Splicing alternativo durante o desenvolvimento de órgãos de mamíferos: mero acaso, fortuita necessidade ou design inteligente?

terça-feira, maio 04, 2021

Alternative splicing during mammalian organ development

Pavel V. Mazin, Philipp Khaitovich, Margarida Cardoso-Moreira & Henrik Kaessmann

Nature Genetics (2021)


Fig. 1: Developmental AS atlases.

Abstract

Alternative splicing (AS) is pervasive in mammalian genomes, yet cross-species comparisons have been largely restricted to adult tissues and the functionality of most AS events remains unclear. We assessed AS patterns across pre- and postnatal development of seven organs in six mammals and a bird. Our analyses revealed that developmentally dynamic AS events, which are especially prevalent in the brain, are substantially more conserved than nondynamic ones. Cassette exons with increasing inclusion frequencies during development show the strongest signals of conserved and regulated AS. Newly emerged cassette exons are typically incorporated late in testis development, but those retained during evolution are predominantly brain specific. Our work suggests that an intricate interplay of programs controlling gene expression levels and AS is fundamental to organ development, especially for the brain and heart. In these regulatory networks, AS affords substantial functional diversification of genes through the generation of tissue- and time-specific isoforms from broadly expressed genes.

A complexidade irredutível do flagelo bacteriano: mero acaso, fortuita necessidade ou design inteligente?

quinta-feira, abril 29, 2021

Structural basis of assembly and torque transmission of the bacterial flagellar motor

Jiaxing Tan 8, Xing Zhang 8, Xiaofei Wang 8, Caihuang Xu 8, Shenghai Chang, Hangjun Wu, Ting Wang, Huihui Liang, Haichun Gao, Yan Zhou, Yongqun Zhu 9

Published: April 20, 2021 DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.057

PlumX Metrics





Highlights

• Cryo-EM structure of the bacterial flagellar motor complexed with the hook
• Each subunit in the rod interlocks with adjacent subunits
• Ten peptides, FlgB, and FliE are adaptors that join the MS ring and the rod
• The LP ring applies electrostatic forces to support rotation of the rod

Summary

The bacterial flagellar motor is a supramolecular protein machine that drives rotation of the flagellum for motility, which is essential for bacterial survival in different environments and a key determinant of pathogenicity. The detailed structure of the flagellar motor remains unknown. Here we present an atomic-resolution cryoelectron microscopy (cryo-EM) structure of the bacterial flagellar motor complexed with the hook, consisting of 175 subunits with a molecular mass of approximately 6.3 MDa. The structure reveals that 10 peptides protruding from the MS ring with the FlgB and FliE subunits mediate torque transmission from the MS ring to the rod and overcome the symmetry mismatch between the rotational and helical structures in the motor. The LP ring contacts the distal rod and applies electrostatic forces to support its rotation and torque transmission to the hook. This work provides detailed molecular insights into the structure, assembly, and torque transmission mechanisms of the flagellar motor.

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Professores, pesquisadores e alunos de universidades brasileiras públicas e privadas com acesso ao Portal de Periódicos CAPES/MEC podem ler gratuitamente este artigo da Cell e mais 33.000 publicações científicas.


