The domestication of Amazonia before European conquest

Seleccionado por: Idalia

Clement CR, Denevan WM, Heckenberger MJ et al. (2015) The domestication of Amazonia before European conquest. Proc. R. Soc. B, 282, 20150813.

Abstract
During the twentieth century, Amazonia was widely regarded as relatively pristine nature, little impacted by human history. This view remains popular despite mounting evidence of substantial human influence over millennial scales across the region. Here, we review the evidence of an anthropogenic Amazonia in response to claims of sparse populations across broad portions of the region. Amazonia was a major centre of crop domestication, with at least 83 native species containing populations domesticated to some degree. Plant domestication occurs in domesticated landscapes, including highly modified Amazonian dark earths (ADEs) associated with large settled populations and that may cover greater than 0.1% of the region. Populations and food production expanded rapidly within land management systems in the mid-Holocene, and complex societies expanded in resource-rich areas creating domesticated landscapes with profound impacts on local and regional ecology. ADE food production projections support estimates of at least eight million people in 1492. By this time, highly diverse regional systems had developed across Amazonia where subsistence resources were created with plant and landscape domestication, including earthworks. This review argues that the Amazonian anthrome was no less socio-culturally diverse or populous than other tropical forested areas of the world prior to European conquest.

Durante el simposio de Domesticación, al que asistimos Azalea y yo en julio,  Charles Clement se presentó con dos charlas, una sobre la domesticación de Theobroma cacao y otra sobre Domesticación del paisaje. La segunda fue la que más me impresionó. Pues habló sobre la influencia que tienen las poblaciones y actividades humanas no sólo sobre los recursos sino sobre el paisaje.

La zona de estudio de Charle Clement es el Amazonas, esta región del mundo suele ser concebida como una lugar virgen y prístino, a pesar de la creciente evidencia de la influencia que tuvieron y tienen los nativos sobre este sitio. En esta revisión los autores indican que los recursos y el paisaje del Amazonas no están menos afectados, que otras zonas del mundo. por las actividades socio-culturales. Cuando hablamos de recursos domesticados debemos pensar en un gradiente que incluye al recurso y la modificación del sitio que lo resguarda; y aunque no sea tan evidente, la escala de cambio que se ocasiona a los ecosistemas a lo largo del tiempo, puede llegar a ser de grandes proporciones. 

A practical guide to environmental association analysis in landscape genomics. Molecular Ecology

Seleccionado por: Alicia 

Rellstab, C., F. Gugerli, A. J. Eckert, A. M. Hancock, and R. Holderegger. 2015. A practical guide to environmental association analysis in landscape genomics. Molecular Ecology 24:4348–4370.

Abstract
Landscape genomics is an emerging research field that aims to identify the environmental factors that shape adaptive genetic variation and the gene variants that drive local adaptation. Its development has been facilitated by next-generation sequencing, which allows for screening thousands to millions of single nucleotide polymorphisms in many individuals and populations at reasonable costs. In parallel, data sets describing environmental factors have greatly improved and increasingly become publicly accessible. Accordingly, numerous analytical methods for environmental association studies have been developed. Environmental association analysis identifies genetic variants associated with particular environmental factors and has the potential to uncover adaptive patterns that are not discovered by traditional tests for the detection of outlier loci based on population genetic differentiation. We review methods for conducting environmental association analysis including categorical tests, logistic regressions, matrix correlations, general linear models and mixed effects models. We discuss the advantages and disadvantages of different approaches, provide a list of dedicated software packages and their specific properties, and stress the importance of incorporating neutral genetic structure in the analysis. We also touch on additional important aspects such as sampling design, environmental data preparation, pooled and reduced-representation sequencing, candidate-gene approaches, linearity of allele–environment associations and the combination of environmental association analyses with traditional outlier detection tests. We conclude by summarizing expected future directions in the field, such as the extension of statistical approaches, environmental association analysis for ecological gene annotation, and the need for replication and post hoc validation studies. 

Se trata de una revisión de los métodos para realizar análisis de asociación ambiental, que incluye métodos estadísticos, métodos moleculares, diseño experimental, manejo de datos ambientales y otros. Lo escogí porque sé que muchos de ustedes están realizando o podrían realizar este tipo de análisis. Sugiero entonces que la dinámica del próximo viernes sea un poco diferente a lo normal:

Propongo que cada quién piense como podría aplicar estos métodos en su proyecto y el viernes nos lo comente de forma breve. Quienes no estarán utilizando este tipo de análisis podrían comentar si les parece o no lo que sugirieron los otros.

