TO BE OR NOT TO BE VERY LETAL, THAT IS THE QUESTION.

"There is enough in the world for everyone's need, but not enough for everyone's greed". 

Frank Buchman

An example of genetic conflict has been studied in Oryctolagus cuniculus (rabbits) that they are infected with myxomatosis virus, whose virulence level will be important to transfer from one host to another.This virus causes lumps around the head and genitals. It then may progress to acute conjunctivitis and possibly blindness; however, this also may be the first indication of the disease. The rabbits become listless, lose appetite, and develop a fever. 

Secondary bacterial infections occur in most cases which cause pneumonia and purulent inflammation of the lungs. In cases where the rabbit has little or no resistance, death may take place rapidly, often in as little as 48 hours.

When the genetic variability is high and each host is infested by different strains viruses, natural selection will favor the virus that they are able to reproduce more quickly. Rapid proliferation of the virus involves a greater utilization of the resources of the host, causing a negative effect faster and direct about the rabbit, so the competition between viruses within a host selects a greater virulence.

However, if the host dies prematurely and viruses don't have the time required for transmission to other hosts, most of the virus die and the "beneficial" fitness will not proliferate.Thus, natural selection will favor lower virulence levels that allow efficient transmission the virus to other hosts. So, selection individual level favors those who get maximize their reproductive rate, but there would a selection at the group level that favor a decrease in the replication rate because this character makes the virus have a more efficient dispersion to other hosts. 

In conclusion, the virus most efficient are those having average levels of virulence.

Soler, Manuel. "¿A qué nivel actúa la selección natural?" Departamento de biología animal y ecología.    Facultad de Ciencias. Universidad de Granada.

Carlos María Rodríguez López

MYTHS, A PILLAR OF INSPIRATION FOR THE SCIENCE.

Myths are, as everybody knows, stories, tales which relate prodigious events starred by gods, heroes, and monsters, supernatural creatures whose role is to entertain and explain natural events and moral lessons in a simple way.

What not many people know is that these myths are used in some occasions to explain not only magical or supernatural phenomenon, but also scientific facts that can be quantified and proved. This is the case of the Greek myth of Medea and Jason, tale in which Medea, full of hatred against her husband, Jason, ends with the lives of her children in order to prevent them from having descendants.

This bloody and tragic story and, in particular, its leading role, Medea, has been used almost three thousand years after its birth to baptize a curious group of genes, genes Medea (acronym for Maternal Effect Dominant Embryonic Arrest). These selfish genomic elements were discovered in 1992 by the investigators Richard W. Beeman and Michael J. Wade in Yellow Mealworm colonies (Tribolium castaneum), and they supposed a revolution because they were the only deathly maternal genetic factor.

As it has been pointed out, genes Medea follow a type of inheritance known as maternal effect, in which the phenotype of descendants is determined by genotype of the mother due to the present genetic factors in the cytoplasm of the ovule, which have been encoded by maternal genes. This general inheritance scheme, however, turns up a notch in the Yellow Mealworm because the substances that are present in the ovule that have been synthesized by the mother genome act like a “poison” for the descendants causing defects in the development patterns and finally the death, as long as they don´t inherit from any of their parents a copy of this gene Medea, which acts as an antidote erasing the negative effects of maternal factors, which paradoxically have been produced by the same genes. This particular and also destructive inheritance gives away the relation between myth and science, making it clear how genes are the pure representative of the witch Medea, who didn´t hesitate to kill her descendants when she found out theta they were not really her children.

In addition to this singular inheritance pattern, it is important to highlight a feature that we have mentioned before, the double function of genes Medea, which behave as “poison” and “antidote” at the same time. This dualism has a strong functional relevance, since it makes it possible to guarantee the presence of these genes in the following generation, giving expression to the “selfish” character of these elements, which perpetuate although thay don´t provide any selective advantage to their host. In this way, the offspring which comes from a female heterozygote will be carrier of a copy of these genes.

Different investigations of these researchers have observed that this group of genes is not only limited to T. Castaneum colonies, but it can also be found in T. confusum, what have led them to ask about the way of appearance of these elements in the genome; something which is not completely clear yet, making it possible to be a kind of transposon, according to some researchers.