50º aniversário da descoberta da transcriptase reversa

quinta-feira, abril 22, 2021

Molecular Biology of the Cell Vol. 32, No. 2 Retrospective

50th anniversary of the discovery of reverse transcriptase

John M. Coffin

Matthew Welch, Monitoring Editor

Published Online:15 Jan 2021 https://doi.org/10.1091/mbc.E20-09-0612

Source/Fonte: Thomas Splettstoesser (www.scistyle.com

Abstract

The simultaneous discovery in 1970 of reverse transcriptase in virions of retroviruses by Howard Temin and David Baltimore was perhaps the most dramatic scientific moment of the second half of the 20th century. Ten years previously, Temin’s observation of cells transformed by Rous Sarcoma virus led him to the conclusion that retroviruses replicate through a DNA intermediate he called the provirus. This heretical hypothesis was greeted with derision by fellow scientists; Temin and Baltimore performed a simple experiment, rapidly reproduced, and convincing to all. Its result was a major paradigm shift—reversal of the central dogma of molecular biology. It immediately grabbed the attention of both the scientific and lay press. It also came at a key time for cancer research, at the start of the “War on Cancer.” As a theoretical base and fundamental molecular tool, it enabled a decade of (largely fruitless) search for human oncogenic retroviruses but laid the foundation for the discovery of HIV 13 years later, leading to the development of effective therapy. I had the good fortune, as a student in Temin’s lab, to witness these events. I am honored to be able to share my recollection on the occasion of their 50th anniversary.

Livro sobre Darwinismo Social afirma que Hitler não acreditava na teoria da evolução.

segunda-feira, abril 19, 2021

 

Social Darwinism

Jeffrey O'Connell, Florida State University, Michael Ruse, Florida State University

This Element is a philosophical history of Social Darwinism. It begins by discussing the meaning of the term, moving then to its origins, paying particular attention to whether it is Charles Darwin or Herbert Spencer who is the true father of the idea. It gives an exposition of early thinking on the subject, covering Darwin and Spencer themselves and then on to Social Darwinism as found in American thought, with special emphasis on Andrew Carnegie, and Germany with special emphasis on Friedrich von Bernhardi. Attention is also paid to outliers, notably the Englishman Alfred Russel Wallace, the Russian Peter Kropotkin, and the German Friedrich Nietzsche. From here we move into the twentieth century looking at Adolf Hitler - hardly a regular Social Darwinian given he did not believe in evolution - and in the Anglophone world, Julian Huxley and Edward O. Wilson, who reflected the concerns of their society.

This Element is free online from 14th April - 28th April Series: Elements in the Philosophy of Biology

Funcionamento interno -avançando com os mistérios das origens da vida: mero acaso, fortuita necessidade ou design inteligente?

quinta-feira, abril 15, 2021

Inner Workings: Making headway with the mysteries of life’s origins

Adam Mann

See all authors and affiliations

PNAS April 20, 2021 118 (16) e2105383118;


Natural lakes with relatively high concentrations of phosphorous compounds, such as Mono Lake in California, may have been commonplace in the prebiotic Earth, providing the phosphorus-rich environments for biology and life to take hold. Image credit: Shutterstock/Radoslaw Lecyk.

In 1863, Charles Darwin opined in a letter to a friend that contemplating the origin of life was “mere rubbish thinking” and that “one might as well think of [the] origin of matter.” Many researchers today would agree with Darwin. And yet, whereas cosmologists know how particles, elements, and many molecules formed after the big bang, biologists still struggle to explain how inorganic molecules turned into the stuff of life.

That’s partly because no one researcher or laboratory can tackle all aspects of the problem. But recent experiments and simulations—studying planetary habitability, the conditions needed to produce biomolecules in the ratios and concentrations for self-sustaining metabolism, and the ways in which the precursors to DNA and RNA might have assembled and replicated—are beginning to answer some fundamental questions about the origin of life.

Multiple labs are tackling these interdisciplinary challenges with myriad approaches. At least one team believes they might be on track to learn how life got a start on our planet. “For years, people working on the origin of life had many ideas but nothing that fell into place as a single working pathway,” says astronomer Dimitar Sasselov of Harvard University in Cambridge, MA. “In the last two or three years, we have the outline of that pathway. If it works, we will soon have the equivalent of a living thing in the lab at the chemical level.”
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Integração de abordagens paleontológicas e filogenéticas à macroevolução

terça-feira, abril 13, 2021

Integrating Paleontological and Phylogenetic Approaches to Macroevolution

Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics

Vol. 47:189-213 (Volume publication date November 2016)

First published online as a Review in Advance on August 19, 2016

https://doi.org/10.1146/annurev-ecolsys-112414-054207

Gene Hunt 1 and Graham Slater 2

1 Department of Paleobiology, National Museum of Natural History, Smithsonian Institution, Washington, DC 20560; email: hunte@si.edu

