Top Banner
1 Introduccion
56

1.1 importancia estudios evolutivos

Aug 18, 2015

Download

Education

Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: 1.1 importancia estudios evolutivos

1 Introduccion

Page 2: 1.1 importancia estudios evolutivos

3 de febrero1. La importancia de los estudios

evolutivos2. Historia de las teorías evolutivas

10 de febrero3. Evidencias de la evolución

11 de febrero4. Reconstrucción filogenética

1. INTRODUCCIÓN

Page 3: 1.1 importancia estudios evolutivos

1.1. La importancia de los estudios evolutivos

Page 4: 1.1 importancia estudios evolutivos

Caso de estudio evolutivo: VIH-SIDA

Page 5: 1.1 importancia estudios evolutivos

Caso de estudio: VIH-SIDA1. ¿Por qué algunos tratamientos que

inicialmente fueron efectivos dejaron de serlo?

2. ¿Por qué el VIH mata a las personas?

3. ¿Por qué algunas personas son resistentes a adquirir la infección o a desarrollar la enfermedad?

4. ¿De dónde vino el VIH?

Page 6: 1.1 importancia estudios evolutivos

Objetivos de la biología evolutiva

1. Cómo cambian las poblaciones a través del tiempo de acuerdo a las modificaciones en su ambiente.

2. Cómo se originan nuevas especies.

ADAPTACIÓN

DIVERSIDAD

Page 7: 1.1 importancia estudios evolutivos
Page 8: 1.1 importancia estudios evolutivos
Page 9: 1.1 importancia estudios evolutivos
Page 10: 1.1 importancia estudios evolutivos

El VIH es un agente de selección natural

Esperanza de vida en Botswana

Page 11: 1.1 importancia estudios evolutivos

Biología básica del VIH

Page 12: 1.1 importancia estudios evolutivos
Page 13: 1.1 importancia estudios evolutivos

Helper T-cell

Reverse transcriptase*

Page 14: 1.1 importancia estudios evolutivos

Estado infeccioso

Helper T-cell

Reverse transcriptase*

Page 15: 1.1 importancia estudios evolutivos

¿Cómo causa el VIH el SIDA?

Page 16: 1.1 importancia estudios evolutivos

1. Los viriones entran al hospedero y se replican explosivamente.

Page 17: 1.1 importancia estudios evolutivos
Page 18: 1.1 importancia estudios evolutivos
Page 19: 1.1 importancia estudios evolutivos

1. Los viriones entran al hospedero y se replican explosivamente.

2. El sistema inmune se activa.

3. Células T CD4 se desploman, defensas muy disminuidas.

4. Replicación más lenta por falta de células.

5. El sistema inmune lucha por recuperarse, suministrando células a los virus.

6. La infección daña la médula ósea, el timo y los nódulos linfáticos.

7. La replicación de viriones se dispara.

8. Desarrollo del SIDA.

1

2

3

4

5

5

6

7

8

Page 20: 1.1 importancia estudios evolutivos

1. ¿Por qué algunos tratamientos que inicialmente fueron efectivos dejaron de serlo?

Page 21: 1.1 importancia estudios evolutivos

Mecanismo de acción de la AZidoTimidina

Page 22: 1.1 importancia estudios evolutivos

La AZT inhibe la ruta de síntesis de proteínas virales

Page 23: 1.1 importancia estudios evolutivos

Las poblaciones de VIH evolucionaron resistencia al AZT dentro de los pacientes individuales.

Los virus habían cambiado genéticamente.

Page 24: 1.1 importancia estudios evolutivos
Page 25: 1.1 importancia estudios evolutivos

Diferencias entre la reversotranscriptasa susceptible a la AZT vs. la no susceptible.

La reversotranscriptasa comete muchos errores cuando ensambla DNA: mutaciones.

Page 26: 1.1 importancia estudios evolutivos

Cambio en la composición genética de la población por selección natural: cambio en la respuesta de la población al medicamento

EVOLUCIÓN POR SELECCIÓN NATURAL

Page 27: 1.1 importancia estudios evolutivos

4 pasos necesarios1. Debido a errores en la transcripción del gen de la

reversotranscriptasa (mutaciones), hay distintas versiones de la enzima reversotranscriptasa, lo cual varía su resistencia al AZT.