Nowadays genes Medea are, due to their way of inheritance and peculiarities, a line of study to be able to control some diseases transmitted by insects, like malaria or dengue fever.

References:

• Beeman, R.W., Friesen, K. S. , Denell, R. E., 1992. Maternal-Effect Selfish Genes in Flour Beetles. Science vol. 256.
• Beeman, R.W. , Wade, M. J. , 1994. The Population Dynamics of Maternal-Effect Selfish Genes. Genetics Society of America.

Andrés Tabernilla García.

¿ES LA ORGANIZACIÓN DE LAS COLMENAS UNA UTOPÍA?

"Si la abeja desapareciera de la superficie del globo, al hombre solo le quedarían 4 años de vida: sin abejas, no hay polinización, ni hierba, ni animales, ni hombres." Albert Einstein.

Las colmenas de abejas siempre han sido un buen ejemplo de organización y cooperación entre individuos. La abeja reina gobierna el panal y sus súbditos saben muy bien cuál es el papel para el que han sido concebidos: las obreras han de mantener  la colmena y los zánganos se encargarán de fecundar a la reina.  Sin embargo, no es oro todo lo que reluce y, en ocasiones, estos súbditos pueden sublevarse contra el monopolio de la reina originando  un conflicto en esta utopía.

Los argumentos teóricos predicen que existe la posibilidad de que las reinas y los machos estén en conflicto debido a la capacidad que ambos poseen de metilar el DNA de sus gametos para manipular el potencial reproductivo de su descendencia femenina. La metilación es una modificación epigenética que consiste en añadir un metilo en las citosinas del ADN, que no altera la secuencia del gen, pero puede servir como una señal para diferentes procesos. Pues bien, parece que esta metilación, además de jugar un papel central en el establecimiento de las diferentes castas, podría tener otras funciones en los insectos sociales.

Así, una modificación epigenética de un gen portado por un macho, puede aumentar la probabilidad de que su descendencia femenina se convierta en una reina o una obrera reproductiva. Recíprocamente, una reina puede generar modificaciones epigenéticas de un gen transmitido a su descendencia obrera para reducir la probabilidad de que dicha descendencia  ponga huevos. Aquí es donde reside el conflicto. Por tanto, existe una selección diferencial de los genes, que afectará  a la fecundidad de la descendencia femenina, dependiendo de si se están transmitiendo desde una reina o un macho. Este proceso por el cual la expresión de un gen se ve influenciada por el progenitor del que es heredado se denomina  impronta genómica y puede conducir al silenciamiento completo de un gen. Por ejemplo, un gen paterno con modificaciones epigenéticas que aumenten  el potencial reproductor de sus hijas en detrimento del de la reina puede ser silenciado de forma que sólo se exprese el de la madre, la reina. En ese punto, el gen se desarrollaría exclusivamente para el beneficio de las madres, sin tener en cuenta la aptitud de los padres.

Por tanto, estos “rifi-rafes” entre los sexos y castas de los insectos sociales como son las abejas, demuestran que la evolución de la impronta genómica y el conflicto es probable. Sin embargo, este conflicto en el que los genes paternos se seleccionan para aumentar la fecundidad de sus descendientes hembra, mientras que los genes maternos se seleccionan para reducir dicha fecundidad, está respaldada, hasta ahora, sólo por evidencias circunstanciales. 

Las herramientas experimentales necesarias ya están disponibles para probar esta hipótesis, por lo que ha llegado el momento de abordar estos conflictos e intentar comprender mejor el papel de la epigenética en la biología de los insectos sociales.

Kin conflict in insect societies: a new epigenetic perspective. Robert A. Drewell1, Nathan Lo2, Peter R. Oxley2, Benjamin P. Oldroyd2, Trends in ecology and evolution. Volume 27, July 2012, Pages 367–373.

DNA methylation is widespread across social Hymenoptera. Marcus R. Kronforst1, David C. Gilley2, Joan E. Strassmann3, David C. Queller3, Current biology. Volume 18, April 2008, Pages R287–R288

Rocío Castro Viñuelas.

PLANTS: PARENTAL CONFLICT.

Maternal factors regulate the development of the embryo and silence paternal genes during early stages of development.

Behind a great man there is always a great woman, but when the woman is a mother, she is always ahead.