The Accumulation of Deleterious Mutations as a Consequence of Domestication and Improvement in Sunflowers and Other Compositae Crops

Seleccionado por: José Luis

Renaut S, Rieseberg LH (2015) The Accumulation of Deleterious Mutations as a Consequence of Domestication and Improvement in Sunflowers and Other Compositae Crops. Molecular Biology and Evolution, 32, 2273–2283.

 

Abstract

       For populations to maintain optimal fitness, harmful mutations must be efficiently purged from the genome. Yet, under circumstances that diminish the effectiveness of natural selection, such as the process of plant and animal domestication, deleterious mutations are predicted to accumulate. Here, we compared the load of deleterious mutations in 21 accessions from natural populations and 19 domesticated accessions of the common sunflower using whole-transcriptome single nucleotide polymorphism (SNP) data. While we find that genetic diversity has been greatly reduced during domestication, the remaining mutations were disproportionally biased towards non-synonymous substitutions. Bioinformatically predicted deleterious mutations affecting protein function were especially strongly over-represented. We also identify similar patterns in two other domesticated species of the sunflower family (globe artichoke and cardoon), indicating that this phenomenon is not due to idiosyncrasies of sunflower domestication or the sunflower genome. Lastly, we provide unequivocal evidence that deleterious mutations accumulate in low recombining regions of the genome, due to the reduced efficacy of purifying selection. These results represent a conundrum for crop improvement efforts. While the elimination of harmful mutations should be a long-term goal of plant and animal breeding programs, it will be difficult to weed them out because of limited recombination.

 

        Envío adjunto el artículo que propongo para nuestro próximo seminario junto con una entrada de The Molecular Ecologist que habla del artículo y que amablemente Alicia me mostró en un reciente viaje

La razón por la cuál elegí este artículo es que muchos de los miembros del seminario tenemos un interés especial en la domesticación y los cambios que ésta ocasiona en el genoma de las especies domesticadas. Tal vez nuestra perspectiva de la domesticación vista desde el humano hace que tengamos un prejuicio que tiende a buscar mutaciones "benéficas" asociadas a la domesticación. Sin embargo en este artículo se demuestra que acompañando a la domesticación, se acumulan una alta proporción de mutaciones deletéreas. Este efecto puede ser explicado por cuellos de botella acompañado de expansiones poblacionales rápidas y un cambio en el entorno selectivo que ocasiona una relajación de la selección sobre algunas regiones genómicas durante la domesticación. Además del enfoque en la "parte deletérea" que trae la consigo la domesticación, algo que me parece interesante para discutir es si se pueden aplicar los mismos parámetros para definir mutaciones deletéreas en especies domesticadas y silvestres. Dado que las especies domesticadas se encuentran en un entorno selectivo principalmente guiado por el hombre, ¿las mutaciones deletéreas no se deberían definir desde la perspectiva de la interacción de la planta con el hombre?

link a la nota en The Molecular Ecologist

 

Gene organization of the mating type regions in the ectomycorrhizal fungus Laccaria bicolor reveals distinct evolution between the two mating type loci

Seleccionado por: Chris

Niculita-Hirzel H, Labbé J, Kohler A et al. (2008) Gene organization of the mating type regions in the ectomycorrhizal fungus Laccaria bicolor reveals distinct evolution between the two mating type loci. New Phytologist, 180, 329–342.

Abstract
In natural conditions, basidiomycete ectomycorrhizal fungi such as Laccaria bicolor are typically in the dikaryotic state when forming symbioses with trees, meaning that two genetically different individuals have to fuse or 'mate'. Nevertheless, nothing is known about the molecular mechanisms of mating in these ecologically important fungi. Here, advantage was taken of the first sequenced genome of the ectomycorrhizal fungus, Laccaria bicolor, to determine the genes that govern the establishment of cell-type identity and orchestrate mating. The L. bicolor mating type loci were identified through genomic screening. The evolutionary history of the genomic regions that contained them was determined by genome-wide comparison of L. bicolor sequences with those of known tetrapolar and bipolar basidiomycete species, and by phylogenetic reconstruction of gene family history. It is shown that the genes of the two mating type loci, A and B, are conserved across the Agaricales, but they are contained in regions of the genome with different evolutionary histories. The A locus is in a region where the gene order is under strong selection across the Agaricales. By contrast, the B locus is in a region where the gene order is likely under a low selection pressure but where gene duplication, translocation and transposon insertion are frequent.

