Sistemática y filogenia microbiana

Question 1

¿Qué hacen los árboles filogenéticos?

Answer 1

Muestran las conexiones evolutivas entre microbios y describen nuevos taxones.

Question 2

¿Qué es la sistemática?

Answer 2

Es el estudio de la diversidad de organismos y sus relaciones. Une la filogenia con la taxonomía.

Question 3

¿Qué es la taxonomía?

Answer 3

Ciencia en la que los microorganismos son caracterizados, nombrados y clasificados según un criterio definido.

Question 4

¿Qué tipo de información evalúa la sistemática?

Answer 4

Información fenotípica (características morfológicas, metabólicas, fisiológicas y químicas).

Información genotípica (características del genoma).

Información filogenética (usando secuencias se coloca a los organismos en un marco evolutivo).

Question 5

¿Qué es la filogenia molecular?

Answer 5

Es el registro de eventos evolutivos del pasado que puede usarse para construir árboles filogenéticos.

Question 6

¿Qué analiza la filogenia molecular?

Answer 6

Se analizan las diferencias en las secuencias, en función del número de mutaciones acumuladas desde que compartieron un ancestro común. Como resultado, las diferencias en las secuencias de ADN pueden usarse para inferir relaciones evolutivas.

Question 7

¿Qué es un árbol filogenético?

Answer 7

Es un diagrama que representa la historia evolutiva.

Question 8

¿Qué pasos se siguen para construir un árbol filogenético (obtención de filogenia molecular)?

Answer 8

1. Aislamiento de ADN genómico ya sea de un cultivo de o de una muestra ambiental.
2. Secuenciamiento directo o previa amplificación de uno o más genes específicos usando PCR y cebadores específicos para el gen.
3. Alineamiento y análisis de las secuencias obtenidas.
4. Estimación de los cambios evolutivos a partir del número de diferencias de secuencia en un conjunto de posiciones de nucleótidos homólogos.
5. A partir de estas secuencias la computadora genera árboles filogenéticos.

Question 9

¿Qué genes se usan principalmente en la filogenia ?

Answer 9

Se usan principalmente los genes del ARNr que de la subunidad pequeña (SSU), que codifican la molécula de ARN que se encuentra dentro de la subunidad pequeña del ribosoma. Esto se debe a que los genes SSU ARNr están altamente conservados, están presentes en todos los organismos celulares y son fácilmente secuenciables y analizables.

Question 10

¿A partir de qué genes se infiere la filogenia?

Answer 10

La filogenia solo puede inferirse a partir de genes que tienen homología, es decir, genes que han sido heredados de un ancestro común.

Question 11

¿Homología y similitud de secuencia son lo mismo?

Answer 11

No. La homología es un rasgo binario (hay o no hay) y la similitud de secuencia es un rasgo continuo definido como un porcentaje de posiciones de nucleótidos compartidas entre dos secuencias cualquiera.

Question 12

¿Qué son los genes ortólogos?

Answer 12

Son genes homólogos que tienen la misma función y se originan de un único gen ancestral en un ancestro común.

Question 13

¿Qué son los genes parálogos?

Answer 13

Son genes homólogos que han evolucionado para tener diferentes funciones como resultado de la duplicación de genes.

Question 14

¿Los análisis filogenéticos se centran en genes ortólogos o parálogos?

Answer 14

Se centran en genes ortólogos debido a su filogenia y funciones comunes.

Question 15

¿Cuál es el propósito de los alineamientos de secuencias?

Answer 15

El propósito de los alineamientos de secuencias es agregar espacios (gaps) a las secuencias moleculares para establecer una homología posicional, es decir, para estar seguros de que cada posición en la secuencia fue heredada de un ancestro común de todos los organismos considerados.

Question 16

¿Qué representan las puntas de las ramas, los nodos y la longitud de las ramas en los árboles filogenéticos?

Answer 16

Puntas de las ramas: representan especies que existen en la actualidad.

