Download Claudio Scazzocchio

Prof. Constancio Lázaro
(1914-1988)
Renée Kolski
Ekaterina
Scvortzoff
El gen y sus avatares:
Diccionario de la Academia
“Avatar” :
Fase, cambio, vicisitud
En la religión hindú, encarnación terrestre de
alguna deidad, en especial Visnu
Reencarnación, transformación
¿Es el concepto de “gen”, un episodio
transitorio en la historia de la genética?
I) La concepción atomista del gen, como la
“partícula elemental” de la herencia 1900-1913
II ) La interpretación del gen 1902-1964
III) La deconstrucción del gen, 1957…
El “gen” antes de Mendel
(la herencia antes de la genética)
Hay Genética antes de Mendel?
Observaciones esporádicas:
Hemofilia: desde Rabbi Judah-a-Nasí (II AD), Albucassis
936-1013 a Otto y Nesse (S XIX), Albinismo, polidactilia
Bentley Glass, 1947
Flores: axiales o
terminales
Plantas: Grandes o enanas
Semillas: Lisas o arrugadas
Semillas:
Amarillas o
verdes
Flores: Blancas o Púrpura
Frutos: Amarillos
o Verdes
Frutos: Lisos
o Estrangulados
Unicidad de Mendel:
1)Abstracción de caracteres individuales
pensamiento “binario”, es o no es
2) Abordaje cuantitativo de caracteres
cualitativos (frecuencia)
3) Predicción de resultados:
(metodología popperiana bien avant la
lettre ?)
“que en cada generación, las dos caractéristicas
parentales aparecen, separadas e intactas, nada
indica que una de ellas haya influenciado o
adquirido nada de la otra”
Brün, 18 Abril 1867
Carta a Carl Nägeli
Redescubrimiento de las “leyes” de Mendel:
Que sucede entre el 1865 y el 1900?
A nivel experimental:
Pasteur: Golpe de gracia a la generación espontánea, 1864
Flemming (y otros ): mitosis (1861-1862)
Hertwig : Fertilización, 1875
von Waldeyer: cromosomas, 1888
van Beneden, Boveri:, meiosis 1887
Boveri: Individualidad de los cromosomas, 1902
Sutton: Descripción completa de la meiosis, 1902-3
Redescubrimiento de las “leyes” de Mendel:
Que sucede entre el 1865 y el 1900?
A nivel conceptual:
Publicación y difusión
del
“Origen de las especies”
(1859)
DE VRIES , HUGO , Concerning the law of
segregation of hybrids
CORRENS , C., G. Mendel’s law concerning the
progeny of varietal hybrids
TSCHERMAK , E., Concerning artificial crossing
in Pisum sativum
Es el concepto de “gen” un episodio
transitorio en la historia de la genética?
I) La concepción atomista del gen, como la
“partícula elemental” de la herencia 1900-1913
II ) La interpretación del gen 1902-1964
III) La deconstrucción del gen, 1957…
From 1900 to circa
1913
B
C,O
P
0.0 1.0
Yellow colour
30.7
R
M
33.7
57.6
White-Eosin
Vermillion
Rudimentary
Miniature
Vocabulario de la genética clásica
Genetics
Gene
Genotype, Phenotype
Mutation
Mutation
Allele(omoprh)
Homo, heterozygote
Recessive, Dominant
Linkage
Crossing over
Epistasis
P, F1, F2, etc
cMorgan
Bateson
1906
Johansen 1909
Johansen 1909
de Vries
1901
Morgan
1910
Bateson
1901
Bateson
1901
Mendel
Morgan?
Morgan,
1911
Bateson
1909
Haldane,
1915
Consecuencias de la genética clásica
I Pensamiento abstracto: genética de poblaciones
II Unificación de la biología
III Teoría sintética de la evolución
II Unificación de la biología
Fundación de Genetics, 1916
Drosophila, Homo, Nicotiana, Oenothera,
Phaseolus, Avena, Conejillos de India,
Remolacha, Primula, “Basset hounds”,
“Tortoiseshell cats” (gatos color carey),
Paramecium.
Acción!
El gen clásico es (≈1930):
abstracto
Copia
indivisible
“trascendente” (Gunther Stent, 1970)
arcano
El gen clásico es:
abstracto
indivisible
arcano
Dos estados
Más de dos estados
Es el concepto de “gen” un episodio
transitorio en la historia de la genética?
