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Titolo: tempo/sostituzione di basi

Io mi chiedevo questo: può esistere un numero, uguale per i batteri e per
gli eucarioti, che definisce il rapporto fra tempo e sostituzioni di basi
nel DNA?
Mi spiego meglio: i batteri hanno generazioni più brevi, e quindi maggiori
possibilità di mutazioni, ma scarso scambio genico, mentre gli eucarioti
hanno generazioni più lunghe e quindi minori possibilità di mutazioni (anche
se hanno un DNA più ricco di basi, e quindi in parte compensano), ma una
maggiore variabilità a causa del crossing over.
Io sospetto che la competizione fra batteri ed eucarioti implichi un uguale
rapporto tempo/sostituzione di basi.
Naturalmente le cose sono un po' più complesse di così. In primo luogo, una
sostituzione di base per mutazione ha molte più probabilità di essere
dannosa rispetto ad una per crossing over, in quanto la seconda è, come
dire, già testata. In secondo luogo alcuni meccanismi biologici, ad esempio
il sistema immunitario, hanno una funzione strettamente analoga a quella di
una mutazione, per quanto riguarda la competizione con i batteri.
Ma penso che si possa fare una stima a braccio, almeno dell'ordine di
grandezza. Qualcuno di voi ha le conoscenze necessarie per farlo?
Garzie e ciao.
Danilo
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http://usenet.libero.it

Ciao Danilo,
sono Elena, una biologa,
volevo risponderti am prima hop bisogno di chiederti una cosa, cosa
intendi quando dici che il crossing over è una mutazione già testata e
quindi meno dannosa di una sostituzione di base, guarda che un singolo
evento di crossing-over ti può introdurre una singola mutazione
puntiforme, ad esempio una sostituzione di un nucleotide con un altro
che ti farà cambiare l'aaminoacido nella posizione corrispondente della
proteina.
Io credo che una sostituzione aminoacidica a livello numerico sia da
correlare con il numero di duplicazioni che il genoma deve affrontare,
quindi in quest'ottica mutano certo più velocemente i batteri di noi
uomini. Riguardo il rapporti tra le due specie in termini di lotta e
evoluzione reciproca non saprei cosa dirti perchè non è il mio campo.
Chissà se è questo che volevi sapere in parte. Tieni presente un'altra
cosa che gli eucarioti hanno anche meccanismi di correzione delle bozze
e delle mutazioni diversi rispetto ai procarioti e che anche questi
influiscono sulla percfentuale di basi che vengono mutate ad ogni ciclo
replicativo, abbassandolo.
Ciao
Elena
-- 
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 replicativo, abbassandolo.
Già, questo è un altro fattore da tenere in considerazione.
Il mio ragionamento è questo: i batteri e gli eucarioti hanno dovuto
affrontare lo stesso problema, e lo hanno affrontato in due maniere diverse.
Il problema è avere sufficiente variabilità da poter competere
evolutivamente gli uni con gli altri.
I batteri risolvono la cosa abbreviando al massimo le generazioni, e così
massimizzando la frequenza delle mutazioni per unità di tempo.
Gli eucarioti ricorrono ad un trucco, che è quello di rimescolare di
continuo le mutazioni favorevoli o neutre già avvenute, il che permette loro
di simulare lo stesso tasso di variabilità dei batteri pur avendo
generazioni più lunghe. Generazioni più lunghe sono necessarie per diventare
più grandi, detta con parole semplici. Essere più grandi comporta dei
vantaggi.
Poi ci sono le complicazioni, che sono ad esempio i meccanismi di correzione
bozze degli eucarioti, come giustamente dici, che farebbero pensare che una
mutazione svantaggiosa possa essere più penalizzante in un organismo che ha
generazioni più lunghe. Oppure, come dicevo io, la maggior quantità di DNA
degli eucarioti, la più parte del quale non codificante, e che quindi
permette errori di replicazione senza danno, ma magari permette di cooptare
errori utili. E poi, qundo le generazioni sono così lunghe che neppure
questi meccanismi bastano più, il sistema immunitario introduce altra
variabiltà.
In pratica dico che l'unico modo di competere fra loro che hanno gli
organismi si basa sulla lotteria delle mutazioni, e che i batteri comprano
più biglietti possibile, e gli eucarioti giocano un sistema ;)
Però, visto che gli organismi rispondono alla pressione evolutiva degli
altri organismi, mi aspetterei di trovare che il tasso di sostituzione di
basi nei batteri e negli eucarioti, comunque sia raggiunto, sia però simile,
per via che sarebbe inutilmente costoso sopravanzare di molto il proprio
competitore.
Spero di essere stato più chiaro adesso.
Ciao Danilo


 una mutazione, per quanto riguarda la competizione con i batteri.
in che senso?
ladybat