In flowering plants, the beginning of embryogenesis is almost exclusively governed by maternal gene activity. This finding was reported by an international team of researchers including plant geneticists from the University of Zurich. It was obtained using next generation sequencing technology. This newly uncovered mechanism may be involved in the maintenance of species boundaries and could play an important role in the development of novel crop varieties.
Mother and father each contribute one half of the genetic information to their offspring. Thus, it was thought that both parents contribute equally to the development of the next generation. Indeed, this holds true for late stages of embryo development in plants, but early on, things are quite different: during the earliest phase of embryo development predominantly the maternal genes are active. A mother always knows what´s the best for her son, so this phase of development is controlled largely by maternal factors, which actively repress or silence the genes inherited from the father. She wears the pants.

The Zürich scientists crossed two genetically distinguishable races of the model plant Arabidopsis thaliana and analyzed the relative contributions of the parental genomes shortly after the first division of the fertilized egg. Such molecular genetic analyses of plant embryos at very early stages are technically challenging, which explains why up to now researchers resorted to studying embryos at later stages. Grossniklaus, Professor for Plant Developmental Genetics at University of Zurich, and colleagues were able to show that in an early phase of plant embryo development, predominantly maternal genes are active. Via siRNAs, the maternal genome controls paternal genes to ensure that, initially, most remain inactive. In the course of development, paternal genes are successively activated, which also requires the activity of maternal factors. This finding suggested that these siRNAs have a specific role in preventing transposons to move within the genome.


The mother invests considerable resources into the formation of seeds. Before making this investment, the mother verifies the paternal contribution to the progeny for compatibility with her own genome. If the father's genome is too divergent from her own, e.g., originating from a different species, the embryo will die. Maternal control may ensure the maintenance of species boundaries. Genetic incompatibility will cause embryos to abort, such that fertilization with pollen from other plant species is not successful. This may also explain why attempts to
cross crop plants with their wild relatives, e.g., to transfer disease-resistance genes present in wild relatives to crops, often fail early in embryogenesis.
Commercial crop breeders will thus be interested in finding out how the maternal control of early plant embryo development can be circumvented in their breeding programs.






For more information:

http://www.eurekalert.org/pub_releases/2011-05/uoz-pci053011.php

Carlota Rey Casal

EMBARAZO: LA CONTIENDA ENTRE LA MADRE Y EL FETO.

“ A la mujer le dijo: Multiplicaré los dolores de tu preñez, parirás a tus hijos con

dolor...” Gn3,16. 

La eterna batalla entre un hijo y sus padres es un hecho tan conocido por el mundo como que
el gato maúlla o el perro ladra; lo que sin embargo  no todos sabemos  es que el conflicto  comienza antes de
lo que imaginamos, antes de que el niño pueda ver o hablar con sus padres, y es que las “discusiones” ya están presentes durante el desarrollo embrionario. 

Esta curiosa teoría, recogida en el artículo Genetic Conflicting Human Pregnancy, fue elaborada por el biólogo evolucionista David Haig y supuso una novedosa forma de ver el embarazo en un tiempo en  el que para muchos biólogos era entendido como un proceso armónico en el que la madre y  el feto tienen intereses comunes. Haig rompe con esta concepción y describe el embarazo como un conflicto de intereses, un proceso determinado bajo la tendencia biológica de la selección  natural en la que las  interrelaciones  entre los seres vivos implican grados variables de competencias y egoísmos, los cuales conducen a víctimas y villanos.
De este modo el feto sería entendido como el motor de su propio destino, exigiendo a la madre todo lo necesario para su completo desarrollo, sin importar sus repercusiones sobre esta; mientras que la madre contraatacaría reduciendo los suministros con el fin de no poner en peligro su supervivencia.
 Esta divergencia en los intereses de ambos organismos es lo que, para el autor, se conoce bajo el nombre de conflicto madre‐embrión y supone un tira y afloja con una importante base genética:
la impronta genómica o impriting. 