I) La concepción atomista del gen, como la
“partícula elemental” de la herencia 1900-1913
II ) La interpretación del gen 1902-1964
III) La deconstrucción del gen, 1957…
Del gen clásico al gen molecular:
abstracto que es? “concretizarlo”
indivisible es cierto?
arcano
Que hace?
Como se copia?
Es posible reducir lo arcano a las leyes de la física?
(Schrödinger, 1944)
Drosophila melanogaster
“pseudo alelos”
(recombinan pero no complementan)
Lewis, Pontecorvo 1940-1950
indivisible
es cierto?
Alelos en los loci ad, bi en Aspergillus nidulans
(Pontecorvo, Roper, Pritchard)
Mutantes RII del fago T4: Benzer
Substitución del gen “atómico” por definiciones
operacionales (cistron, muton, recon)
Gen clásico: indivisible
mismo gen:
complementación
genes diferentes:
complementación
inactivo
activo
mismo gen:
recombinación
imposible
genes diferentes:
recombinación
posible
Lewis (Drosophila melanogaster)
Pontecorvo (Aspergillus nidulans)
test cis-trans 1951
mismo gen
genes diferentes
activo
activo
inactivo
activo
La definición del gen como “cistron”
es independiente de la recombinación
Muller, 1922:
es “algo” distinto de lo que hace, capaz
de “atraer” tal como un cristal “materiales”
tales que ordenados de la misma manera deán
una copia de si mismo.
Haldane, 1937:
Podemos concebir un proceso análogo a la copia
de un disco musical, por intermedio de un “negativo”.
Transformación del neumococo (1943)
ADN o (ARN)
Infección por fago (ADN adentro,
proteína afuera, 1952)
Reconstrucción del virus del mosaico del
tabaco (1957)
“Hacen”
Garrod: errores del metabolismo (1902-1932)
Pigmentos de flores (1907-1936)
Pigmentos del ojo de D. melanogaster
(1936-1942)
Proteína
Mutantes de Neurospora crassa (1941)
Anemia falciforme (Glu6 Val)
El dogma central en su expresión mínima
(Crick, 1956):
ADN
Que es el gen?
ARN
Proteína
Que diablos hacen los genes?
ADN o (ARN)
Debe haber un código!
“Hacen”
Que tipo de código?
y
un mecanismo de traducción!
No solapante, sin comas:
Proteína
Hacia la bioquímica
(UUU
fenilalanina)
ARNt: predicción
descubrimiento
1955
1957
ARNm: predicción
1959
descubrimiento: 1961
Corolarios de la definición del gen como cistron:
1)Colinearidad del gen y la proteína
2)Congruencia del mapa de recombinación y el mapa
de complementación
A
B
C
El gen en 1964
el gen formal, definido como “cistrón” es isomorfo al
gen molecular definido como una secuencia
de ADN que codifica una proteína
Aún más, son absolutmente el mismo objeto,
definidos por dos operaciones distintas!
o sea: de un “un gen una enzima”
a “un cistrón una cadena polipeptídica”
Es el concepto de “gen” un episodio
transitorio en la historia de la genética?
I) La concepción atomista del gen, como la
“partícula elemental” de la herencia 1900-1913
II ) La interpretación del gen 1902-1964
III) La deconstrucción del gen, 1957…
El final de la historia: 1968
Fase romántica
(1938-1953)
Fase dogmática
(1953-1963)
Fase académica
(1963…)a
“Hemos perdido hace tiempo toda
esperanza que aparezcan paradojas
en el estudio de la herencia, lo que queda
es allanar algunos detalles”
(mi traducción libre)
I No linearidad de los mapas de complementación
II El operón: extiende o falsifica el concepto
de isomorfismo? Promotores y “enhancers”
III Genes solapantes
IV Intrones
V Intenínas
VI Edición del ARNm
VII re-ordenamiento del ADN
VIII Transposición
II “Enhancers”: acción a distancia
de Visel et al., 2009,
Datos originals en Lettice et al, 2003 and Sagai et al, 2005
IV Intrones
Empalme alternativo: tiene límites?
gen DSCAM : 36 096 isoformas potenciales!