2 Department of the Geophysical Sciences, University of Chicago, Chicago, Illinois 60637; email: gslater@uchicago.edu


Abstract

With proliferation of molecular phylogenies and advances in statistical modeling, phylogeneticists can now address macroevolutionary questions that had traditionally been the purview of paleontology. Interest has focused on three areas at the intersection of phylogenetic and paleontological research: time-scaling phylogenies, understanding trait evolution, and modeling species diversification. Fossil calibrations have long been crucial for scaling phylogenies to absolute time, but recent advances allow more equal integration of extinct taxa. Simulation and empirical studies have shown that fossil data can markedly improve inferences about trait evolution, especially for models with heterogeneous temporal dynamics and in clades for which the living forms are unrepresentative remnants of their larger clade. Recent years have also seen a productive cross-disciplinary conversation about the nature and uncertainties of inferring diversification dynamics. Challenges remain, but the present time represents a flowering of interest in integrating these two views on the history of life.

Keywords diversification, fossil record, molecular phylogeny, phylogenetic comparative methods, trait evolution

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Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics

Workshop Reconsiderando o empiricismo na Filosofia da Ciência - 12 palestras

segunda-feira, abril 12, 2021

 

A explosão Cambriana acabou de se tornar explosão nuclear!!!

sexta-feira, abril 09, 2021

Günter Bechly

8 de abril de 2021, 6h35


Aqui estão duas atualizações muito interessantes de meus artigos recentes no Evolution News sobre supostos animais ediacaranos e a explosão cambriana.

O Dickinsonia ainda pode ser um fungo

Em meu artigo (Bechly 2018b) sobre o icônico e enigmático organismo ediacarano Dickinsonia, mostrei por que, apesar das novas evidências de biomarcadores apresentadas por Bobrovskiy et al. (2018), é improvável que o Dickinsonia seja um animal. Esse ceticismo baseado em evidências, é claro, não é muito apreciado nos círculos darwinistas e provocou uma reação.

No fórum Peaceful Science, um ateu anônimo e autoproclamado estudante de pós-graduação em blog (evograd 2018), que obviamente não tem experiência suficiente, bem como alguma compreensão de leitura, criticou meu artigo com um equívoco falso sobre duas das seis referências de Bobrovskiy et al citado (o que eu nunca questionei), enquanto ignorava todos os argumentos reais. Basta ler meu artigo e compará-lo com sua crítica para decidir por si mesmo se tem algum mérito. De qualquer forma, este jovem sabe-tudo então proclamou triunfantemente:

O contexto relevante aqui é que os autores estavam testando especificamente a afinidade animal para Dickinsonia contra outras hipóteses de uma afinidade de fungo líquen ou uma afinidade de protista gigante. Ao descartar fungos líquen e afinidades protistas gigantes, a única opção plausível remanescente é que Dickinsonia é um animal.

O problema é que isso é simplesmente falso. Não acredite apenas na minha palavra, mas na do paleontólogo Professor Gregory Retallack, que é um renomado especialista em biota ediacarana. Em resposta ao artigo de Bobrovskiy et al. ele escreveu um comentário para a revista Science (Retallack 2018) intitulado “Dickinsonia steroids not unique to animals.” Neste comentário Retallack explica que os biomarcadores encontrados em fósseis de Dickinsonia são totalmente compatíveis com uma afinidade por fungos glomeromicotanos liquenizados. Se existem mesmo candidatos alternativos entre os organismos vivos, esse pode muito bem ter sido ainda mais o caso no extinto Vendobionta, que foi proposto como um reino de vida ediacarano independente por Seilacher (1992). O plano corporal muito estranho de Dickinsonia com simetria de deslizamento definitivamente apoia tal hipótese Vendobionta ao invés de uma afinidade animal (McMenamin 1998/2000).

