¿Qué es la Genómica Comparativa?

Por Dr. Surat P, Ph. D. Revisado por Dr. Tomislav Meštrović, MD, Ph. D.

La genómica comparativa es un campo de la biología donde el genoma de diferentes especies se compara entre sí para comprender las diferencias evolutivas y moleculares entre especies. El desarrollo de la secuenciación de próxima generación de bajo costo ha permitido analizar una gran cantidad de genomas relacionados utilizando la genómica comparativa. Este artículo tiene como objetivo describir las técnicas utilizadas en la genómica comparativa y sus ventajas/desventajas.

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• Secuenciación genómica y comparación genómica
• Secuenciación y sintenia de ADN
• Análisis de ADN homólogo
• Distancia filogenética
• Ventajas de la genómica comparativa

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Secuenciación y comparación del genoma

La información genética está codificada por cuatro nucleósidos: adenina, citosina, guanina y timina. La determinación del orden de estos nucleósidos en el ADN lineal forma la base de la secuenciación. Junto con el genoma humano, se han secuenciado los genomas de varios organismos modelo, incluidos chimpancés, ratones, moscas de la fruta, peces globo, gusanos redondos, levadura de panadería y bacterias. En total, se han secuenciado los genomas de más de 1000 organismos procarióticos y 1300 especies hasta la fecha.

El primer paso en la genómica comparativa es comparar características generales como: tamaño del genoma, número de genes y número de cromosomas. Por ejemplo, Arabidopsis (una planta) tiene un genoma más pequeño en comparación con Drosophila, la mosca de la fruta que tiene el doble de genes. Curiosamente, el tamaño del genoma de la Arabidopsis es similar al de los humanos, lo que sugiere que el tamaño del genoma no es un indicador de complejidad o estado evolutivo.

Secuenciación y sintenia de ADN

La sintenia es un método por el cual los genes se organizan en bloques similares entre especies para identificar regiones similares y diferentes. El grado de similitud y disimilitud puede variar entre los cromosomas. Por ejemplo, el cromosoma 20 de los seres humanos corresponde casi por completo al segundo cromosoma del ratón.

De manera similar, el cromosoma decimoséptimo de los seres humanos corresponde al cromosoma 11 del ratón. Por lo tanto, el análisis puede mostrar cómo los cambios cromosómicos que han ocurrido en los cromosomas humanos y de ratón desde que divergieron de un ancestro común hace casi 75-80 millones de años.

Análisis de ADN homólogo

Otro método utilizado en genómica comparativa es el análisis de homología, donde los cromosomas homólogos de diferentes especies están alineados. Por ejemplo, en un estudio, el gen de la enzima piruvato quinasa en humanos se alineó con la secuencia de enzimas homólogas de perro, ratón, pollo y pez cebra (entre otros), y posteriormente, se trazaron las regiones de alta similitud de secuencias.

Tales como análisis mostraron una alta similitud en las secuencias enzimáticas de humanos y macacos (un primate), mientras que el pollo y el pez cebra mostraron similitud solo en las regiones codificantes. Este análisis se puede utilizar para encontrar qué características genómicas se han conservado durante el curso de la evolución y, a la inversa, qué características se han diversificado.

Distancia filogenética

La distancia filogenética es una característica no paramétrica utilizada para medir el grado de separación entre dos organismos. Este parámetro se basa en el número de cambios de secuencia que se han acumulado a lo largo de un período de años o generaciones. Esta distancia es inversamente proporcional a la similitud de secuencias entre los organismos, es decir, menos similitud de secuencias, más es la distancia filogenética entre ellos.

A distancias filogenéticas más largas (como mil millones de años) desde que los organismos se separaron, solo se pueden recopilar inferencias generales. Sin embargo, para distancias filogenéticas más cercanas, como 50-200 millones de años desde la separación, el ADN funcional y no funcional puede ser discriminado, lo que puede conducir posteriormente a la identificación de regiones codificantes, ARN no codificantes, regiones reguladoras, etc.

Para distancias filogenéticas inferiores a 5 millones de años, las diferencias de secuencia se pueden utilizar para inferir diferencias más pequeñas y sutiles en forma y forma. Por lo tanto, las diferencias genómicas comparativas pueden proporcionar mucha información poderosa.

Las ventajas de la genómica comparativa

Los genomas comparativos han dado lugar a ideas interesantes, como que el genoma humano y la mosca de la fruta comparten el 60% de sus genes. Además, casi dos tercios de los genes cancerosos tienen genes homólogos en la mosca de la fruta. Estos resultados tienen un profundo impacto en la investigación sobre la salud humana. Además de la salud, también tiene implicaciones en diversos campos como la agricultura, la biotecnología, la zoología, la biología de la conservación, etc.

Lectura adicional

• Todo el contenido de Genómica
• ¿Qué es la Genómica?
• Secuenciación de próxima generación: Lo básico
• Análisis Genómico
• ¿Qué importancia tiene la Variación Intrónica?

Escrito por

Dr. Surat P

El Dr. Surat se graduó con un doctorado en Biología Celular y Mecanobiología del Instituto Tata de Investigación Fundamental (Mumbai, India) en 2016. Antes de su doctorado, Surat estudió para obtener una Licenciatura en Ciencias (B.Sc.) licenciada en Zoología, durante la cual recibió una Beca de Verano de la Academia de Ciencias de la India para estudiar las proteínas involucradas en el SIDa. Produce artículos de fondo sobre una amplia gama de temas, como ética médica, manipulación de datos, pseudociencia y superstición, educación y evolución humana. Es una apasionada de la comunicación científica y escribe artículos que cubren todas las áreas de las ciencias de la vida.

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