Microsatélites: secretos evolutivos del ADN
Luis Rodrigo Arce Valdés, Rosa Ana Sánchez Guillén, Janet Nolasco Soto y Mario E. Favila
Artículo publicado en el Portal Comunicación Veracruzana el día 18 de noviembre 2021
El ADN contiene información que es utilizada para estudiar la historia evolutiva de las especies, incluida la nuestra. Los microsatélites son regiones cortas y repetitivas dentro del ADN que se emplean precisamente para eso. Aquí describimos qué son los microsatélites y cómo se utilizan para describir la historia evolutiva del escarabajo rodador Canthon cyanellus.
Palabras clave: ADN, microsatélites, evolución, escarabajos
El ADN o Ácido DesoxirriboNucleico es una molécula que tanto Hollywood como el reciente apogeo de divulgación científica, motivado por la pandemia del COVID-19, se han encargado de hacer famosa. Un claro ejemplo es la exitosa película de Steven Spielberg: Jurassic Park (1993), en la cual se nos muestran equipos de genetistas estudiando el ADN de dinosaurios para así regresarlos a la vida. En la película se nos explica que esta molécula, preservada en ámbar fósil contiene la información de cómo reconstruir estos animales prehistóricos. Pero ¿qué es el ADN? ¿cómo puede contener la información requerida por un ser vivo? y ¿cómo es estudiado en la vida real?
Fig 1. El ADN se compone de cuatro nucleótidos cuyo orden determina las características de todos los seres vivos. Para estudiar al ADN se obtienen secuencias en las que cada color representa un nucleótido diferente Adenina (A: color verde), Guanina (G: color negro), Timina (T: color rojo) y Citosina (C: color azul). Modificado de: http://sandovalawesomescience.blogspot.com/2013/02/structure-of-dna.html
El ADN es la molécula que transmite la información genética que determina nuestras características morfológicas y fisiológicas. Esta molécula se encuentra dentro de cada célula, y su estructura semeja dos hélices que están constituidas a su vez de otras moléculas más pequeñas. Estás últimas reciben el nombre de nucleótidos y pueden ser de cuatro tipos Adenina (A), Guanina (G), Timina (T) y Citosina (C). Los nucleótidos se ordenan de forma distinta a lo largo de las dos hélices del ADN, y es este particular orden lo que almacena la información hereditaria de cada organismo (Figura 1). Como ocurre con las letras del alfabeto que al ordenarse de forma distinta forman infinidad de escritos y libros, los nucleótidos hacen lo mismo para formar la información genética de cada ser vivo. Así cada organismo es diferente entre sí: las plantas de los animales; los perros de los gatos y hasta cada uno de nosotros como personas.
Muchos científicos se ocupan de estudiar regiones del ADN conocidas como genes. Los genes son fracciones del ADN que tienen la información para formar proteínas. Las proteínas a su vez son lo que forman todos los tejidos de los seres vivos. Sin embargo, hay regiones del ADN que no codifican proteínas. La principal función de estas regiones es la de regular la expresión de los genes. Dentro de estas regiones el ADN en ocasiones forma patrones raros tales como: AGAGAGAGAGAGAGAGA o CATCATCATCATCATCATCAT. Estos patrones de repeticiones, AG para el primero y de CAT para el segundo, reciben el nombre de microsatélites y se han usado para entender cómo evolucionan las especies. Es decir, como cambian los seres vivos con el paso del tiempo.
Los microsatélites pueden utilizarse de forma equivalente a como nosotros usamos los apellidos. Los apellidos identifican a nuestros ancestros, el linaje al que pertenecemos, y funcionan como un registro que nos conecta de forma legal con nuestros padres, abuelos, bisabuelos, y demás ascendentes. Para estudiar la evolución los científicos se interesan en los microsatélites porque brindan la misma información que los apellidos para los otros seres vivos: identifican a los organismos que pertenecen a la misma familia o linaje. Cada linaje, o conjunto de ancestros – descendientes comparten la misma secuencia en los microsatélites, y como en los apellidos cada organismo posee dos: uno heredado de su mamá y otro heredado de su papá. Mientras los apellidos de una persona pueden ser Valdés y Arriaga, los de un escarabajo, por ejemplo, pueden ser GATGATGAT y GATGATGATGAT. Nótese como, para este microsatélite en específico la unidad de repetición es la misma GAT, pero el número de repeticiones cambia entre los dos alelos, el primero posee tres y el segundo cuatro. Pero ¿Cómo sabemos cuáles son los alelos que poseen las plantas o los animales? ¿Y para qué se usan? ¿Qué nos dicen de la evolución? Para abordar esas preguntas lo ejemplificaremos con el caso del escarabajo Canthon cyanellus (Figura 2).