Los hongos agaricales son sumamente específicos en el momento del apareamiento. Esto ocurre en los suelos con hifas primarias, ósea, monocarióticas. Para poder formar el micelio secundario, dicariótico, es necesario la unión de dos hifas primarias, y para que suceda el mating entre las hifas hay un show genetico tras esto. El articulo trata de los loci encargados del "mating" en Laccaria bicolor. Los autores intentan demostrar la ubicación de dichos loci, haciendo comparaciones con otros genomas de agaricales, expresión de genes y filogenia molecular.

Distribution and Differentiation of Wild, Feral, and Cultivated Populations of Perennial Upland Cotton (Gossypium hirsutum L.) in Mesoamerica and the Caribbean

Seleccionado por: Ana

Coppens d’Eeckenbrugge G, Lacape J-M (2014) Distribution and Differentiation of Wild, Feral, and Cultivated Populations of Perennial Upland Cotton (Gossypium hirsutum L.) in Mesoamerica and the Caribbean. PLoS ONE, 9, e107458.

 

Abstract

Perennial forms of Gossypium hirsutum are classified under seven races. Five Mesoamerican races would have been derived from the wild race ‘yucatanense’ from northern Yucatán. ‘Marie-Galante’, the main race in the Caribbean, would have developed from introgression with G. barbadense. The racial status of coastal populations from the Caribbean has not been clearly defined. We combined Ecological Niche Modeling with an analysis of SSR marker diversity, to elucidate the relationships among cultivated, feral and wild populations of perennial cottons. Out of 954 records of occurrence in Mesoamerica and the Caribbean, 630 were classified into four categories cultivated, feral (disturbed and secondary habitats), wild/feral (protected habitats), and truly wild cotton (TWC) populations. The widely distributed three first categories cannot be differentiated on ecological grounds, indicating they mostly belong to the domesticated pool. In contrast, TWC are restricted to the driest and hottest littoral habitats, in northern Yucatán and in the Caribbean (from Venezuela to Florida), as confirmed by their climatic envelope in the factorial analysis. Extrapolating this TWC climatic model to South America and the Pacific Ocean points towards places where other wild representatives of tetraploid Gossypium species have been encountered. The genetic analysis sample comprised 42 TWC accessions from 12 sites and 68 feral accessions from 18 sites; at nine sites, wild and feral accessions were collected in close vicinity. Principal coordinate analysis, neighbor joining, and STRUCTURE consistently showed a primary divergence between TWC and feral cottons, and a secondary divergence separating ‘Marie-Galante’ from all other feral accessions. This strong genetic structure contrasts strikingly with the absence of geographic differentiation. Our results show that TWC populations of Mesoamerica and the Caribbean constitute a homogenous gene pool. Furthermore, the relatively low genetic divergence between the Mesoamerican and Caribbean domesticated pools supports the hypothesis of domestication of G. hirsutum in northern Yucatán. 

Rare and common variants: twenty arguments

Seleccionado por: Daniel

 

Gibson, G. 2012. Rare and common variants: twenty arguments. Nature Reviews Genetics 13:135–145.

 

Absract

Genome-wide association studies have greatly improved our understanding of the genetic basis of disease risk. The fact that they tend not to identify more than a fraction of the specific causal loci has led to divergence of opinion over whether most of the variance is hidden as numerous rare variants of large effect or as common variants of very small effect. Here I review 20 arguments for and against each of these models of the genetic basis of complex traits and conclude that both classes of effect can be readily reconciled.