250 000 neuronas en Drosophila
Algunas con 50 isoformas
Group I and II introns may
Contain ORFs
Orden linearizado de los genes
Cnidaria
Medina M et al. PNAS 2006;103:9096-9100
©2006 by National Academy of Sciences
(PNAS, 111, 2014)
81 putative bips
IV edición del ARN, Benne et al., 1986
COXII comprende un cambio de fase -1
En el ADNc, un GA es remplazado por
TTGTAT sequence:
Equivalente a una inserción de 4 Ts,
restableciendo el marco
Tripanosoma brucei
El colmo de la edición: Diplonemida
Gertraud Burger y colaboradores
VII Re-ordenamiento del ADN
Irreversible: heterocistes en Anabaena
1) gen nifD (escisión de11 kb )
Sub-unidad de
la nitrogenasa
2) gen fdxN
(escisión de 55 kb ) Ferredoxin
3) gen hupL (escisión de 10.5 kb)
Hidrogenasa
I No linearidad de los mapas de complementación
II El operón: extiende o falsifica el concepto
de isomorfismo? Promotores y “enhancers”
III Genes solapantes
IV Edición del ARN Más radical: Un elemento heredable no es
V intrones
necesariamente un ácido nucleico:
Epigénesis cromatínica y no
Priones, pero no sólo!!!
VI inteínas
VII re-ordenamiento del ADN
VIII Transposición
Modificación epigenética o herencia cultural?
From Danchin et al., 2011
From Badauf, 2003
Beisson y Sonnenborn, 1964
Construcción
Deconstrucción
El gen es ADN (ARN) 1943-57
ADN is una doble hélice 1953
Se replica de manera semiconservativa (1958)
La información heredable no está sólo
en el ADN
(e.g. cromatina,
priones, pero no sólo) 1982…
Los genes codifican proteínas
(o especifican ARNs)
El gen es divisible, 1950-1957,
Genes y proteínas son colineares,
1963-64
Los mapas de complementación
y recombinación no son siempre
congruentes (1957…)
Los genes son “mosaicos”
(intrones e inteínas
1977…) Y la información puede
estar quien sabe donde! (edición)
El código es leído en tripletes, 1961
EL adaptador es un RNAt, 1957
La traducción ocurre en el RNAm,
1961
Los genes tienen lugares fijos en los
cromosomas (desde el 1913)
Los genes pueden hacerse y
deshacerse 1976…
Y pueden pasearse por el genoma
1944…1968…
¿EXISTE el GEN?
A concept past its time? “The classical concept of the gene ultimately
forms a barrier to trying to understand phenotypes in terms
of encoded functional products.” (Gelbart 1998)
“For is, as Gelbart suggests, the term gene may in fact have become
a hindrance…missleading as often that informs” (Fox-Keller, The Century
of the gene, 2002)
“This term (gene) has no rigorous or consistent definition…The term genetic
locus is preferable…(as) it can be defined operationally…” (Shapiro, Evolution,
A view from the 21st Century, 2011)
Old geneticists knew what they were talking about when they used the term “gene”,
but it seems to have become corrupted by modern genomics to mean any piece of
expressed sequence,…I suggest that we now use the term “genetic locus”
to mean the stretch of DNA that is characterized either by mapped mutations
as in the old genetics or by finding a complete open reading frame
as in the new genomics. (Brenner, 2000)
Je suis d’avis au contraire que le maintien du concept de gène
est absolument nécessaire, sauf à revenir à une conception
pré-mendélienne de l’hérédité biologique, où ce sont les
caractères eux-mêmes qui sont transmis.
On est amené à proposer une conception élargie du gène : le gène est
le signal, de type numérique et analogique, inscrit dans les
composants nucléique et protéique de la chromatine,
transmis de cellule à cellule et de génération en génération,
qui est traduit, grâce aux propriétés de la cellule et de l’organisme,
en information permettant la création des formes du vivant.
J. Deutsch, Le gène un concept en évolution, 2012
Physarum polycephalum
Didymium iridis
Trans-splicing: adding a sequence to the 5’
Trypanosomes
Euglena
Bdelloid Rotifers
Hydra (cnidaria)
Nematodes
Schistosoma mansoni
(platemint)
Tunicates
Inteins, and also Group I and Group II introns are
molecular parasites
Antiguedad Clásica:
“En lo natural hay un plan, y nada es accidental, el
desarrollo de ese plan que está en el origen de cada
objeto, y hacia cual tiende, es su belleza esencial”
Aristóteles, de las partes de los animales
FromCastle,
Castle,Genetics
Geneticsand
and
From
EugenicsIVIVedition,
edition,1930
1930
Eugenics