La impronta genómica, supone una transgresión de las leyes de Mendel según las cuales los genes heredados del padre y de la madre contribuirían de  manera equitativa al genoma del descendiente, lo que implicaría que la procedencia de los genes  sería indiferente. Sin embargo los mamíferos, se escapan a este principio debido a la existencia de al menos 100 genes en los que solamente se expresa el alelo del gen derivado del gameto  masculino o el del gameto femenino, debido a la metilación del DNA durante  la gametogénesis.


De este modo, la impronta puede ser entendida como una estrategia armamentística, en donde cada uno de los contendientes arma al embrión para así poder alcanzar su objetivo. El padre “armaría” al futuro embrión
al contribuir con genes como Igf2,  Plag1 o Peg3 cuya expresión mejoraría el crecimiento fetal   y  placentario, consiguiendo que los genes paternos tengan una buena oportunidad de sobrevivir y de ser transmitidos. La madre sin embargo contraatacaría con la expresión de genes como Igf2r o Grab que restringirían el crecimiento permitiendo la dispersión de los recursos en todas sus crías y de esta forma evitar el crecimiento excesivo  de cualquiera de los embriones. El crecimiento normal del feto es portanto, el resultado del balance de las estrategias opuestas basadas en la expresión monoalélica de genes paternos  y maternos. 

La importancia de los genes maternos y paternos dentro del desarrollo embrionario se puso
de manifiesto por medio de experimentos con ratones en los que se consiguieron, tras la manipulación, embriones androgénicos(dos genomas paternos) y ginogénicos(dos genomas maternos),que pese  a tener una dotación diploide, poseían un desarrollo anormal. Losembriones androgénicos poseían un gran desarrollo de los tejidos extraembrionarios (placenta y saco vitelino),justo lo contrario lo que sucedía en los ginogénicos.

 Estos resultados demostraron que ambos genomas son necesarios para el desarrollo normal del embrión y la placenta, pese a que sus contribuciones puedan considerarse como “antagónicas”, quedando latente el carácter conflictivo del desarrollo embrionario. 

Para saber más:



• Haig D. Genetic conflicts in human pregnancy. Q Rev Biol 1993; 68: 495 ­‐ 532

•Vasco G.C, Gil Villa AM, Piedrahita Ochoa C, Cardona Maya W, Cadavid Jaramillo A.  Influencia de la impronta genómica masculina en lareproducción. Actas urológicas españolas noviembre/diciembre2008.





Andrés Tabernilla García.

CONFLICTO INTRAGENÓMICO, ¿UNA CAUSA DE LA APARICIÓN DE NUEVAS ESPECIES?

"La guerra es el mayor conflicto de Estado, la base de la vida y la muerte, el Tao de la supervivencia y la extinción" Sin Tzu, filósofo de la antigua China.

Las consecuencias de los grandes conflictos bélicos que han transcurrido a lo largo de la historia de la humanidad, no están muy alejadas de las consecuencias que han provocado y provocan, los conflictos genéticos en la mayoría de las especies. Del mismo modo que las guerras desencadenan grandes luchas que acaban por reconstruir los mapas territoriales mediante la formación de nuevos

países, las "guerras entre genes" también pueden alterar los "mapas genéticos" y acabar originando nuevas especies.

El proceso que da lugar a la aparición de nuevas especies recibe el nombre de especiación, y podría ser definido de un modo más técnico como el proceso mediante el cual una población de una determinada especie da lugar a otra u otras poblaciones, aisladas reproductivamente entre sí y con respecto a la población original.

Este proceso de especiación, a lo largo de 3.800 millones de años, ha dado origen a una enorme diversidad de organismos, millones de especies de todos los reinos, que han poblado y pueblan

la Tierra; por este motivo no es de extrañar que una gran cantidad de genetistas estén interesados en este fenómeno y en las causas que lo producen.

La mosca Drosophila ha resultado un modelo muy útil para estudiar los fundamentos genéticos de la especiación. Por ejemplo, la especie americana Drosophila pseudoobscura se separó hace 200.000 años en dos subespecies llamadas USA y Bogotá. Estas subespecies pueden cruzarse, pero sus hijos serán estériles o, en caso de especies más divergentes, directamente inviables. Los avances genéticos permiten que ahora sepamos cuáles son los genes responsables de esta esterilidad o inviabilidad: Nup96, Nup160 y RanGAP .Estos genes tienen relación con un fenómeno en el que se han centrado durante décadas los genetistas interesados en la especiación.