2. La resistencia al AZT es heredable.

3. Durante el tratamiento con AZT, algunos viriones son capaces de sobrevivir y reproducirse mejor que otros.

4. Los viriones que persisten en presencia del AZT son los que tienen las mutaciones en sus genes de la reversotranscriptasa que les confieren resistencia.

Page 28: 1.1 importancia estudios evolutivos

La evolución por selección natural es un proceso automático que simplemente sucede donde quiera que una población posea la variación heredable necesaria en éxito reproductivo.

Page 29: 1.1 importancia estudios evolutivos

2. ¿Por qué el VIH mata a las personas?

Sin tratamiento, una infección por VIH es casi siempre fatal

Cuando el hospedero muere, los viriones mueren también

¿No es malo para el virus matar a su hospedero?

Page 30: 1.1 importancia estudios evolutivos

Años desde la detección del VIH

Evolución en el locus gp120

gp120: inicia la fusión con la célula hospedera uniéndose a CD4 y al co-receptor.

Porción del gen: determina el co-receptor y contiene un epitopo que es reconocido por el sistema inmune.

Page 31: 1.1 importancia estudios evolutivos

Colapso del sistema imnune: No producción de nuevos tipos de anticuerpos ni de células T asesinas

Desaparición del agente selectivo que actuaba sobre la población de VIH

Disminución de la tasa de evolución

Años desde la detección del VIH

Page 32: 1.1 importancia estudios evolutivos

La evolución de las poblaciones de VIH contribuyen al colapso del sistema inmune de 3 maneras:

1. Evolución continua de nuevos epitopos que les permiten evadir al sistema inmune: termina el abastecimiento de células T vírgenes y destruye la habilidad del cuerpo para

reemplazarlas.

2. La población viral evoluciona a una replicación más agresiva (más competitivas).

Page 33: 1.1 importancia estudios evolutivos
Page 34: 1.1 importancia estudios evolutivos

La evolución de las poblaciones de VIH contribuyen al colapso del sistema inmune de 3 maneras:

1. Evolución continua de nuevos epitopos que les permiten evadir al sistema inmune: termina el abastecimiento de células T vírgenes y destruye la habilidad del cuerpo para reemplazarlas.

2. La población viral evoluciona a una replicación más agresiva (más competitivas).

3. Algunas cepas de VIH adquieren la capacidad de infectar células T vírgenes (co-receptor CXCR4), que son las progenitoras de otras células.

Page 35: 1.1 importancia estudios evolutivos

El VIH ahora reconoce el receptor CXCR4 en las células T ayudantes vírgenes

Page 36: 1.1 importancia estudios evolutivos
Page 37: 1.1 importancia estudios evolutivos

Años desde la detección del VIH

Page 38: 1.1 importancia estudios evolutivos

La evolución de las poblaciones de VIH dentro de un hospedero es corta de miras (sin visión de futuro).

La evolución por selección natural no mira hacia el futuro: es un proceso matemático que ocurre automáticamente.

El resultado es que la población de VIH de cualquier hospedero evoluciona hacia variantes tan efectivas en la utilización de los recursos, que mata al hospedero y por lo tanto, evoluciona directamente hacia su propia extinción.

Page 39: 1.1 importancia estudios evolutivos

En resumen, las infecciones por VIH son fatales porque:1. La evolución por selección natural es corta

de miras.2. Las características que predisponen a las

poblaciones de VIH para matar a sus presas también aumenta su habilidad para colonizar a nuevos hospederos.

3. No ha habido suficiente tiempo para que evolucione una defensa adecuada en las poblaciones humanas.

Page 40: 1.1 importancia estudios evolutivos

3. ¿Por qué algunas personas son resistentes? Alelo 32 del co-receptor CCR5

Page 41: 1.1 importancia estudios evolutivos

Frecuencia del alelo CCR5-32 en el Viejo Mundo

Page 42: 1.1 importancia estudios evolutivos
Page 43: 1.1 importancia estudios evolutivos

Frecuencia del alelo CCR5-32 en el Viejo Mundo

Page 44: 1.1 importancia estudios evolutivos

La frecuencia del alelo CCR5-32 no está relacionada geográficamente con la prevalencia del VIH.

