13.4:

13.4: Sintenia y Evolución

Synteny and Evolution

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Molecular Biology

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Synteny and Evolution

13.3: Phylogenetic Trees

13.5: Multi-species Conserved Sequences

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02:31 min

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April 07, 2021

Overview

John H. Renwick first coined the term “synteny” in 1971, which refers to the genes present on the same chromosomes, even if they are not genetically linked. The species with common ancestry tend to show conserved syntenic regions. Therefore, the concept of synteny is nowadays used to describe the evolutionary relationship between species.

Around 80 million years ago, the human and mice lineages diverged from the common ancestor. During the course of evolution, the ancestral chromosome underwent several rearrangements, breakage, and fusion events to evolve into the chromosomes of mice and humans. For example, it took around 180 chromosomal breakage-and-rejoining events for the evolution of ancestral chromosomes into human and mice chromosomes. Yet, several regions of chromosomes in both mice and humans have maintained common gene order or synteny. For example, over 510,000 base pairs of mouse chromosome 12 share syntenic blocks with human chromosome 14. In the future, when the evolutionary distance between two species will increase, the number of chromosomal breakage-and-rejoining events will increase, and the synteny will decrease.

Primate ancestral karyotype

Based on synteny relation and DNA sequence analysis, scientists have predicted the karyotype of all primate ancestors. Synteny between humans and other primates such as chimpanzees, gorillas, and other living primate species reveals that human chromosomes are derived from ancestral chromosomes by several chromosomal breakage-and-rejoining events. Such large-scale chromosome rearrangements are rare, like once in 5 million years. But whenever they occur, they are most likely to lead to the evolution of a new species. A comparison between human chromosomes with the proposed primate ancestral karyotype shows several chromosome rearrangements. For example, the fusion of ancestral chromosomes 9 and 11 formed the human chromosome 2; or the reciprocal translocation of ancestral chromosomes 14 and 21 led to the evolution of human chromosomes 12 and 22.

Transcript

La sintenia, en términos clásicos, se refiere a los genes presentes en el mismo cromosoma, como cuentas en la misma cadena.

Por ejemplo, considere la especie X, que tiene los genes A, B y C presentes en un cromosoma. Se dice que estos genes son sinténicos en la especie X.

Consideremos entonces otra especie, Y, con los alelos A1, B1 y C1 en otro cromosoma. También se dice que estos genes son sinténicos en la especie Y.

En perspectiva evolutiva, la sintenia se refiere al fenómeno de la colocalización de genes en un cromosoma de dos o más especies diferentes.

Por lo tanto, los genes A y A1, B y B1 y C y C1 representan una sintenia entre las dos especies, X e Y.

Además, los genes presentes en regiones cromosómicas comunes en dos o más especies, como los genes A, B y C, representan un segmento sinténico conservado o bloques sinténicos conservados.

Durante el curso de la evolución, las especies sufren mutaciones aleatorias, sobreviven a la selección natural y evolucionan en varios linajes, al tiempo que mantienen en su mayoría bloques sinténicos conservados en muchos cromosomas.

Por ejemplo, hace unos 85 millones de años, los humanos y las musarañas arborícolas compartían un ancestro común de los mamíferos. Incluso después de millones de años de divergencia, varios genes presentes en el brazo largo del cromosoma 10 humano y el cromosoma 16 de la musaraña arborícola muestran una sintenia conservada en algunas regiones.

Esto indica que un cromosoma ancestral de mamífero evolucionó al cromosoma 16 en la musaraña arborícola, y también en el brazo largo del cromosoma 10 en los humanos.

Basándose en el análisis de sintenia y los datos de ADN de alta resolución de todos los primates modernos conocidos, los científicos han propuesto un cariotipo para el ancestro común de todas estas especies.

Los colores coincidentes que se muestran en los cromosomas humanos y ancestrales indican los bloques sinténicos conservados y los cromosomas ancestrales a partir de los cuales evolucionaron los cromosomas humanos.

Estos cromosomas ancestrales habrían sufrido varias rondas de reordenamiento, fusión o rotura de cromosomas, lo que facilitó la diversidad y la especiación en las especies de primates de hoy.

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Sintenia Evolución Genes Cromosomas Genéticamente Vinculados Ascendencia Común Regiones Sinténicas Conservadas Reordenamientos Ruptura Eventos de Fusión Eventos de Rotura y Reunificación Cromosómica Orden de Genes Pares de Bases Distancia Evolutiva Cariotipo Análisis de Secuencia de ADN