 

 

Para estimar la heredabilidad (h2) se han usado tradicionalmente dos métodos y mas recientemente uno con un enfoque genómico. El primero de ellos se basa en la correlación entre parientes donde los parámetros de la regression se pueden usar para estimar la heredabilidad. El segundo está basado en los resultados de experimentos de selección artificial donde la respuesta a la selección es product del diferencial de selección y la heredabilidad. Finalmente el tercero se basa en estudios de GWAS (Genome Wide Association Studies) donde se han identificado por ejemplo hasta 90,000 SNPs que explican solo el 10% de la varianza fenotípica asociada con la altura en poblaciones humanas mientras que con el enfoque de correlación entre parientes se ha estimado en un 80%. A esta enorme diferencia se le ha bautizado como el problema de la heredabilidad perdida (missing heritability problem) y se han propuesto varias causas posibles para explicarla como la interacción entre loci o la variación epigenética, entre otras.
En este artículo Gibson presenta cuatro modelos de la arquitectura genetica que han sido propuestos para explicar el problema de la heredabilidad perdida sobre todo en enfermedades de poblaciones humanas que en mi opinion puede extrapolarse a cualquier fenotipo de cualquier especie de interés.

 

 

 

 

Genome scans reveal candidate domestication and improvement genes in cultivated sunflower, as well as post-domestication introgression with wild relatives

Selecionado por: Laura

Baute, G. J., N. C. Kane, C. J. Grassa, Z. Lai, and L. H. Rieseberg. 2015. Genome scans reveal candidate domestication and improvement genes in cultivated sunflower, as well as post-domestication introgression with wild relatives. New Phytologist 206:830–838.

 

Abstract

 

The development of modern crops typically involves both selection and hybridization, but to date most studies have focused on the former. In the present study, we explore how both processes, and their interactions, have molded the genome of the cultivated sunflower (Helianthus annuus), a globally important oilseed.

To identify genes targeted by selection during the domestication and improvement of sunflower, and to detect post-domestication hybridization with wild species, we analyzed transcriptome sequences of 80 genotypes, including wild, landrace, and modern lines of H. annuus, as well as two cross-compatible wild relatives, Helianthus argophyllus and Helianthus petiolaris.

Outlier analyses identified 122 and 15 candidate genes associated with domestication and improvement, respectively. As in several previous studies, genes putatively involved in oil biosynthesis were the most extreme outliers. Additionally, several promising associations were observed with previously mapped quantitative trait loci (QTLs), such as branching. Admixture analyses revealed that all the modern cultivar genomes we examined contained one or more introgressions from wild populations, with every chromosome having evidence of introgression in at least one modern line.

Cumulatively, introgressions cover c. 10% of the cultivated sunflower genome. Surprisingly, introgressions do not avoid candidate domestication genes, probably because of the reintroduction of branching.

 

 Lo escogí por los énfasis en los cambios en los patrones de expresión, y la detección de selección en distintos eventos, e hibridización.

 

 

Epigenetic Variability in the Genetically Uniform Forest Tree Species Pinus pinea L

Seleccionado por: Myriam

Sáez-Laguna, Enrique, María-Ángeles Guevara, Luis-Manuel Díaz, David Sánchez-Gómez, Carmen Collada, Ismael Aranda, y María-Teresa Cervera. «Epigenetic Variability in the Genetically Uniform Forest Tree Species Pinus Pinea L». Editado por Khalil Kashkush. PLoS ONE 9, n.^o 8 (1 de agosto de 2014): e103145. doi:10.1371/journal.pone.0103145.

Abstract
There is an increasing interest in understanding the role of epigenetic variability in forest species and how it may contribute to their rapid adaptation to changing environments. In this study we have conducted a genome-wide analysis of cytosine methylation pattern in Pinus pinea, a species characterized by very low levels of genetic variation and a remarkable degree of phenotypic plasticity. DNA methylation profiles of different vegetatively propagated trees from representative natural Spanish populations of P. pinea were analyzed with the Methylation Sensitive Amplified Polymorphism (MSAP) technique. A high degree of cytosine methylation was detected (64.36% of all scored DNA fragments). Furthermore, high levels of epigenetic variation were observed among the studied individuals. This high epigenetic variation found in P. pinea contrasted with the lack of genetic variation based on Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP) data. In this manner, variable epigenetic markers clearly discriminate individuals and differentiates two well represented populations while the lack of genetic variation revealed with the AFLP markers fail to differentiate at both, individual or population levels. In addition, the use of different replicated trees allowed identifying common polymorphic methylation sensitive MSAP markers among replicates of a given propagated tree. This set of MSAPs allowed discrimination of the 70% of the analyzed trees.