Hipótesis:

1. El alelo ha sido favorecido recientemente por selección natural en poblaciones europeas (protección contra otras infecciones).

2. El alelo alcanzó alta frecuencia por azar, a través del proceso conocido como deriva génica.

Page 45: 1.1 importancia estudios evolutivos

4. ¿De dónde vino el VIH? Otros primates se infectan

con distintos virus que también causan inmunodeficiencia, pero sin desarrollar enfermedades graves.

Hipótesis: El VIH se derivó de una

variante del virus de la inmunodeficiencia de los simios (VIS), y la epidemia de SIDA comenzó cuando el VIS se movió a Homo sapiens.

Page 46: 1.1 importancia estudios evolutivos

¿Cuál VIS es el ancestro del VIH? Reconstrucción filogenética: secuencia del

gen de la retro-transcriptasa y de proteínas de la cápsula.

Page 47: 1.1 importancia estudios evolutivos

Ancestro común

Page 48: 1.1 importancia estudios evolutivos

M

N

O

P

Transmisión múltiple del virus

La mayor parte de los infectados con VIH tienen la variante M

Page 49: 1.1 importancia estudios evolutivos

Cepas del grupo M

¿Cuándo se transmitió el VIS a los humanos?

Page 50: 1.1 importancia estudios evolutivos
Page 51: 1.1 importancia estudios evolutivos

1931

Page 52: 1.1 importancia estudios evolutivos
Page 53: 1.1 importancia estudios evolutivos

Inocente

Culpable

Evidencia

Page 54: 1.1 importancia estudios evolutivos

El VIH es un buen modelo del análisis de un problema en términos evolutivos Selección natural Mutación y variación Diversificación de linajes Descendencia con modificación Reconstrucción filogenética Tasa de evolución Deriva génica Naturaleza ciega de la evolución

Page 55: 1.1 importancia estudios evolutivos

Actividad 4 Discutir y responder por escrito en equipos de 2-3 personas:

1. ¿Cuándo entró el VIH a las poblaciones humanas y de qué fuente? ¿Cómo lo sabemos?

2. Revisa el proceso por el cual la población de VIH dentro de un hospedero humano evoluciona resistencia al AZT. ¿Cómo puedes explicar la evolución de la resistencia a los antibióticos en una población de bacterias?

3. A principios de los 90’s, se encontraron cepas de VIH-1 resistentes al AZT en pacientes recién infectados que nunca habían recibido dicho medicamento. ¿Cómo puede explicarse?

4. ¿Qué características del VIH contribuyen a su evolución rápida?

5. No todos los virus son peligrosos, pero el VIH es casi 100% mortal. Describe las tres hipótesis que explican por qué el VIH es tan letal.

Page 56: 1.1 importancia estudios evolutivos

Actividad 4 (Continuación)

6. Los autores de ciencia ficción a menudo hacen afirmaciones interesantes sobre la evolución:

a. Comenta la siguiente cita, del personaje Mr. Spock en Star Trek: “Un parásito verdaderamente exitoso es un comensal, viviendo en amistad con su hospedero, o aún dándole ventajas positivas, como por ejemplo, los protozoos que viven en el sistema digestivo de las termitas y digieren para ellas la madera que ellas comen. Un parásito que regular e inevitablemente mata a su hospedero no puede sobrevivir por largo tiempo, en el sentido evolutivo, a menos que se multiplique con tremenda rapidez;

b. El VIH es una máquina molecular diminuta y robótica. Muchos libros de ciencia ficción describen robots que evolucionan y se vuelven inteligentes y conscientes (y generalmente, buscan libertad, desarrollan emociones y comienzan guerras contra los humanos. ¿Bajo que condiciones podrían evolucionar realmente los robots? ¿Sería necesario que los robots se reprodujeran, por ejemplo?