O Big Bang da Evolução

Charles Darwin estava bem ciente de que o súbito aparecimento de animais no registro fóssil representa um grande problema para sua teoria, mas ele esperava que esse problema fosse devido apenas ao nosso conhecimento insuficiente de um registro fóssil incompleto e, portanto, se dissolverá com o tempo no futuro pesquisar. No entanto, 150 anos de exploração paleontológica após Darwin tornaram o problema muito pior: não é à toa que é chamada de Explosão Cambriana. Todas as tentativas de explicar esse problema falharam (Meyer 2013), incluindo a ainda amada hipótese do artefato (Bechly 2020).

No entanto, os evolucionistas ainda esperavam poder espremer a evolução gradual dos complexos planos do corpo animal no tempo entre a estranha biota ediacariana e a verdadeira explosão cambriana. Um bom exemplo é um estudo sobre as origens dos artrópodes por Daly et al. (2018). Eles alegaram ter encontrado evidências de uma evolução gradual, em vez de explosiva, de artrópodes, mas provaram exatamente o oposto (Bechly 2018a). Em seu estudo, Daly et al. (2018) admitiu que a recente descoberta de Burgess Shale Tipo Lagerstätten da China e da Mongólia demonstra que os animais estavam ausentes antes de 550 milhões de anos atrás.

Eles também documentaram evidências de vestígios de fósseis de artrópodes trilobitas por volta de 537 milhões de anos atrás, o que deixa apenas 13 milhões de anos para a evolução de planos corporais complexos de animais como o dos artrópodes. Isso pode parecer muito tempo, mas na verdade é quase tão longo quanto a expectativa de vida média de 1-2 espécies sucessivas de invertebrados marinhos (Levinton 2001). Isso por si só já torna um cenário darwiniano quase impossível. Mas acontece que mesmo esse curto período de tempo superestimou amplamente a janela de tempo disponível.

Recentemente, me deparei com um artigo de 2018 que eu havia esquecido anteriormente e que provou ser dinamite. É um estudo realizado por um grupo de pesquisa da Universidade de Zurique sobre a transição dos organismos ediacaranos para os filos animais cambrianos na Bacia Nama da Namíbia (Linnemann et al. 2018). O que eles descobriram é verdadeiramente alucinante. A janela de tempo entre a última data de aparecimento (LAD) da biota alienígena de Ediacaran e a primeira data de aparecimento (FAD) da complexa biota cambriana foi de apenas 410.000 anos. Você leu corretamente, apenas 410 mil anos! Esta não é uma suposição educada, mas baseada em datação U-Pb radiométrica muito precisa com uma margem de erro de apenas mais-menos 200 mil anos. Essa precisão é realmente uma conquista notável da ciência moderna, considerando que estamos falando de eventos 538 milhões de anos atrás.

Os autores do estudo perceberam plenamente que sua descoberta documenta uma inesperada “duração extremamente curta da transição faunística da biota Ediacariana para a Cambriana”. Portanto, eles especularam sobre as razões ecológicas para este rápido início da Explosão Cambriana. Claro, nenhum fator ecológico poderia resolver o problema de informação da origem dos novos planos do corpo animal na Explosão Cambriana, como foi elaborado por Stephen Meyer em seu livro Darwin’s Doubt (Meyer 2013). Com esse novo e muito preciso período de tempo, o problema do tempo de espera da genética populacional pela origem dos planos corporais dos animais é elevado a um nível totalmente novo e sugere que nenhum processo não guiado poderia jamais explicar de forma plausível esses dados. A explosão cambriana se tornou nuclear e simplesmente evapora o neodarwinismo como uma teoria científica brilhante e bela, mas fracassada, como foi recentemente chamada pelo professor David Gelernter (2019)da Universidade de Yale.

Referências:

Bechly G 2018a. Alleged Refutation of the Cambrian Explosion Confirms Abruptness, Vindicates Meyer. Evolution News May 29, 2018.

Bechly G 2018b. Why Dickinsonia Was Most Probably Not an Ediacaran Animal. Evolution News September 27, 2018.

Bechly G 2020. The Demise of the Artifact Hypothesis. Evolution News July 6, 2020.