Como ya saben el campo de la epigenética ha tomado auge en los últimos años desarrollándose más en el campo clínico, sin embargo actualmente van en aumento los trabajos que se enfocan a la ecología, evolución y procesos de plasticidad fenotípica y adaptación de los organismos.

La manera en que se regula el nivel de expresión y el momento en el que se expresan los genes, hasta hace no mucho era desconocido, ahora sabemos que la metilación en ciertas regiones puede regular estos procesos clave para que los organismos lleguen a adaptarse  a ciertas condiciones ambientales, y como es que estos procesos pueden ser plásticos y modificarse de acuerdo a cambios ambientales. Escogí este artículo porque considero que será interesante para muchos de nosotros, más para aquellos que trabajan con grupos con poca variación genética y resultan ser altamente exitosas en diferentes condiciones ambientales, además de que trata de explicar procesos que ocurren a nivel poblacional mediante mecanismos moleculares y esto nos da un panorama más completo de los procesos poblacionales.

 

Adaptations to Climate-Mediated Selective Pressures in Sheep

Seleccionado por: Vero

Feng-Hua, Lv, S. Agha, J. Kantanen, L. Colli, S. Stucki, J. W. Kijas, S. Joost, M.-H. Li, y P. Ajmone Marsan. «Adaptations to Climate-Mediated Selective Pressures in Sheep». Molecular Biology and Evolution 31, n.^o 12 (1 de diciembre de 2014): 3324-43. doi:10.1093/molbev/msu264.

Abstract:
Following domestication, sheep (Ovis aries) have become essential farmed animals across the world through adaptation to a diverse range of environments and varied production systems. Climate-mediated selective pressure has shaped phenotypic variation and has left genetic “footprints” in the genome of breeds raised in different agroecological zones. Unlike numerous studies that have searched for evidence of selection using only population genetics data, here, we conducted an integrated coanalysis of environmental data with single nucleotide polymorphism (SNP) variation. By examining 49,034 SNPs from 32 old, autochthonous sheep breeds that are adapted to a spectrum of different regional climates, we identified 230 SNPs with evidence for selection that is likely due to climate-mediated pressure. Among them, 189 (82%) showed significant correlation (P ≤ 0.05) between allele frequency and climatic variables in a larger set of native populations from a worldwide range of geographic areas and climates. Gene ontology analysis of genes colocated with significant SNPs identified 17 candidates related to GTPase regulator and peptide receptor activities in the biological processes of energy metabolism and endocrine and autoimmune regulation. We also observed high linkage disequilibrium and significant extended haplotype homozygosity for the core haplotype TBC1D12-CH1 of TBC1D12. The global frequency distribution of the core haplotype and allele OAR22_18929579-A showed an apparent geographic pattern and significant (P ≤ 0.05) correlations with climatic variation. Our results imply that adaptations to local climates have shaped the spatial distribution of some variants that are candidates to underpin adaptive variation in sheep.


Este me pareció adecuado ya que aborda la adaptación a presiones selectivas que llaman "footprints" dejadas en el genoma, tales como las del clima, en un modelo que ha tenido un amplia adaptación a diversos ambientes y sistemas de producción: las ovejas. Feng Hua Lv y su equipo trabajan cuestiones asociadas al genoma en la domesticación de la oveja y en este artículo  proponen un coanálisis de datos ambientales y de variaciones en los SNP en lugar de solo usar elementos de genética de poblaciones para buscar evidencias de selección, para ello usaron poblaciones nativas de ovejas de amplias áreas geográficas y climas del mundo. Logrando obtener resultados que indican que ciertas regiones genomicas y genes candidatos bajo adaptación local a climas han conformado la distribución espacial de algunas variantes que son candidatas a consolidar la variación adaptativa en las ovejas, siendo su estudio un punto de partida para la investigación de los procesos biológicos y posibles mecanismos fundamentales en la adaptación ambiental genética. Por lo cual ellos proponen continuar con más estudios que confirmen sus resultados ayudándose ahora de datos genómicos y una mayor gama de variables ambientales, ya que muchas están relacionadas con factores climáticos. Esto lo plantean porque en su investigación notan las dificultades  de distinguir la presión selectiva causal de otras presiones además de que las variables ambientales en las que se encontraba cada raza podrían variar con el hábitat de la región.  

