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Homología profunda

1997
  • Neil Shubin
  • Cliff Tabin
  • Sean B. Carroll
Escena de laboratorio que muestra la investigación genética sobre el gen PAX6 en genética evolutiva.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

La homología profunda describe casos en los que características morfológicamente dispares en diferentes especies, consideradas durante mucho tiempo análogas, resultan estar controladas por los mismos genes “herramientas” conservados. Un ejemplo clásico es el gen PAX6, que inicia el desarrollo ocular en especies tan diferentes como los ratones y las moscas de la fruta, a pesar de que sus ojos tienen estructuras muy diferentes y orígenes evolutivos independientes.

El concepto de homología profunda conecta los conceptos biológicos clásicos de homología (similitud debida a la ascendencia compartida de una estructura) y analogía (similitud debida a la evolución convergente de una función). Revela una tercera posibilidad: estructuras análogas (como el ojo compuesto de una mosca y el ojo de tipo cámara de un ratón) pueden construirse utilizando genes homólogos y vías de desarrollo heredadas de un ancestro común. Este ancestro podría no haber poseído la estructura final (p. ej., un ojo complejo), pero sí el circuito genético precursor para, quizás, un órgano fotodetector simple.

El descubrimiento de que el gen ‘eyeless’ de la mosca y el gen ‘Pax6’ del ratón no solo eran homólogos, sino también funcionalmente intercambiables —el gen del ratón podía inducir ojos ectópicos en una mosca— fue una demostración sorprendente de este principio. Demostró que el interruptor de control maestro para el desarrollo ocular se había conservado durante más de 500 millones de años. Hay muchos otros ejemplos, como el papel de la familia de genes Distal-less (Dll) en la formación de apéndices en protostomios y deuterostomios. La homología profunda implica que el conjunto de herramientas genéticas proporciona un conjunto de subrutinas reutilizables que la evolución puede desplegar en diferentes combinaciones y contextos para generar estructuras novedosas, lo que explica tanto la unidad subyacente como la gran diversidad de la vida.

UNESCO Nomenclature: 2411
- Evolución

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Incremental

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • El concepto de kit de herramientas genéticas
  • Definiciones clásicas de homología y analogía por Richard Owen
  • Descubrimiento de la función del gen eyeless/Pax6 por el laboratorio de Walter Gehring.
  • Avances en la eliminación de genes y la tecnología transgénica
  • anatomía comparada

Aplicaciones

  • Identificar objetivos genéticos para el tratamiento de trastornos oculares congénitos como la aniridia
  • Comprender los orígenes de los órganos complejos
  • Proporcionar evidencia de un origen único de la vida animal (monofilia)
  • Investigación sobre la regeneración de extremidades mediante el estudio de vías de desarrollo conservadas
  • Genómica comparativa para rastrear la historia evolutiva de los rasgos

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: homología profunda, PAX6, eyeless, genética del desarrollo, homología, analogía, evolución convergente, conjunto de herramientas genéticas, evo-devo, Neil Shubin.

Contexto histórico

Homología profunda

1990
1990
1990
1997
2000
1988
1990
1990
1997
2000
2008

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

Invención, innovación y principios técnicos relacionados.

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