El reloj molecular es un concepto revolucionario en biología evolutiva que permite datar eventos de especiación utilizando la tasa de acumulación de mutaciones en el genoma.
La expresión "reloj molecular" designa la posibilidad de estimar el tiempo transcurrido desde la divergencia de dos linajes midiendo la cantidad de diferencias acumuladas en sus secuencias biomoleculares. El principio se basa en la idea de que las sustituciones neutras se acumulan a un ritmo promedio, ritmo que puede ser explotado como un cronómetro.
N.B.:
Una sustitución neutra es un cambio en la secuencia de ADN o proteína que no tiene ningún efecto en la supervivencia o reproducción del organismo. Estas sustituciones no son favorecidas ni eliminadas por la selección natural y, por lo tanto, se acumulan de manera aleatoria con el tiempo.
En su forma más simple, la relación que vincula divergencia y tiempo está dada por \(T = \dfrac{D}{2\mu}\).
| Símbolo | Nombre | Unidad | Significado físico |
|---|---|---|---|
| \(T\) | Tiempo de divergencia | años (o Ma) | Duración transcurrida desde que dos linajes divergieron de un ancestro común; es la medida de tiempo que el reloj molecular permite estimar. |
| \(D\) | Distancia genética | sustituciones/sitio | Proporción media de diferencias acumuladas entre dos secuencias homólogas desde su separación; refleja el número de sustituciones neutralizadas por evolución independiente en cada linaje. |
| \(\mu\) | Tasa de mutación | sustituciones/sitio/año | Frecuencia a la que una base particular es reemplazada por otra durante una unidad de tiempo en un linaje; es la velocidad del reloj molecular. |
N.B.:
En biología evolutiva, un linaje designa un conjunto de organismos que descienden unos de otros por reproducción, formando una cadena continua en el tiempo. En el contexto del reloj molecular, cada linaje acumula sustituciones de manera independiente, y la distancia genética \(D\) entre dos linajes corresponde a la suma de los cambios ocurridos en cada uno desde su último ancestro común.
El reloj molecular ha revolucionado nuestra comprensión de la evolución al permitir datar con precisión eventos clave en la historia de la vida, desde divergencias entre grandes grupos taxonómicos hasta eventos evolutivos recientes.
Ha resuelto, en particular, debates de larga data sobre la cronología de la evolución y ha proporcionado marcos temporales para fenómenos tan variados como la emergencia de nuevas especies, las migraciones humanas, el origen de pandemias y la domesticación de especies.
| Evento de divergencia | Tiempo estimado | Material genético utilizado | Fiabilidad |
|---|---|---|---|
| Eucariotas - Procariotas | 2-3 mil millones de años | Genes ribosomales | Moderada |
| Origen de la fotosíntesis | 2.5-3.2 mil millones de años | Genes fotosintéticos | Moderada |
| Mamíferos - Aves | 310 millones de años | Genes conservados | Media |
| Origen de las plantas con flores | 300 millones de años | Genes cloroplásticos | Media |
| Radiación (diversificación rápida) de los dinosaurios | 230-250 millones de años | Genes esqueléticos | Moderada |
| Divergencia aves - cocodrilos | 240-275 millones de años | Genes nucleares | Media |
| Radiación (diversificación rápida) de los mamíferos placentarios | 66-100 millones de años | ADN mitocondrial y nuclear | Media |
| Cetáceos - Hipopótamos | 50-60 millones de años | Genes nucleares | Alta |
| Humano - Chimpancé | 6-8 millones de años | Genoma nuclear y mitocondrial | Alta |
| Ratón - Rata | 12-24 millones de años | Genoma completo | Alta |
| Divergencia Neandertal - Humano moderno | 550,000-765,000 años | Genoma nuclear antiguo | Alta |
| Domesticación del perro | 15,000-40,000 años | ADN mitocondrial | Media |
| Colonización de América | 15,000-20,000 años | Genoma humano completo | Alta |
| Migración fuera de África de Homo sapiens | 60,000-100,000 años | ADN mitocondrial y cromosoma Y | Alta |
| Domesticación del arroz | 8,000-13,000 años | Genoma cloroplástico | Alta |
| Emergencia del VIH-1 | Principios del siglo XX | Genoma viral completo | Alta |
| Emergencia del SARS-CoV-2 | 2019 | Genoma viral completo | Alta |
Fuentes complementarias y herramientas: PubMed / NCBI, BEAST (relojes bayesianos), Literatura científica.
A pesar de su poder, el reloj molecular presenta varias limitaciones importantes:
Fuente: Nature - The molecular clock and evolutionary relationships y Science - Molecular Clocks in Evolution.
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