Canthon cyanellus es un escarabajo con amplia distribución en la región tropical de América, que va desde el norte de Brasil hasta Texas, teniendo importante presencia en algunos estados de México como son: Chiapas, Guerrero, Jalisco, Tamaulipas, Oaxaca y Veracruz. A lo largo de su distribución geográfica C. cyanellus presenta variación en su coloración corporal, en la forma de la genitalia masculina llamada edeago, e incluso en su conducta (Figura 3). Lo que ha llevado a pensar que posiblemente, lo que actualmente se conoce como C. cyanellus sea más bien distintas especies a lo largo de su distribución geográfica. Para saber si este es el caso se decidió buscar y caracterizar regiones microsatélites del ADN de estos escarabajos colectados en diferentes localidades de México.
Empleando reactivos especiales obtuvimos su ADN. Posteriormente, usando un aparato llamado bioruptor que emite altas vibraciones sonoras se hizo vibrar el ADN para romperlo en pequeños fragmentos. Estos fragmentos fueron procesados por un secuenciador que tiene la capacidad de identificar la secuencia de nucleótidos que componen a los millones de fragmentos de ADN que obtuvimos. El secuenciador genera un archivo con el cual mediante análisis informáticos encontramos fragmentos que contuvieran las repeticiones típicas de los microsatélites. Tras encontrar los microsatélites en C. cyanellus, estandarizamos un método para poder genotipar, es decir, identificar los alelos que posee cada escarabajo.
En la primera parte de nuestro estudio estandarizamos la prueba de PCR para los 14 microsatélites más informativos en C. cyanellus, es decir; aquellos que presentaron variación en el tamaño y número de alelos (Figura 4). Ahora, usaremos esta prueba para genotipar muestras de ADN de escarabajos de esta especie de diferentes localidades de México. Esperamos que este estudio nos permita saber si estamos ante nuevas especies que anteriormente habían sido clasificadas como una sola. Finalmente, conocer con detalle la diversidad genética y el conjunto de linajes o especies que conforman a C. cyanellus permitirá tomar decisiones adecuadas para su conservación.
Referencia
- Arce-Valdés, L.R., Sánchez-Guillén, R.A., Nolasco-Soto, J. y Favila, M. E. 2021. Next-generation sequencing, isolation and characterization of 14 microsatellite loci of Canthon cyanellus (Coleoptera: Scarabaeidae). Molecular Biology Reports. https://doi.org/10.1007/s11033-021-06761-8
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- 2020: preguntas que debiéramos hacernos
- Biodiverso bosque periurbano de Xalapa
- Ascomicetos del Volcán de Acatlán
- La fotografía científica: el arte de la comunicación
- Colombofilia: el arte de criar palomas de carreras
- Polinizadores y producción agrícola en Veracruz
- Las cueclas: coloridas, hermosas y nutritivas
- Respirar bajo el agua: insectos
- El príncipe sapo en peligro de extinción
- A 10 años del huracán Karl
- Los helechos invasores en Veracruz
- Hongos comestibles contra bacterias patógenas
- Vivienda resiliente con prefabricados de bambú
- Insectos enfermos - los microorganismos que matan a los bichos
- Ciénegas y pantanos ¿útiles o inútiles?
- Expedición virtual al interior de la naturaleza
- De escarabajos, colores, ADN y evolución
- Los polifacéticos hongos anamorfos
- Fungicultura por hormigas
- Los escarabajos frailecillos
- Cecilias: ¿Lombriz, serpiente o desliz... de la naturaleza?
- Lateralidad y el mundo al revés
- Una salud
- Controlando el muérdago en CDMX
- Alimentos funcionales
- ¿Sabias que las plantas también tienen tumores?
