GGenómicaenómicaevolutivaevolutiva humanahumana

Curso de Genética MolecularCiencias BiológicasUniversidad de Jaén

Antonio Caruz ArcosDpto. Biología Experimental, Área de Genética

Universidad de Jaén

Estudio de la evoluciEstudio de la evolucióón mediante la comparacin mediante la comparacióón de secuencias de n de secuencias de ADN, bandeo cromosADN, bandeo cromosóómico y estructura del genoma.mico y estructura del genoma.

El ADN acumula mutaciones durante el tiempo.El ADN acumula mutaciones durante el tiempo.La comparaciLa comparacióón de secuencias de ADN revela que pocos cambios se n de secuencias de ADN revela que pocos cambios se

asocian con una relaciasocian con una relacióón estrecha filogenn estrecha filogenééticamente y una reciente ticamente y una reciente divergencia a partir de un antecesor comdivergencia a partir de un antecesor comúún. Muchos cambios n. Muchos cambios

implican una divergencia mimplican una divergencia máá antigua.antigua.

Genómica evolutivaGenómica evolutiva

•• La tasa de mutaciLa tasa de mutacióón entre dos secuencias de ADN n entre dos secuencias de ADN

puede ser utilizada como un marcador del tiempo puede ser utilizada como un marcador del tiempo

relativo desde la divergencia a partir de un antecesor relativo desde la divergencia a partir de un antecesor

comcomúúnn

•• Asume que la tasa de mutaciAsume que la tasa de mutacióón es constanten es constante

•• Puede ser calibrado con el registro fPuede ser calibrado con el registro fóósilsil

Reloj molecularReloj molecular

El análisis de PARSIMONIA es un método para construir árboles filogenéticos utilizando el mínimo número de

eventos mutacionales posibles para explicar la divergencia entre dos secuencias

La raLa raííz se determina comparando las secuencias problema z se determina comparando las secuencias problema con una secuencia claramente separada llamada outgroup. con una secuencia claramente separada llamada outgroup. Un Un áárbol de primates utiliza un norbol de primates utiliza un no--primate como secuencia primate como secuencia

outgroupoutgroup

Árboles filogenéticosÁrboles filogenéticos

ADN mitocondrial: 37 genes y 13 proteínasADN mitocondrial: 37 genes y 13 proteínas

16,6 16,6 KbKb

Capacidad limitada del ADN mitocondrialCapacidad limitada del ADN mitocondrial

Alta tasa de mutación del ADN mitocondrial:Alta tasa de mutación del ADN mitocondrial:herramienta útil estudios de variabilidad genéticaherramienta útil estudios de variabilidad genética

Árbol filogenético del ADN mitocondrial humanoÁrbol filogenético del ADN mitocondrial humanola la eva eva mitocondrialmitocondrial

Toda la humanidad derivaToda la humanidad derivade una sola mujer que vivide una sola mujer que vivióóen el sur de en el sur de ááfrica frica hace unos hace unos 200.000 a200.000 aññososLa calibraciLa calibracióón con el ADN chimpancn con el ADN chimpancéérevela que dicha secuencia ya existrevela que dicha secuencia ya existíía a hace unos 100hace unos 100--300.000 a300.000 aññosos

SinteniaSintenia::Conservación del orden de los genes sobre Conservación del orden de los genes sobre

los cromosomaslos cromosomas

El bandeo de los cromosomas humanos está altamente conservado con especies de primates

7%35%95%99+ %99+ %99+ %

RatonesGatosMono verde africanoOrangutanesGorilasChimpancés

% de bandas conservadas entre el hombre y % de bandas conservadas entre el hombre y otras especiesotras especies

Genómica evolutiva:Genómica evolutiva:comparación de los cromosomascomparación de los cromosomas

Bandeosimilar

Bandeodiferente

Genómica evolutiva:Genómica evolutiva:comparación de los cromosomascomparación de los cromosomas

El cromosoma 2 humano deriva de la fusiEl cromosoma 2 humano deriva de la fusióón de dos cromosomasn de dos cromosomasdiferentes presentes en el resto de los primatesdiferentes presentes en el resto de los primates

Pruebas citogenéticas a favor de Pruebas citogenéticas a favor de eva eva africanaafricana

El cromosoma 2 humanoEl cromosoma 2 humanoprocede de la fusiprocede de la fusióón de n de dos cromosomas presentesdos cromosomas presentesen los primates no humanosen los primates no humanos

La humanidad deriva La humanidad deriva probablemente del incesto probablemente del incesto entre dos monos mutantesentre dos monos mutantes

Hipótesis alternativas sobre origen de la humanidadHipótesis alternativas sobre origen de la humanidad

Hipótesis out of África o del reemplazamiento

Dentro de África el hombre evolucionó a partir del H. erectus

Los descendientes emigraron desde África al resto del mundo

sustituyendo la los homínidos que se encontraron

HipHipóótesis tesis multirregionalmultirregionalH. H. erectus erectus migrmigróó fuera de fuera de ÁÁfrica y frica y didióó lugar lugar

al H. al H. sapiens sapiens en varias localidades en varias localidades independientes con cruces entre ellosindependientes con cruces entre ellos

La comparación del ADN mit y cromosoma Y sostiene la hipótesis del reemplazamiento

¿Qué pasó con los neandertales?¿Qué pasó con los neandertales?

AnAnáálisis de 370 lisis de 370 pb pb de ADN mitocondrial obtenido de ADN mitocondrial obtenido de un hueso de entre 35de un hueso de entre 35--50.000 a50.000 añños de os de antiguedadantiguedadTasa media de cambios entre poblaciones humanas: 8Tasa media de cambios entre poblaciones humanas: 8 pbpbTasa de cambio entre humanos y neandertales: 27 Tasa de cambio entre humanos y neandertales: 27 pbpb

Están los neandertales entre nosotros?

• Modelo 1: Los neandertales son nuestros ancecesores• Modelo 2: Los neandertales son dos ramas diferentes de un antecesor

antiguo común, el hombre moderno desplazó y extinguió al neandertal

Genética molecular y arqueologíaGenética molecular y arqueología

AnAnáálisis del componente principal de 95 genes nucleareslisis del componente principal de 95 genes nucleares

Origen y evolución de los pueblos de EuropaEstrategia alternativa: uso de polimorfismos de genes nuclearesEstrategia alternativa: uso de polimorfismos de genes nucleares

Nota médica: enfermedades por mutación Nota médica: enfermedades por mutación ADN mitocondrialADN mitocondrial