Bobrovskiy I, Hope JM, Ivantsov A, Nettersheim BJ, Hallmann C, Brocks JJ 2018b. Ancient steroids establish the Ediacaran fossil Dickinsonia as one of the earliest animals. Science 361(6408), 1246–1249, doi: 10.1126/science.aat7228.

Daley AC, Antcliffe JB, Drage HB, Pates S 2018. Early fossil record of Euarthropoda and the Cambrian Explosion. PNAS 115(21), 5323-5331. DOI: 10.1073/pnas.1719962115.

Gelernter D 2019. Giving Up Darwin: A fond farewell to a brilliant and beautiful theory. Claremont Review of Books Spring 2019.

Levinton JS 2001. Genetics, Paleontology, and Macroevolution. Cambridge University Press, 617 pp. (Google Books).

Linnemann U, Ovtcharova M, Schaltegger U, Gärtner A, Hautmann M, Geyer G, Vickers‐Rich P, Rich T, Plessen B, Hofmann M, Zieger J, Krause R, Kriesfeld L, Smith J 2018. New high‐resolution age data from the Ediacaran–Cambrian boundary indicate rapid, ecologically driven onset of the Cambrian explosion. Terra Nova 31(1), 49–58. DOI: 10.1111/ter.12368.

McMenamin MAS 1998. The Garden of Ediacara. Columbia University Press, New York, xii+295 pp. [revised edition 2000, 324 pp.]


Retallack GJ 2018. RE: Dickinsonia steroids not unique to animals. Science 2018-10-03.

Seilacher A 1992. Vendobionta and Psammocorallia: lost constructions of Precambrian evolution. Journal of the Geological Society 149(4): 607–613. DOI: 10.1144/gsjgs.149.4.0607.

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Günter Bechly

PESQUISADOR SÊNIOR, CENTER FOR SCIENCE AND CULTURE

Günter Bechly é um paleoentomologista alemão especializado em história fóssil e sistemática de insetos (especialmente libélulas), o mais diversificado grupo de animais. Ele atuou como curador de âmbar e insetos fósseis no departamento de paleontologia do Museu Estadual de História Natural (SMNS) em Stuttgart, Alemanha. Ele também é membro sênior do Centro de Ciência e Cultura do Discovery Institute. Dr. Bechly obteve seu Ph.D. em geociências pela Eberhard-Karls-University em Tübingen, Alemanha.

Darwin, é possível que as células tiveram mais do que uma origem???

Biosystems

Volume 202, April 2021, 104371

Is it possible that cells have had more than one origin?

Sávio Torres de Farias a, b Marco V. Jose c, Francisco Prosdocimi c, d
Laboratório de Genética Evolutiva Paulo Leminski, Centro de Ciências Exatas e da Natureza, Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, Paraíba, Brazil

Network of Researchers on the Chemical Evolution of Life (NoRCEL), Leeds, LS7 3RB, UK

Theoretical Biology Group, Instituto de Investigaciones Biomédicas, Universidad Nacional Autónoma de México, D.F. C.P. 04510, México, USA

Laboratório de Biologia Teórica e de Sistemas, Instituto de Bioquímica Médica Leopoldo de Meis, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brazil

Received 23 December 2020, Revised 22 January 2021, Accepted 22 January 2021, Available online 30 January 2021.




Abstract

Cells occupy a prominent place in the history of life in Earth. The central role of cellular organization can be understood by the fact that “cellular life” is often used as a synonym for life itself. Thus, most characteristics used to define cell overlap with those ones used to define life. However, innovative scenarios for the origin of life are bringing alternative views to describe how cells may have evolved from the open biological systems named progenotes. Here, using a logical and conceptual analysis, we re-evaluate the characteristics used to infer a single origin for cells. We argue that some evidences used to support cell monophyly, such as the presence of elements from the translation mechanism together with the universality of the genetic code, actually indicate a unique origin for all “biological systems”, a term used to define not only cells, but also viruses and progenotes. Besides, we present evidence that at least two biochemical pathways as important as (i) DNA replication and (ii) lipid biosynthesis are not homologous between Bacteria and Archaea. The identities observed between the proteins involved in those pathways along representatives of these two ancestral domains of life are too low to indicate common genic ancestry. Altogether these facts can be seen as an indication that cellular organization has possibly evolved two or more times and that LUCA (the Last Universal Common Ancestor) may not have existed as a cellular entity. Thus, we aim to consider the possibility that different strategies acquired by biological systems to exist, such as viral, bacterial and archaeal were most likely originated independently from the evolution of different progenote populations.

