Cloroplasto de una planta superior 1. Doble membrana, 2. Estroma, 3. Tilacoides de grana, 4. Ribosomas, 5. Tilacoide de estroma, 6. ADN cloroplastidial
La Sistemática Molecular (Filogenética Molecular) es la que utiliza fundamentalmente la información de las secuencias de los ácidos nucleicos ADN o ARN para inferir relaciones de parentesco entre los organismos.
La sistemática molecular trata de establecer relaciones en base a las mutaciones de las secuencias del ADN.
Cuando estas variaciones (caracteres) son compartidas entre dos organismos se entiende que están emparentados.
Sin embargo hay que tener encuenta que la semejanza puede deberse a otros fenómenos como reversiones o convergencia:
En las reversiones un carácter modificado vuelve a su estado original.
En las convergencias organismos no emparentados comparten el mismo carácter, a menudo por la misma presión evolutiva o paralelismos (homoplasia, órganos análogos y homólogos).
Tipos de secuencias utilizadas El ADN aparece en los eucariotas en el núcleo, las mitocondrias y los cloroplastos. Su herencia es diferente:
ADN nuclear: se hereda normalmente de forma biparental. El más utilizado es el ADN que codifica para ARN ribosomal.
ADN mitocondrial y cloroplastidial: se hereda por parte de uno solo de los progenitories, generalmente por parte de la madre ya que a menudo estos orgánulos se transfieren a través de los óvulos. El ADN de los cloroplastos es muy estable y no se reordena con mucha frecuencia, por lo que es más utilizado en los análisis moleculares.
La mayor parte de los estudios de sistemática molecular se han realizado sobre el ADN que codifica el ARN ribosomal y el ADN del cloroplasto.
ADN ribosomal Es el ADN que codifica para ARN ribosomal o "ARNr".
El ARN ribosomal primero fue secuenciado directamente, sin referencia a los genes que lo codificaban, debido al alto número de copias presente en cada célula, lo que hacía fácil su extracción y secuenciación.
ADN cloroplastidial.
Gen rbcL.
Este gen codifica para la subunidad grande de la enzima RuBisCO.
El gen fue elegido porque es prácticamente universal en todo el reino de las plantas.
Muchos sistemáticos de plantas han hecho un esfuerzo comunitario para generar una gran base de datos de secuencias del gen del cloroplasto llamado rbcL. (La subunidad pequeña de la RubisCO está condificada por un gen del ADN nuclear rbcS)
Otros genes cloroplastídicos
La tasa de mutaciones de rbcL es baja, por lo que se han utilizado otros genes del cloroplasto: ndhF, rpoA, rpoC2, matK, atpB, atp1, atp2, matR, etc.
Técnicas básicas para obtener información molecular
Mapeo por sitios de restricción:
Utilizando enzimas de restricción (endonucleasas) se corta el ADN por sitios con una secuencia conocida, los trozos de ADN separado se analizan de forma independiente según su tamaño. Los fragmentos separados se analizan mediante electroforesis.
Secuenciación del ADN:
Se determina la secuencia de nucleótidos de la cadena de ADN (Adenina, Timina, Citosina, Guanina), para realizarlo se necesita una cantidad importante de material genético que se obtiene por PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa), sin embargo puede introducir errores y se debe trabajar con las dos cadenas de ADN complementarias.