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La revolución en filogenética molecular: de la clasificación química a la evolución de la secuencia de ADN
Con el avance de la ciencia y la tecnología, el auge de la sistemática molecular ha cambiado la forma en que entendemos la diversidad biológica. La sistemática molecular proporciona información importante sobre las relaciones evolutivas de los organismos mediante el análisis de diferencias en las secuencias de genes. Esto permite a los científicos construir un árbol de la vida que representa cómo se relacionan las especies, todo ello basado en décadas de investigación científica.
Sistemática molecular es un término amplio para el uso de datos moleculares en taxonomía y biogeografía.
El marco teórico de la sistemática molecular se remonta a la década de 1960. En aquella época, científicos como Emile Zuckerkandl, Emanuel Margoliash y Linus Pauling sentaron las bases de los clásicos gamma. Aunque imperfectos, estos primeros estudios habían comenzado a cuestionar ideas arraigadas desde hacía mucho tiempo sobre la clasificación biológica. Por ejemplo, se revisó la clasificación sistemática de las aves basándose en evidencia molecular.
En las décadas de 1970 y 1980, la hibridación ADN-ADN se convirtió en una técnica convencional para medir las diferencias genéticas. Esto hizo posible cambiar la clasificación morfológica tradicional al análisis molecular, allanando el camino para estudios evolutivos moleculares posteriores. Ahora, al secuenciar segmentos de genes específicos, los investigadores pueden profundizar en las relaciones genéticas entre especies.
Los primeros métodos de sistemática molecular se denominaban clasificación química y utilizaban proteínas, enzimas, carbohidratos, etc. como objetos de investigación.
A medida que avanza la tecnología, la tecnología de secuenciación de ADN se ha desarrollado rápidamente y ahora es capaz de proporcionar análisis de secuencia genética más precisos que nunca. Estas técnicas permiten a los investigadores secuenciar datos mucho más detallados, que normalmente cubren alrededor de 1.000 pares de bases, y pueden usarse para determinar haplotipos para cada especie. Aunque secuenciar completamente el genoma de un organismo sigue siendo un desafío, los análisis dirigidos a regiones cromosómicas específicas se han vuelto factibles.
El análisis filogenético molecular actual suele seguir un enfoque riguroso, que incluye pasos como la adquisición de secuencias, el alineamiento de secuencias múltiples, la prueba de modelos y la reconstrucción del árbol evolutivo. Cada uno de estos procedimientos debe diseñarse cuidadosamente para garantizar resultados confiables. La popularización de la tecnología de secuenciación de alto rendimiento también ha brindado un fuerte apoyo a la investigación en genómica y transcriptómica.
En la evolución molecular, las estructuras del ADN, el ARN y las proteínas de los organismos vivos muestran una similitud interesante.
En términos de aplicación, la promoción de la tecnología de códigos de barras de ADN nos permite identificar rápidamente especies y, en el campo de la ciencia forense, la tecnología de huellas genéticas también ha ayudado a resolver muchos casos. A medida que la sistemática molecular continúa avanzando, nuestra comprensión de la evolución entre especies mejora cada vez más con el tiempo.
Al mismo tiempo, sin embargo, la sistemática molecular también enfrenta desafíos, como el descubrimiento de la transferencia horizontal de genes, que tiene efectos filogenéticos complicados. Esto significa que diferentes genes en el mismo organismo pueden tener diferentes caminos evolutivos, lo que plantea un cierto desafío para el establecimiento de dendrogramas. En este contexto, los científicos deben adoptar métodos de análisis más flexibles para promover una clasificación y construcción de sistemas precisas.
Muchos métodos modernos de construcción de árboles se basan en múltiples alineamientos de secuencias para mejorar la confiabilidad de los resultados.
Vale la pena señalar que el análisis de dendrogramas basado en diferentes modelos puede generar resultados diferentes, por lo que elegir el modelo correcto es crucial. En resumen, la sistemática molecular está en constante evolución y, con la innovación tecnológica, sus aplicaciones se están generalizando y afectan a todos los ámbitos, desde la biología hasta la medicina.
A medida que rastreamos la evolución de las especies, tenemos que preguntarnos: a medida que nuestro conocimiento continúa creciendo, ¿cómo seguirán las investigaciones científicas futuras cambiando nuestra comprensión de la vida?