Keywords

Monophyly Progenotes Membrane evolution Origin of biological systems

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Reflexões sobre a previsibilidade da evolução: por uma estrutura conceitual

quarta-feira, abril 07, 2021

iScience

Volume 23, Issue 11, 20 November 2020, 101736

Reflections on the Predictability of Evolution: Toward a Conceptual Framework

AlixMas 1, 2 Yvan Lagadeuc 1, Philippe Vandenkoornhuyse 1

1 Université de Rennes 1, CNRS, UMR6553 ECOBIO, Campus Beaulieu, Avenue Leclerc, Rennes Cedex 35042, France

Available online 27 October 2020.



The “Evolutionary Funnel” Showing the Constraints That Shape Evolutionary Possibilities


Summary

Evolution is generally considered to be unpredictable because genetic variations are known to occur randomly. However, remarkable patterns of repeated convergent evolution are observed, for instance, loss of pigments by organisms living in caves. Analogous phenotypes appear in similar environments, sometimes in response to similar constraints. Alongside randomness, a certain evolutionary determinism also exists, for instance, the selection of particular phenotypes subjected to particular environmental constraints in the “evolutionary funnel.” We pursue the idea that eco-evolutionary specialization is in some way determinist. The conceptual framework of phenotypic changes entailing specialization presented in this essay explains how evolution can be predicted. We also discuss how the predictability of evolution could be tested using the case of metabolic specialization through gene losses. We also put forward that microorganisms could be key models to test and possibly make headway evolutionary predictions and knowledge about evolution.


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Limiares nos cenários de origem da vida

iScience

Volume 23, Issue 11, 20 November 2020, 101756

Thresholds in Origin of Life Scenarios

Cyrille Jeancolas 1, 2 Christophe Malaterre 3, Philippe Nghe 1

1 Laboratoire de Biochimie, UMR CNRS-ESPCI 8231 Chimie Biologie Innovation, PSL University, ESPCI Paris, 10 rue Vauquelin, 75005 Paris, France

2 Laboratoire d’Anthropologie Sociale, Collège de France, 52 rue du Cardinal Lemoine, 75005 Paris, France

3 Département de Philosophie and Centre de Recherche Interuniversitaire sur la Science et la Technologie (CIRST), Université du Québec à Montréal (UQAM), 455 boulevard René-Lévesque Est, Montréal, QC H3C 3P8, Canada

Available online 1 November 2020.




Highlights

• Thresholds delineate qualitatively states in origin of life and can be studied quantitatively.

• Crossing thresholds is driven by environment, system parameters, or coupling thereof.

• Articulating series of thresholds reveals evolutionary pathways in origin of life scenarios.

• Thresholds guide the interdisciplinary coordination of experiments, observations and theory.

Summary

Thresholds are widespread in origin of life scenarios, from the emergence of chirality, to the appearance of vesicles, of autocatalysis, all the way up to Darwinian evolution. Here, we analyze the “error threshold,” which poses a condition for sustaining polymer replication, and generalize the threshold approach to other properties of prebiotic systems. Thresholds provide theoretical predictions, prescribe experimental tests, and integrate interdisciplinary knowledge. The coupling between systems and their environment determines how thresholds can be crossed, leading to different categories of prebiotic transitions. Articulating multiple thresholds reveals evolutionary properties in prebiotic scenarios. Overall, thresholds indicate how to assess, revise, and compare origin of life scenarios.

