Evolutionary analysis of insect olfactory gene families (análisis evolutivo de familias multigénicas del sistema olfativo de insectos)
- Autores: Filipe Garrett Vieira
- Directores de la Tesis: Julio A. Rozas Liras (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2010
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Montserrat Aguadé Porres (presid.), Juan Antonio Gabaldón Estevan (secret.), Amparo Latorre (voc.)
- Materias:
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- Resumen
Los animales poseen órganos sensoriales especializados para la detección de información ambiental, ya sea visual, acústica, táctil o química. Entre estos sistemas, el quimiosensorial es probablemente el más ubicuo. Este sistema está comúnmente involucrado en la detección de alimentos, depredadores, pareja o huéspedes, a la vez que permite la comunicación y la coordinación social entre individuos. El sistema quimiosensorial tiene una alta sensibilidad y especificidad, siendo capaz de discriminar moléculas muy específicas, incluso en concentraciones extremadamente bajas. Existen dos tipos fundamentales de sistemas quimiosensoriales, el olfativo y el gustativo, que en insectos se diferencian esencialmente por la estructura de los sensilios. Mientras que el sistema olfativo permite la detección de señales volátiles, el sentido del gusto discrimina entre moléculas solubles. El gran número de funciones esenciales hace que este sistema sea crítico para la supervivencia de los organismos. Por lo tanto, el estudio de la evolución estos genes puede proporcionar información valiosa sobre el papel de la selección natural en la adaptación molecular.
En esta tesis doctoral se han estudiado los patrones y procesos evolutivos que afectan a las familias de genes de las OBPs y CSPs en varias especies de artrópodos. La disponibilidad de la secuencia genómica completa de especies filogenéticamente relacionadas ha permitido realizar, por primera vez, un análisis evolutivo exhaustivo dentro del marco teórico de la genómica comparada, usando herramientas bioinformáticas.
Nuestro análisis ha permitido identificar el repertorio completo de los genes de las familias de las OBPs y CSPs. Los resultados muestran claramente que los genes de estas familias están agrupados físicamente en clusters, y que estos clusters se mantienen a lo largo de la evolución. La conservación de estos clusters entre especies que han divergido hace más de 50 millones de años sugiere, claramente, que están mantenidos por selección natural. Los genes de las OBPs de Drosophila se han clasificado en varios grupos en base a especificidades estructurales, información funcional y relaciones filogenéticas: Classic, Minus-C, Plus-C, Dimer, PBP/GOBP, ABPI, ABPII, CRLBP y D7. Nuestros análisis han profundizado en el origen y distribución de estas subfamilias, mostrando la existencia de dos principales, las Classic y Plus-C, mientras que el resto son, de hecho, subgrupos de la subfamilia Classic. La familia de genes de las CSPs, por otra parte, contiene menos miembros que la de las OBPs, y presenta una evolución menos dinámica. El origen evolutivo de estas familias multigénicas es un tema controvertido. Nuestros resultados indican, sin embargo, que las dos familias podrían ser homólogas y que su MRCA ocurrió, probablemente, hacia la época de la colonización terrestre de los hexápodos. El análisis filogenético indica claramente que las familias de las OBPs y CSPs han evolucionado por un modelo de nacimiento y muerte. Para conocer en profundidad la dinámica de BD de estas familias de genes se estimó el número de genes en cada nodo ancestral del árbol filogenético, y el número de ganancias y pérdidas de genes en cada rama; con esta información estimamos que las tasas de BD son bastante altas. Estas tasas indican que existe un recambio muy alto de genes, situando este fenómeno como uno de los procesos fundamentales en la evolución de estas familias. La diversificación funcional asociada a la divergencia de los genes de las OBPs y CSPs se analizó estimando el impacto de las fuerzas selectivas sobre éstos genes. Aunque las estimaciones de ¿ de los genes quimiosensoriales son relativamente altos (en comparación con el resto del genoma), la selección purificadora emerge como la principal fuerza evolutiva.
