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Lamarckismo a breve termine negli organismi unicellulari asessuati

Lamarckismo a breve termine negli organismi unicellulari asessuati



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Stavo leggendo il Karr et al. (2012) modello computazionale a cellula intera. Una delle cose che hanno fatto è stata indurre interruzioni di un singolo gene nel loro modello. Hanno osservato che molti erano fatali, ma:

In alcuni casi (Figura 6B, quinta colonna), il tempo necessario affinché i livelli di proteine ​​specifiche scendano a livelli letali era maggiore di una generazione (Figure 6C e 6D).

Per quanto ho capito, questo è perché quando una singola cellula si divide, le figlie non solo ottengono una copia del DNA materno, ma hanno anche i loro livelli iniziali di proteine ​​e RNA impostati su quelli della madre (o simili, con alcune statistiche fluttuazione).

A me questo urla di lamarkismo: se un organismo durante la sua vita è entrato in contatto con un ambiente che ha causato una maggiore espressione di qualche proteina che aveva alla nascita, anche i suoi figli avranno una maggiore espressione iniziale della stessa proteina. In altre parole, il tratto di "livello di questa proteina" sembra essere tramandato in modo lamarkiano. La mia comprensione è corretta o mi sto perdendo il punto?

Se la mia comprensione è corretta, allora quali sono alcuni metodi standard per spiegare questo lamarkismo a breve termine nei modelli matematici dell'evoluzione?


Appunti

  • io sono principalmente interessato a trattamenti matematici (o altri formali) di questo. Ho un background in matematica e lavoro in modelli matematici per la biologia delle popolazioni e la teoria dei giochi evolutivi. Io ho nessun background in biochimica o microbiologia. Apprezzerei risposte o riferimenti che soddisfino questo imbarazzante sfondo, ma non sono contrario all'aratura del microbio se è per qualcosa di fantastico.

  • Argomenti parziali simili possono essere fatti per l'organismo non unicellulare e sessuale considerando le espressioni ormonali della madre durante la gravidanza, come in questa risposta. Sono soddisfatto di una spiegazione per gli organismi unicellulari asessuati, ma punti bonus se può dire qualcosa anche sugli organismi non unicellulari e/o sessuali.

  • Domanda di follow-up sulla modellazione del meccanismo alla base di questo: livelli di macromolecole nelle cellule figlie dopo la fissione


Questo fenomeno è ben noto e può essere osservato in diverse specie. Infatti, se guardi il tempo impiegato da E. coli per cambiare il suo programma di trascrizione per reagire all'ambiente (segnale->trascrizione->traduzione), scoprirai che può essere più lungo del suo raddoppio di ~20 minuti tempo. Puoi davvero pensarlo come una forma di lamarckismo. Tuttavia, fa parte di un campo in forte espansione negli ultimi ~ 10 anni, noto come epigenetica.

L'epigenetica è un campo di ricerca che si occupa di informazioni ereditarie che vengono trasmesse da meccanismi non genetici, cioè non nella sequenza del DNA. Ciò include diversi meccanismi tra cui il passaggio di proteine/RNA, modifiche chimiche del DNA (metilazione) e della cromatina (modifica dell'istone). Si scopre che gli effetti epigenetici possono essere osservati praticamente in tutte le specie (compreso l'uomo) e i fenotipi colpiti possono essere significativi (portando alla malattia, per esempio).

Questo è un campo di ricerca molto interessante ed è molto ampio, quindi consiglierei di leggere un po'. In particolare per quanto riguarda il passaggio di proteine/RNA, credo che questo sia un po' meno studiato, forse a causa del fatto che l'effetto diminuisce esponenzialmente (a causa della diluizione), può essere limitato dalla stabilità della proteina/RNA e da alcune difficoltà di misurazione. Tuttavia, penso di ricordare la trattazione matematica di questo nel libro del Prof. Uri Alon. Puoi anche seguire il suo corso di biologia dei sistemi online su youtube, che penso tocchi parte di questo materiale.


Direi di no, anche se potresti trovare casi occasionali in cui è importante.

Il lamarckismo potrebbe certamente applicarsi agli organismi unicellulari, ma tenderebbe comunque ad essere associato al DNA. Come originariamente descritto da Lamarck, i tratti citati sarebbero mantenuti per tutta la vita della prole, potenzialmente tramandati alle generazioni successive.

Le emivite delle proteine ​​variano parecchio, ma di solito nei batteri durano circa un'ora e possono cambiare più velocemente. I cambiamenti accordati al lamarckismo dovrebbero almeno persistere per la maggior parte della vita. Se questo è lamarckismo, allora tutte le cellule staminali embrionali hanno ereditarietà larmarckiana... almeno per alcune ore.

D'altra parte… questo è Lamarckismo nel senso che storicamente Lamarck a volte osservava l'adattamento fisiologico. Uno dei suoi esempi classici era come i muscoli di un fabbro sarebbero diventati grandi a causa del duro lavoro. Anche i figli del fabbro che facevano questo lavoro sarebbero diventati muscolosi. Ma questo ha poco a che fare con l'ereditarietà.


Guarda il video: DARWINISMO Y LAMARCKISMO (Agosto 2022).