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Erros sistemáticos na inferência de ortologia e seus efeitos nas análises evolutivas

terça-feira, abril 06, 2021

 iScience

Volume 24, Issue 2, 19 February 2021, 102110

Systematic errors in orthology inference and their effects on evolutionary analyses

Paschalis Natsidis 1 Paschalia Kapli 1 Philipp H. Schiffer 1, 2 Maximilian J.Telford 1, 3

Centre for Life's Origins and Evolution, Department of Genetics, Evolution and Ecology, University College London, London WC1E 6BT, UK

Received 23 November 2020, Revised 3 January 2021, Accepted 21 January 2021, Available online 28 January 2021.

Published: February 19, 2021




Highlights

• Presence of shared orthologs across species is used for evolutionary analyses

• We simulated realistic sets of orthologs with no gains or losses

• Errors predicting shared orthologs correlate with phylogenetic relationships

• Presence/absence datasets based on errors recapitulate findings from empirical data

Summary

The availability of complete sets of genes from many organisms makes it possible to identify genes unique to (or lost from) certain clades. This information is used to reconstruct phylogenetic trees; identify genes involved in the evolution of clade specific novelties; and for phylostratigraphy—identifying ages of genes in a given species. These investigations rely on accurately predicted orthologs. Here we use simulation to produce sets of orthologs that experience no gains or losses. We show that errors in identifying orthologs increase with higher rates of evolution. We use the predicted sets of orthologs, with errors, to reconstruct phylogenetic trees; to count gains and losses; and for phylostratigraphy. Our simulated data, containing information only from errors in orthology prediction, closely recapitulate findings from empirical data. We suggest published downstream analyses must be informed to a large extent by errors in orthology prediction that mimic expected patterns of gene evolution.

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Uma abordagem de aprendizado de máquina para inferência de árvore filogenética

Harnessing machine learning to guide phylogenetic-tree search algorithms

Dana Azouri, Shiran Abadi, Yishay Mansour, Itay Mayrose & Tal Pupko

Nature Communications volume 12, Article number: 1983 (2021)


Abstract

Inferring a phylogenetic tree is a fundamental challenge in evolutionary studies. Current paradigms for phylogenetic tree reconstruction rely on performing costly likelihood optimizations. With the aim of making tree inference feasible for problems involving more than a handful of sequences, inference under the maximum-likelihood paradigm integrates heuristic approaches to evaluate only a subset of all potential trees. Consequently, existing methods suffer from the known tradeoff between accuracy and running time. In this proof-of-concept study, we train a machine-learning algorithm over an extensive cohort of empirical data to predict the neighboring trees that increase the likelihood, without actually computing their likelihood. This provides means to safely discard a large set of the search space, thus potentially accelerating heuristic tree searches without losing accuracy. Our analyses suggest that machine learning can guide tree-search methodologies towards the most promising candidate trees.

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Vacinar contra a COVID-19 não é impedir o fato, Fato, FATO da evolução de que o mais apto sobrevive???

segunda-feira, abril 05, 2021

Com a evolução não se brinca

Por Diogo Meyer, professor do Instituto de Biociências da USP

Post category:Artigos

Post published:22/03/2021


Diogo Meyer – Foto: Genevol Lab


O material genético do coronavírus que hoje circula pelo mundo causando a covid tem várias diferenças em relação àquele que começou a se espalhar no final de 2019. Essa transformação resulta de mutações, que são erros que ocorrem quando o material genético é copiado. Algumas das mutações que surgiram se tornaram comuns. As linhagens do coronavírus, como a P.1, que se torna cada vez mais comum no Brasil, são definidas pela combinação de mutações que acumularam. A mudança na composição genética de uma espécie ao longo do tempo é uma forma de definir a evolução. Assim como outros seres vivos, o vírus evolui.

Há dois principais processos que explicam por que uma mutação no vírus pode se tornar comum, com o passar do tempo. Um deles é o acaso. Se uma mutação não altera de modo importante o funcionamento do vírus, ela pode tornar-se comum ou sumir por mero acaso, num processo chamado de deriva genética. Por outro lado, há mutações que se tornam comuns pois trazem alguma vantagem. É o caso da mutação D614G, presente numa linhagem do coronavírus chamada B.1, e que altera um aminoácido da proteína que o vírus usa para entrar em células humanas, tornando-o mais infeccioso. Nesse caso, estamos diante de uma mudança que resulta da ação da seleção natural.