- Montañas + bosques = provisión y aseguramiento de agua
- Bacterias, aliadas de la agricultura
- El fin de los tiempos
- ¿Obesidad y Diabetes?... ¡Algas al rescate!
- El escarabajo africano, ¿migrante o invasor?
- Humedales flotantes y cambio climático
- Integridad ecosistémica y salud humana: el caso de las enfermedades transmitidas por insectos
- ¿Reforestar o restaurar ecosistemas?
- El Jardín Botánico Fco. Javier Clavijero y la colección nacional de cícadas
- Escarabajos ambrosiales: demografía y cambio climático
- Arrecifes coralinos
- Insectos Trips: los vemos en cada flor
- La percepción socioambiental de la vida silvestre
- Diversidad faunística del desierto chihuahuense
- Árboles fuera del bosque recursos forestales en el futuro
- Transmisión y especificidad de muérdagos
- La encrucijada de los insectos en el Antropoceno
- Nuevas especies vegetales, riesgos y alternativas
- La nueva era de los fertilizantes
- El polen y las abejas: una relación más compleja de lo que aparenta
- Fragmentación del hábitat en plantas: un método para estudiarla
- Globalización y biodiversidad: especies exóticas invasoras
- ¿Bichos para la cena?
- Los murciélagos no son los villanos en el drama del Coronavirus
- El águila real y el pastizal
- Importancia de conocer y conservar a los anfibios
- Los escarabajo del estiércol en la mitología humana
- Caminando entre verdes oportunistas
- El reloj de los mamíferos
- Zoológicos: esfuerzos incomprendidos conservando fauna
- Diversidad y madrigueras de roedores
- Colecciones biológicas en Veracruz
- El agua de la Cuenca Alta de la Antigua
- El silencio de la humanidad y la reaparición de la fauna silvestre
- Toritos cavadores del suelo
- ¿De dónde vienen las plantas?
- Biotecnología aplicada en la acuicultura
- Comunicación química planta – bacteria
- Nudibranquios: Criaturas de fantasía
- Innovación tecnológica inspirada en la naturaleza
- La función secreta de las alas en las moscas de la fruta
- La cacerolita de mar
- La vida de los escarabajos entre luz y oscuridad
- Seguridad alimentaria: Nuestras soluciones están en la naturaleza
- Los microRNAs, orquestadores de las respuestas de defensa de las plantas
- Refugios cavernícolas, importantes en la conservación de los murciélagos
- Los perfumes de las bacterias
- La planta madre del jitomate, un aporte ancestral
- Diversidad de haemosporidios en Aves de Isla Socorro
- México, pueblo que come hongos, especies silvestres y cocina nacional
- Información básica y recomendaciones de manejo de mascotas ante el COVID-19
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- Coronavirus confronta escasez de agua
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- Nuevo estudio muestra la vulnerabilidad de las ciudades mexicanas ante COVID-19, la sobrecarga de sus sistemas públicos de salud y la importancia del distanciamiento social
- El biocontrol en la era del miocrobioma
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- ¿Qué es el Microscopio Electrónico de Transmisión?
- Conociendo a los hongos fitopatógenos
- Parásitos: mala fama, seres fascinantes
- Bacterias que nutren
- Calidad e maíces para alimentos tradicionales
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- Diversidad filogenética: más allá del número de especies
- Sustrato orgánico para el crecimiento vegetal
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- Conociendo los acantocéfalos en México
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- Un día para salvar anfibios
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- Relaciones planta-animal en la naturaleza
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- Oxalidaceae, una familia de plantas escasamente conocida con gran potencial utilitario.
- Encuentran migas de pan de 14,400 años en Jordania
- ¿Será posible recuperar especies animales?: el caso del Santuario del Bosque de Niebla en Xalapa
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- ¿Porque conservar la biodiversidad?
- La cría de escarabajos estercoleros en áreas ganaderas de Veracruz, como respuesta al efecto económico de la Ivermectina aplicada al ganado
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- 1er Festival ECOPICS de la Montaña un evento a recordar…
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- La ganadería y la pérdida de la biodiversidad
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