Comparative genomics reveals insights into avian genome evolution and adaptation

Seleccionado por: Azalea

Zhang, Guojie, Cai Li, Qiye Li, Bo Li, Denis M. Larkin, Chul Lee, Jay F. Storz, et al. «Comparative Genomics Reveals Insights into Avian Genome Evolution and Adaptation». Science 346, n.^o 6215 (12 de diciembre de 2014): 1311-20. doi:10.1126/science.1251385.

Abstract:
Birds are the most species-rich class of tetrapod vertebrates and have wide relevance across many research fields. We explored bird macroevolution using full genomes from 48 avian species representing all major extant clades. The avian genome is principally characterized by its constrained size, which predominantly arose because of lineage-specific erosion of repetitive elements, large segmental deletions, and gene loss. Avian genomes furthermore show a remarkably high degree of evolutionary stasis at the levels of nucleotide sequence, gene synteny, and chromosomal structure. Despite this pattern of conservation, we detected many non-neutral evolutionary changes in protein-coding genes and noncoding regions. These analyses reveal that pan-avian genomic diversity covaries with adaptations to different lifestyles and convergent evolution of traits.



Cómo evolucionan, se adaptan y diversifican las especies ha sido un cuestionamiento central en la biología. Sin embargo, pese al desarrollo teórico en el tema, los datos empíricos frecuentemente no muestran señales o pistas tan claras de cómo han actuado e interactuado las fuerzas evolutivas. Aunado a lo anterior, los trabajos que tratan de vincular los procesos moleculares con fenotipos adaptados no son tan comunes (aunque ya hemos revisado un par de artículos en el seminario), en gran parte debido a la complejidad, pero quizá también a la falta de una visión integrativa.

La secuenciación de siguiente generación nos permite estudiar cómo se han plasmado las respuestas a las presiones selectivas, los procesos de diversificación y especiación en los genomas. Así, la genómica comparada es una herramienta con la que podemos retomar las clásicas preguntas evolutivas. En el artículo que propongo, titulado“Comparative genomics reveals insights into avian genome evolution and adaptation”, estudian los patrones macroevolutivos usando 48 genomas de aves, que tienen la ventaja de ser un grupo ampliamente estudiado y cuya filogenia está prácticamente resuelta. No sólo detectan señales de selección en diversas zonas del genoma (algunas asociadas a atributos importantes de las aves), sino que además comparar esa cantidad de genomas les permitió hacer interpretaciones funcionales a niveles supraespecíficos. Me parece que este trabajo retoma y trata de conciliar los procesos microevolutivos con los fenotipos y los patrones macroevolutivos, temas que hemos revisado en el seminario pero por separado.

Landscape Community Genomics: Understanding Eco-Evolutionary Processes in Complex Environments

Seleccionado por: Nancy

Hand, Brian K., Winsor H. Lowe, Ryan P. Kovach, Clint C. Muhlfeld, y Gordon Luikart. «Landscape Community Genomics: Understanding Eco-Evolutionary Processes in Complex Environments». Trends in Ecology & Evolution 30, n.^o 3 (marzo de 2015): 161-68. doi:10.1016/j.tree.2015.01.005.

Abstract:

 Extrinsic factors influencing evolutionary processes are often categorically lumped into interactions that are environmentally (e.g., climate, landscape) or community-driven, with little consideration of the overlap or influence of one on the other. However, genomic variation is strongly influenced by complex and dynamic interactions between environmental and community effects. Failure to consider both effects on evolutionary dynamics simultaneously can lead to incomplete, spurious, or erroneous conclusions about the mechanisms driving genomic variation. We highlight the need for a landscape community genomics (LCG) framework to help to motivate and challenge scientists in diverse fields to consider a more holistic, interdisciplinary perspective on the genomic evolution of multi-species communities in complex environments.

Elegí el articulo porque tengo mucho interés sobre el papel que juega el paisaje sobre la diversidad genética de las especies. En especial, si paisajes bajo disturbios lleva a la disminución de la diversidad de especies. Hay una disciplina que ofrece herramienta a nivel poblacional llamada genética del paisaje, sin embargo este artículo propone una perspectiva a nivel genómico en comunidades.

El articulo "Landscape community genomics: understanding eco-evolutionary processes in complex environments" fue realizado por el equipo de trabajo de Brian K. Hand. Ellos sugieren un enfoque genómico donde la evolución está influenciada por las características ambientales que moldean la diversidad y la dinámica evolutiva de las especies. Para ello, ponen en contexto el termino "Landscape community genomics" y ofrecen una serie de ventajas en usar las técnicas genómicas, como herramientas para conocer si características de paisajes complejos  tienen efecto sobre la variación genómica en una comunidad.