Se llama "conflicto intragenómico", un proceso de competencia que no se produce entre individuos dentro de una especie como en la selección natural, ni tampoco entre especies dentro de un ecosistema, sino que tiene lugar entre genes dentro de un genoma, es decir, entre las partes de un mismo individuo.

La existencia de genes con la capacidad para sesgar a su favor la producción de gametos, quedando así representados en más de la mitad de los óvulos o espermatozoides que produce el individuo (lo que les correspondería por azar), hace posible que esto tenga lugar.

Esta capacidad permite que dichos genes se impongan en una población en pocas generaciones, aun cuando no supongan ninguna adaptación ventajosa para el individuo que los alberga. Así, los demás genes se ven forzados a adaptarse para convivir en el mismo genoma que ellos, y esto conduce a las poblaciones por caminos separados aun cuando sus entornos sean similares. Esto es la especiación por "conflicto intragenómico" y podría representar una fuerza importante en la evolución debido a la generación de

barreras reproductivas.

Los mecanismos causantes de estas interacciones antagónicas entre los genes son muy diversos, pudiendo estar implicados procesos varios como la impronta genética, elementos citoplasmáticos, transposones, etc. Sea como fuere, estos conflictos generan, tal y como hemos mencionado antes, divergencia genética entre las poblaciones lo que sugiere que pueden aparecer fácilmente incompatibilidades reproductivas.

Un ejemplo de esto los constituye la incompatibilidad de tipo Dobzhansky- Muller que propone que las incompatibilidades entre especies están causadas por la interacción de genes de las respectivas especies,una de las causas más importantes de aislamiento reproductivo.

En el ejemplo mencionado anteriormente de las dos subespecies de Drosophila pseudoobscura, USA y Bogotá, el grupo de Allen Orr, de la Universidad de Rochester, ha demostrado que un solo gen (llamado overdrive) es el responsable de causar su propia representación en los gametos por encima del 50% que le correspondería por azar. "Nuestros resultados", afirma Orr, "indican que el conflicto intragenómico, una forma de adaptación al ambiente genómico interno, es una fuerza importante en la especiación".

En resumen, el fenómeno de la especiación puede ser impulsado, entre otros mecanismos, mediante la selección debido a un conflicto intragenómico, un proceso intrínseco de cada organismo. Sin embargo, pocos estudios han ligado de forma concluyente un conflicto intragenómico con aislamiento reproductivo, probablemente debido a que este tipo de conflictos son difíciles de demostrar, ya que la especiación es, por el momento, un reto a la hora de su estudio.

Rocío Castro Viñuelas

LOS GENES TAMBIÉN SE "PELEAN"

El mecanismo que controla el material genético de nuestras células es tan preciso como la maquinaria de un reloj. Las complejas piezas y los diversos engranajes que conocemos como genes, interaccionan entre sí para determinar cada uno de los caracteres que nos definen,de la misma forma que un reloj suizo marca con suma precisión las horas del día.

El conjunto de genes que nos conforman, más conocido como genoma, es considerado por muchos como un mutualismo perfecto entre sus distintos elementos ,los genes. Sin embargo, esta afirmación no es del todo correcta: lo que acontece en nuestro genoma,
no es más, que a pequeña escala, lo que sucede a gran escala en la sociedad humana, en la que la avaricia y el interés de una minoría rompe el equilibrio, desencadenando conflictos. 

Cualquier organismo alberga genes cuya principal función es procurar su propio beneficio , transmitirse y multiplicarse en los genomas y en las poblaciones, generalmente a costa de otros genes y a pesar de que, a menudo no sea positivo para el individuo. Estos elementos son capaces romper las leyes de la genética con el fin de perpetuarse, generando conflictos dentro del individuo, más conocidos como conflictos intragenómicos. 

Además de disputas entre genes del propio organismo, los conflictos se pueden dar a un nivel superior, entre genes de individuos distintos, en lo que se conoce como conflicto intergenómico.

En este blog intentaremos abordar ambos conflictos, utilizando diversos artículos que reflejan que los genes también se “pelean”, empleando para ello sus mejores artimañas y “armas moleculares”.

              El equipo de redacción del blog Conflictos Genéticos