver también
- Clade , en sistemática, un grupo taxonómico que consiste en una especie ancestral y todos sus taxones descendientes; o en genética, un alelo ancestral y todos sus alelos descendientes
- Cladística
- Descendencia común
- Teoría coalescente , un modelo retrospectivo de genética de poblaciones
- Genealogía , estudio de las familias y rastreo de sus linajes e historia.
- Distancia genética , la divergencia genética entre especies o entre poblaciones dentro de una especie.
- La genealogía genética , la aplicación de la genética a la genealogía tradicional.
- Pruebas de ADN genealógico , examen de nucleótidos en ubicaciones específicas del ADN de una persona con fines de genealogía genética.
- Último antepasado común universal , el antepasado común más reciente de toda la vida en la Tierra
- El ancestro común más bajo , un concepto análogo en la teoría de grafos y la informática.
- Colapso de pedigrí
- Árbol filogenético , un diagrama de ramificación o "árbol" que muestra las relaciones evolutivas inferidas entre varias especies biológicas.
- Cronología de la evolución , describe los principales eventos en el desarrollo de la vida en el planeta Tierra.
- Cronología de la evolución humana , describe los principales eventos en el desarrollo de la especie humana.
Notas
- ^ MRCA ahora se usa con más frecuencia para el ancestro común de subgrupos dentro de una especie y LCA para el ancestro común de dos especies separadas. [ cita requerida ] El término "concesionario" (acuñado por Nicky Warren) es utilizado por Richard Dawkins en The Ancestor's Tale (2004).
- ^ La composición del LUCA no es directamente accesible como fósil, pero puede estudiarse comparando los genomas de sus descendientes , los organismos que viven en la actualidad. De esta manera, un estudio de 2016 identificó un conjunto de 355 genes que se infiere que estaban presentes en el LUCA. [4]
- ^ Nociones como Eva mitocondrial y Adán cromosómico Y producen ancestros comunes que son más antiguos que para todos los seres humanos vivos. [10]
- ↑ Rohde [15] calcula una edad de 3.000 a 7.000 años basándose en un modelo matemático no genético que asume el apareamiento aleatorio , aunque ha tenido en cuenta aspectos importantes de la subestructura de la población humana, como el apareamiento selectivo y las limitaciones geográficas históricas sobre el mestizaje. Este rango es consistente con la edad de 3100 años calculada para el MRCA del virus JC , un poliomavirus humano omnipresente que generalmente se transmite de padres a hijos. [dieciséis]
Referencias
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