The evolutionary reality of higher taxa in mammals

Seleccionado por: Adriana.

Humphreys, A. M., and T. G. Barraclough. 2014. The evolutionary reality of higher taxa in mammals. Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences 281:20132750.

 

Abstract

       Species are generally regarded as a fundamental unit of biodiversity. By contrast, higher taxa such as genera and families, while widely used as biodiversity metrics and for classification and communication, are generally not believed to be shaped by shared evolutionary processes in the same way as species. We use simulations to show that processes which are important for emergence of evolutionarily significant units (ESUs) at the species level, namely geographical isolation and ecological divergence, can generate evolutionary independence above the species level and thereby lead to emergence of discrete phylogenetic clusters (higher ESUs). Extending phylogenetic approaches for delimiting evolutionarily significant species to broader phylogenetic scales, we find evidence for the existence of higher ESUs in mammals. In carnivores, euungulates and lagomorphs the hierarchical level of units detected correspond, on average, to the level of family or genus in traditional taxonomy. The units in euungulates are associated with divergent patterns of body mass, consistent with occupation of distinct ecological zones. Our findings demonstrate a new framework for studying biodiversity that unifies approaches at species and higher levels, thus potentially restoring higher taxa to their historical status as natural entities. 

El artículo retoma una pregunta que desde hace mucho tiempo ha rondado en las cabezas de los biólogos evolutivos y que, en realidad, pocos han llegado a acuerdos claros. Fuera de intentar definir el concepto de especie, el cuestionamiento de fondo es a qué nivel taxonómico (especie-género-tribu-familia...etc) pueden estudiarse los procesos evolutivos y por qué. Hasta ahora pienso que la convención es decir que la especie es realmente la unidad evolutiva que debe estudiarse, en este artículo Humphreys y Barraclough ponen en tela de juicio esta convención y proponen unidades evolutivas a escalas filogenéticas más amplias.

Me pareció interesante la discusión desde un punto de vista teórico, pero sobretodo me pareció interesante desde un punto de vista práctico. Por un lado el artículo aborda el tema de delimitar unidades taxonómicas con base en información genética; el uso de secuencias genéticas para analizar la diversidad es cada vez mayor, sin embargo la forma de generar los grupos o unidades de estudio que dependan sólo de secuencias y no de unidades definidas morfológicamente es aún muy cuestionada. Por otro lado, ante la tendencia de estudiar distintos niveles de organización, las herramientas para delimitar unidades evolutivamente significativas pueden ser muy útiles ya sea para definir sistemas de estudio en los proyectos o para tomar en cuenta estas tendencias evolutivas en términos de conservación.

Emiliania huxleyi increases calcification but not expression of calcification-related genes in long-term exposure to elevated temperature and pCO2

Seleccionado por: Idalia

Benner, I., R. E. Diner, S. C. Lefebvre, D. Li, T. Komada, E. J. Carpenter, and J. H. Stillman. 2013. Emiliania huxleyi increases calcification but not expression of calcification-related genes in long-term exposure to elevated temperature and pCO2. Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences 368:20130049.

 Abstract
Increased atmospheric pCO₂ is expected to render future oceans warmer and more acidic than they are at present. Calcifying organisms such as coccolithophores that fix and export carbon into the deep sea provide feedbacks to increasing atmospheric pCO₂. Acclimation experiments suggest negative effects of warming and acidification on coccolithophore calcification, but the ability of these organisms to adapt to future environmental conditions is not well understood. Here, we tested the combined effect of pCO₂ and temperature on the coccolithophore Emiliania huxleyi over more than 700 generations. Cells increased inorganic carbon content and calcification rate under warm and acidified conditions compared with ambient conditions, whereas organic carbon content and primary production did not show any change. In contrast to findings from short-term experiments, our results suggest that long-term acclimation or adaptation could change, or even reverse, negative calcification responses in E. huxleyi and its feedback to the global carbon cycle. Genome-wide profiles of gene expression using RNA-seq revealed that genes thought to be essential for calcification are not those that are most strongly differentially expressed under long-term exposure to future ocean conditions. Rather, differentially expressed genes observed here represent new targets to study responses to ocean acidification and warming.