Nodos: representan una etapa pasada de la evolución en la que un ancestro común divergió en dos nuevos linajes.

Longitud de la rama: representa el número de cambios que se han producido a lo largo de esa rama.

Question 17

¿Qué es la homoplasia?

Answer 17

También llamada evolución convergente, se da cuando los organismos comparten un rasgo que no fue heredado de un ancestro común.

Las homoplasias y la HGT dificultan la construcción de árboles filogenéticos y, por ende, la comprensión de la historia evolutiva de los microorganismos.

Question 18

¿Qué diferencia hay entre la filogenia de un gen y la filogenia de un organismo?

Answer 18

Filogenia de un gen: describe la historia evolutiva de un gen individual.

Filogenia de un organismo: describe la historia evolutiva de una célula.

Question 19

¿Existe un consenso para el concepto de especie en microorganismos?

Answer 19

No. Esto ocurre porque todos los microorganismos tienen muchas diferencias a nivel genético debido a la HGT que interfiere con la integridad del genoma.

Lo que sí, es que las especies son las unidades fundamentales de la diversidad biológica.

Question 20

Concepto de especie desde un punto de vista taxonómico

Answer 20

Todos los miembros de una especie deberían ser genéticamente y fenotípicamente cohesivas (que mantienen una unión estrecha), y sus características deberían ser distintas de aquellas distintas para otras especies.

Question 21

Concepto de especie desde un punto de vista filogenético

Answer 21

Una especie es un grupo de cepas que comparten ciertas características y que son genéticamente cohesivas y comparte un ancestro común reciente.

Este concepto no se basa en un modelo evolutivo de especiación.

Question 22

Tercer concepto de especie (no sé desde qué punto de vista jajaja)

Answer 22

Una especie debería ser monofilética, es decir, todas las cepas que componen una especie deberían compartir un ancestro común para excluir a otras especies.

Question 23

Nivel jerárquico de la taxonomía (de mayor a menor)

Answer 23

Dominio –> Filo –> Clase –> Orden –> Familia –> Género –> Especie –> Cepa.

Question 24

¿Qué es la clasificación taxonómica?

Answer 24

Es la organización progresiva de organismos en más grupos inclusivos en base a similitud fenotípica o relaciones evolutivas.

Question 25

¿El fenotipo puede usarse para diferenciar especies?

Answer 25

Sí. Varias características fenotípicas son descritas al describir una especie. Por ejemplo, se puede realizar pruebas API para identificar una especie a través de su fenotipo.

Esto es importante en la microbiología clínica ya que permite una rápida identificación del patógeno. Sin embargo, no se puede fiar siempre de rasgos fenotípicos ya que muchos microorganismos puede ser muy similares fenotípicamente y ser lejanos evolutivamente o viceversa.

Question 26

¿Qué es un análisis de secuencia multilocus (MLSA)?

Answer 26

Son análisis que emplean un mínimo de 4 genes, pero puede evaluar más de 1000 genes, para producir un árbol filogenético a través de su análisis y vinculamiento.

Question 27

¿Por qué son importantes los análisis de genomas completos?

Answer 27

Mientras más genes, más confiable la interpretación genómica. Permiten identificar el rol del intercambio horizontal de genes en la evolución microbiana y la naturaleza dinámica de los genomas microbianos.

Se examinan genes ortólogos para: determinar la identidad promedio de nucleótidos (ANI) y para analizar el contenido genético, sintenia y contenido GC. Se consideran diferentes especies microbianas si tiene menos del 95% de ANI.

Question 28

¿Cuántas especies de bacterias y arqueas existen?

Answer 28

Debido a la falta de certeza en el concepto de especies, no se puede tener un valor correcto de cuántas especies existen actualmente. Más de 10 mil especies puede coexistir en un gramo de tierra.

Desde 1977, se han depositado más de 3,3 millones de secuencias de ARNr en bases de datos internacionales.

Los microorganismos no son solo los más antiguos, pero también son las formas de vida más diversas de nuestro planeta.