 variabili che complicherebbero il rapporto che cerchi.
cut
Vediamo se riesco a spiegarmi meglio con un esempio.
Mettiamo che ci sia un batterio potenzialmente mortale, a cui però io sono
immune.
Prendiamo un arco di tempo di cento anni, ovvero di quattro generazioni mie.
L'unico modo che ha il batterio di uccidermi è cambiare il suo DNA, vuoi
tramite mutazioni, vuoi in qualunque altro modo.
L'unico modo che ho io di salvarmi (i miei discendenti di non estinguersi)
nel caso che il batterio riesca a mutare è cambiare il mio DNA vuoi tramite
mutazioni, vuoi con il crossing over (tralasciamo per ora il sistema
immunitario).
Ora, a distanza di cento anni il DNA della mia linea germinale è cambiato
per l'ottantasette e mezzo per cento delle basi, a causa del crossing over.
Naturalmente bisogna valutare il tasso di omozigosi negli individui che si
accoppiano, perchè se un gene è sostituito da una sua copia esatta, a tutti
gli effetti pratici non è stato sostituito.
Poi, ci saranno state mutazioni, la cui frequenza dipende anche dal numero
di individui che discendono dal mio DNA germinale a distanza di cento anni.
Il batterio in cento anni può aver avuto qualcosa come due milioni e mezzo
di replicazioni, il che comporta una probabilità di mutazioni molto
superiore alla mia, credo, nonostante il suo DNA abbia meno basi. In più,
può aver acquisito DNA da altri batteri.
Quale percentuale di basi del DNA del batterio è stata sostituita dopo cento
anni?
Io credo che sia appena inferiore alla mia, perchè se fosse superiore l'uomo
sarebbe estinto, mentre se fosse appena inferiore cesserebbe la pressione
evolutiva sull'uomo per produrre una maggiore differenza.
Naturalmente noi abbiamo anche il sistema immunitario, e tutte le possibili
proteine che può riconoscere andrebbero conteggiate come basi sostituite,
perchè simulano una mutazione favorevole, a livello di immunità al batterio.
Ciao Danilo


 tramite mutazioni, vuoi in qualunque altro modo.
il batterio non ha alcun interesse ad ucciderti. chi lo veicola se no? 
la tua morte e' per lui un inconveniente. quindi in genere un batterio 
non si evolve per ucciderti. Per lui la tua morte e'un cedimento 
strutturale.
Non puoi considerare un batterio o un virus come un predatore che 
coevolve. La coevoluzione e' semmai solo per le modalita' e le 
resistenze all'infezione.
Il tuo dubbio in questo senso e' lecito. Nel giro di due generazioni 
umane si sono selezionati ed evoluti batteri resistenti agli 
antibiotici. Il genere umano e' sopravvissuto, in effetti, solo grazie 
ad un sistema immunitario efficiente che contrasta le infezioni e dà una 
speranza di sopravvivenza anche in caso di ceppo mutato particolarmente 
virulento.
perdona l'incoerenza generale del discorso ma e' tardi e sono molto stanca.
ladybat

 resistenze all'infezione.
Io preferisco parlare di competizione piuttosto che di rapporto
preda-predatore, perchè considero quest'ultimo un caso particolare di una
situazione più generale. In questo senso io e il batterio siamo in
competizione per delle risorse limitate, che sono le proteine delle mie
cellule. Se siamo in competizione è ovvio che ci sarà coevoluzione (oppure
estinzione).
Il batterio evolve per attaccarmi, ed io per resistergli.
Però non è sempre vero che il batterio non "voglia" la mia morte. Questo
dipende dai modi di diffusione.
Normalmente il batterio evolve per ottimizzare la sua diffusione, ed in
subordine per ottimizzare la sua replicazione. E' ovvio che un batterio che
sfrutta meglio le risorse dell'ospite e si replica più velocemente sarà
selezionato favorevolmente all'interno dell'ospite. Se però questo comporta
che la morte dell'ospite avvenga prima che il batterio si sia diffuso,
allora questo ceppo si estinguerà.
Però, nei casi in cui la diffusione avvenga a distanza, ad esempio
attraverso l'acqua oppure con ospiti intermedi, ci sarà una minore necessità
per il batterio di mantenere vivo e in movimento l'ospite finale, e sarà
selezionata favorevolmente una più rapida replicazione.
Normalmente le malattie veicolate da un ospite intermedio sono asintomatiche
nell'ospite intermedio, e mediamente più gravi nell'ospite finale di quelle
diffuse per contatto diretto.
Leggevo che la virulenza del tifo (mi pare) aumenta se può diffondersi
attraverso l'acqua, e diminuisce se l'acqua è sterile, e quindi il contagio
dev'essere trasmesso per contatto diretto. Ed anche le malattie ospedaliere
tendono a diventare più gravi, perchè possono contare sul tramite di medici
ed infermieri per diffondersi, e quindi non hanno motivo di puntare sulla
mobilità dell'ospite.
Divagazioni...
