Objetivo:
El objetivo del trabajo es demostrar la relación inversa existente entre la antigüedad de los genes y su tasa de cambio.
Según nuestra clasificación por grupos de edad, los genes pertenecientes al grupo Eucariotas tendrían que mostrar unos porcentajes de identidad y similaridad
superiores a los de los grupos Vertebrados y Teleostomos ya que representan genes evolutivamente más antiguos.
Los genes pertenecientes al grupo de Teleostomos que han divergido más recientemente deberían mostrar unas tasas de conservación inferiores
Comparación intergrupal de los resultados obtenidos
1) Eucariotas vs Vertebrados
| Media Identidad | Media Similaridad | Máximo Identidad | Máximo Similaridad | |
| Eucariotas | 57,7% | 72,1% | 1 | 1 |
| Vertebrados | 44,4% | 62,5% | 1 | 1 |
2) Vertebrados vs Teleostomos
| Media Identidad | Media Similaridad | Máximo Identidad | Máximo Similaridad | |
| Vertebrados | 44,4% | 62,5% | 1 | 1 |
| Teleostomos | 28,6% | 49,2% | 0,79 | 0,97 |
3)Eucariotas vs Teleostomos
| Media Identidad | Media Similaridad | Máximo Identidad | Máximo Similaridad | |
| Eucariotas | 57,7% | 72,1% | 1 | 1 |
| Teleostomos | 28,6% | 49,2% | 0,79 | 0,97 |
Las medias confirman la hipótesis de la relación inversa entre la antigüedad y la acumulación de cambios en los genes ya que en el grupo de Eucariotas obtenemos % superiores de similaridad e identidad que en Vertebrados y Teleostomos. Los genes eucariotas han acumulado menos cambios a lo largo de la evolución, estan más conservados que los genes de vertebrados. También observamos que en cuanto a tasas de conservación las diferencias son mayores entre Eucariotas y Teleostomos; es lo que esperábamos ya que son los 2 grupos más separados evolutivamente.
También cabe destacar que los genes de los Teleostomos estan mucho menos conservados, tienen una tasa de divergencia mucho mayor, ya que en ningún caso se alcanza el 100% de identidad o similaridad; cosa que sí ocurre en Vertebrados y Eucariotas.
Además vemos que la similaridad es cada vez más grande frente a la identidad cuanto más recientes son los genes. Así para los genes eucariotas la similaridad es 1,2 veces más grande; 1,4 veces para los genes vertebrados y 1,75 veces para los genes teleostomos. Nos parece un resultado coherente ya que cuanto más recientes son los genes más sometidos a cambios se encuentran, en cambio los genes más antiguos se encuentran mucho más conservados.
| Media Identidad | Media Similaridad | Similaridad/Identidad | |
| Eucariotas | 57,7% | 72,1% | 1,2 |
| Vertebrados | 44,4% | 62,5% | 1,4 |
| Teleostomos | 28,6% | 49,3% | 1,75 |
Ks-test : prueba de contraste de hipótesis
Las pruebas de hipótesis nos permiten, a partir del estudio de muestras comprobar hipótesis aplicables a la población de la que proceden. En nuestro caso la muestra son los genes de Fugu y Zebrafish clasificados por grupos de edades y queremos trasladar los resultados a un nivel general.
Hipótesis nula: No existe relación entre las diferencias observadas son debidas al azar.
Hipótesis alternativa: Sí existe relación entre a antigüedad de los genes y el grado de conservación, los genes más antiguos están más conservados.
La probabilidad de la hipótesis nula (p) siempre es inferior a 0,01 (resultados del test estadístico) por lo que aceptamos la hipótesis alternativa a un nivel de confianza del 99%. En todos los caso se cumple el objetivo que es descartar la hipótesis nula y por lo tanto aceptar la hipótesis alternativa; la observación realizada ha sido estadísticamente significativa y es un reflejo de la situación real para todos los genes.
Identidad entre Eucariotas y Vertebrados
ks.test (eucariotas[,3], vertebrados[,3])
D = 0.2608, p-value = < 2.2e-16
alternative hypothesis: two.sided
Similaridad entre Eucariotas y Vertebrados
ks.test (eucariotas[,4], vertebrados[,4])
D = 0.2019, p-value = < 2.2e-16
alternative hypothesis: two.sided
Conclusión final:
Existe un gran número de genes compartidos por todos los organismos, estos genes corresponden a genes primitivos, antiguos, que han permanecido conservados a lo largo de la evolución por su función esencial en la supervivencia de las especies.
Por el contrario, existe otro grupo de genes específicos de linaje, que tienen por lo tanto un origen más reciente y están menos conservados permitiendo más cambios.
En este trabajo hemos podido demostrar una relación inversa estadísticamente significativa entre la antigüedad de los genes y su tasa de cambio. Este hecho fue observado en 1986 por Doolittle pero no pudo determinarse esta relación por falta de medios para contar con una muestra representativa.
La observación más importante en nuestro trabajo ha sido:
Pero además esta diferencia en la tasa de conservación entre los grupos más alejados es significativa desde un punto de vista estadístico y podemos afirmar a un nivel de confianza del 99% que no se debe al azar, sino a la intervención del proceso evolutivo.
¿Como interviene el proceso evolutivo?
Partiendo de la presunción de que los genes más antiguos se encontraban probablemente en los primeros organismos unicelulares, podemos llegar a la conclusión de que pertenecen a los genes “housekeeping” o “genes de mantenimiento celular”, es decir aquellos genes que son esenciales para la supervivencia celular.
En el año 2001, Hirsh demostró mediante delección de genes en levaduras que aquellos que codificaban para una proteína de función esencial para la supervivencia del organismo presentaban además una tasa de conservación muy elevada en comparación con aquellos genes que tenían funciones más prescindibles.
Esto explicaría la gran conservación de este grupo de genes por acción de la selección negativa que elimina aquellos cambios no tolerados que han aparecido por mutación en estos genes. Los genes más antiguos evolucionan mucho más lentamente que genes con un origen más reciente; esta conservación refleja el hecho de que aquellas proteínas que surgieron más temprano tienen una gran proporción de posiciones sometidas a una
fuerte selección negativa debido a su importancia en las funciones básicas que aseguran la supervivencia celular.
Podemos decir que existe un incremento gradual de la presión selectiva con el tiempo, de manera que los genes más antiguos aceptan menos mutaciones que los nuevos.