Revista Chilena de Historia Natural (Dec 2003)
Genome dynamics, genetic complexity and macroevolution Dinámica del genoma, complejidad genética y macroevolución
Abstract
Genome data analysis indicates that the major evolutionary transitions have been driven by substantial increases in genomic complexity. These increases, accounting for novelty in evolution, have proceeded mainly by gene duplication. This idea, advanced by Ohno (1968), remains current in the study of several organisms whose genomes have been sequenced. Maize, yeast, and humans contain more paralogons than would be expected to occur by chance, and this supports the contention that gene families were not formed de novo, but by large-scale DNA duplications. Lineage hybridization emerges as an efficient and widespread mechanism to create evolutionary novelty by recruiting redundant genes to new roles. Lateral gene transfer indicates a chimeric composition of prokaryote genomes. This peculiar manner of inheritance blurs the edges of phylogenetic lineages and suggests that the anastomosing and dichotomization of branches play key roles in determining the shape of the tree of life. Adaptive mutations have also enlarged the genetic framework of evolutionary thought by incorporating a new mechanism of gene formation. Moreover, developmental biology has provided solid grounds for understanding organisms as consisting of onto- and epigenetically organized modules. Rapid and drastic changes brought about by the study of developmental genes have discredited the notions that adaptation is achieved exclusively by stepwise allele replacement within populations, and that macroevolutionary change is extrapolated microevolution. Apparently, a broadening, if not a remodeling of the genetic framework in which we understand phylogeny and the evolution of morphological complexity, is emerging through the study of comparative genomicsEl análisis genómico comparado indica que las principales transiciones evolutivas se deben a un aumento de la complejidad genómica. Estos incrementos que dan cuenta de las novedades evolutivas se han originado principalmente por duplicaciones génicas. Esta idea, desarrollada por Ohno (1968) permanece vigente en el estudio de varios organismos cuyos genomas se han secuenciado. El maíz, la levadura y los humanos contienen más paralogones que lo esperado por azar, apoyando así la idea que las familias génicas no se formaron de novo, sino por duplicaciones a gran escala del ADN. La hibridización de linajes emerge como un mecanismo eficiente y diseminado que crea novedades evolutivas por reclutamiento de genes redundantes hacia nuevos roles. La transferencia génica lateral indica una composición quimérica de los genomas de procariontes. Esta peculiar forma de herencia oscurece los límites de los linajes filogenéticos y sugiere anastomización y dicotomización en la forma del árbol de la vida. Las mutaciones adaptativas también han ensanchado el marco genético del pensamiento evolutivo al incorporar un nuevo mecanismo de formación de genes. Además, la biología del desarrollo ha entregado evidencias sólidas de la organización modular onto- y epigenética del organismo. Los cambios rápidos y drásticos generados por los genes del desarrollo han falseado la noción que la adaptación se logra exclusivamente por el reemplazo gradual de alelos, y que el cambio macroevolutivo es microevolución expandida. Con todo, la genómica comparada parece estar gestando una ampliación o un remodelamiento del marco genético en que comprendemos la filogenia y la evolución de la complejidad morfológica