Fue algo complicado decidir, por la diversidad de temas con los que trabajamos, pero ya que Alicia puso de moda el plancton, decidí enviarles un artículo sobre Emiliania huxleyi , un cocolitóforo que es un componente del fitoplancton.

El grupo de Benner y colaboradores pretende estudiar la respuesta de E. huxleyi a condiciones oceánicas futuras, a través de la calcificación. A pesar de no encontrar diferencias contundentes  a nivel fisiológico, los autores exploran los cambios a nivel de  transcriptoma. Aunque, inesperadamente hallan que los genes para los que observan un cambio de expresión no son aquellos que previamente han sido asociados a la calcificación.

Para mí, la moraleja del artículo es que, objetivos tan complejos como tratar de predecir  la capacidad de respuesta a condiciones futuras, requiere de estrategias interdisciplanarias, que no minimicen las variables a las que se enfrentan los ecólogos, pero que desmenucen una pregunta a diferentes niveles. Pues la ausencia de evidencia fisiológica o una correlación genética, no necesariamente reflejan cambios a otros niveles como la transcripción; y nos brindan poca evidencia de la capacidad de un organismo de adaptarse a condiciones futuras o  de las consecuencias que podríamos observar en fenómenos como el ciclo de carbono.

Testing a “genes-to-ecosystems” approach to understanding aquatic–terrestrial linkages.

Seleccionado por: Alicia

Crutsinger, G. M. et al. 2014. Testing a “genes-to-ecosystems” approach to understanding aquatic–terrestrial linkages. Molecular Ecology 23:5888–5903.

Abstract

A ‘genes-to-ecosystems’ approach has been proposed as a novel avenue for integrating the consequences of intraspecific genetic variation with the underlying genetic architecture of a species to shed light on the relationships among hierarchies of ecological organization (genes individuals communities ecosystems). However, attempts to identify genes with major effect on the structure of communities and/or ecosystem processes have been limited and a comprehensive test of this approach has yet to emerge. Here, we present an interdisciplinary field study that integrated a common garden containing different genotypes of a dominant, riparian tree, Populus trichocarpa, and aquatic mesocosms to determine how intraspecific variation in leaf litter alters both terrestrial and aquatic communities and ecosystem functioning. Moreover, we incorporate data from extensive trait screening and genome-wide association studies estimating the heritability and genes associated with litter characteristics. We found that tree genotypes varied considerably in the quality and production of leaf litter, which contributed to variation in phytoplankton abundances, as well as nutrient dynamics and light availability in aquatic mesocosms. These ‘after-life’ effects of litter from different genotypes were comparable to the responses of terrestrial communities associated with the living foliage. We found that multiple litter traits corresponding with aquatic community and ecosystem responses differed in their heritability. Moreover, the underlying genetic architecture of these traits was complex, and many genes contributed only a small proportion to phenotypic variation. Our results provide further evidence that genetic variation is a key component of aquatic–terrestrial linkages, but challenge the ability to predict community or ecosystem responses based on the actions of one or a few genes.

Este artículo utiliza el acercamiento "genes-a-ecosistemas", es decir ver cómo la composición genética de los individuos de una especie puede tener una influencia en las comunidades y la dinámica del ecosistema del que forman parte. En este caso, examinaron el efecto de hojas secas de árboles con diferentes genotipos sobre estanques de agua.

Seleccioné el artículo por dos motivos. Primero, me pareció muy interesante poner sobre la mesa la posibilidad de examinar juntos al componente más básico de la biodiversidad, la diversidad genética, y el más complejo, las interacciones dentro de un ecosistema. El tema es relativamente nuevo, así que aunque ninguna de nosotras está trabajando en ello me parece que es bueno tener en el radar que este tipo de cosas se pueden y se están haciendo. Sus resultados no fueron contundentes y terminan por subrayar la complejidad del sistema y decir que falta mucho por investigar, pero hay un par de resultados interesantes a discutir. Segundo, tienen un muy buen diseño experimental y en general análisis bien planeados y elegantes. Creo que vale la pena pensar en cómo este tipo de experimentos y datos podrían aplicarse a otros modelos de estudio, desde las razas de maíz hasta las comunidades de artrópodos de un bosque.