Vírus em geral, e com o coronavírus não é diferente, sofrem seleção natural constantemente. A seleção explica o aumento de frequência de mutações que os tornam capazes de resistir a drogas antivirais, de resistir a anticorpos gerados pela imunidade natural e à imunidade induzida pela vacina, ou de apresentar maior potencial de infecção. Os vírus evoluem, e a evolução por seleção natural torna-os capazes de burlar nossas defesas. Ainda não sabemos quais das novas variantes foram selecionadas, mas há indícios de que algumas delas aumentem a transmissão e algumas reduzam a eficácia dos anticorpos geradas pela exposição às formas mais antigas do vírus.

Antivirais e vacinas exercem uma pressão seletiva sobre os vírus, favorecendo a disseminação de formas resistentes. Pode então parecer que há algo indesejável no uso de antivirais e vacinas, pois eles são agentes de mudança evolutiva indesejável. Mas analisando com atenção como antivirais e vacinas podem mitigar epidemias, e pensando sobre a forma ideal de usá-los, vemos que o risco de selecionarmos formas resistentes é algo que pode ser minimizado, como explico agora.

As mutações acontecem quando o material genético do vírus é copiado. O vírus não é capaz de ativamente “escolher” uma mutação que lhe seja vantajosa; dentre as milhares que ocorrem, ocasionalmente haverá aquelas que lhe conferem uma vantagem. O surgimento de uma mutação vantajosa é, portanto, como “ganhar na loteria”, um evento muito improvável. Porém, considere o que acontece quando o vírus se disseminou extensamente numa população, havendo muitas pessoas infectadas e altas taxas de transmissão. Nesse caso, haverá um número grande de vírus tendo seu material genético copiado: são milhares de bilhetes lotéricos sendo vendidos, o que aumenta a chance de que entre eles surgirá uma variante que confere vantagem ao vírus.

Repare então que entramos num ciclo perigoso: a maior proliferação do vírus implica o surgimento de mais mutações, o que por sua vez aumenta as chances de que entre elas haverá uma variante que torna o vírus mais infeccioso, ou mais resistente a tratamentos (digamos, por antivirais) ou à prevenção (por exemplo, usando vacinas). Controlar a disseminação do vírus – por isolamento físico, pela vacinação extensa e rápida— irá reduzir o número de cópias de vírus circulando, encurralando o vírus, no sentido de diminuir seus números a ponto de tornar mais improvável que sejam originadas, por mutação, formas resistentes. À luz desse raciocínio, não é surpreendente que algumas das variantes que mais nos preocupam tenham se originado em países com grandes números de pessoas infectadas (Espanha, Reino Unido, África do Sul, Brasil).

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LEIA MAIS AQUI: Jornal da USP

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NOTA CÁUSTICA DESTE BLOGGER:

Darwin foi contra o uso de vacinas, pois isso faria com que os indesejáveis da sociedade continuassem vivendo e se reproduzindo:

utmost to check the process of elimination; we build asylums for the imbecile, the maimed, and the sick; we institute poor-laws; and our medical men exert their utmost skill to save the life of every one to the last moment. There is reason to believe that vaccination has preserved thousands, who from a weak constitution would formerly have succumbed to small-pox. Thus the weak members of civilized societies propagate their kind. No one who has attended to the breeding of domestic animals will doubt that this must be highly injurious to the race of man. It is surprising how soon a want of care, or care wrongly directed, leads to the degeneration of a domestic race; but excepting in the case of man himself, hardly any one is so ignorant as to allow his worst animals to breed.

in The Descent of Man, and Selection in Relation to Sex (London: John Murray, 1871), p. 168.

PANO RÁPIDO!!!

Nós somos mais aproximadamente relacionados com estrelas do mar ou insetos?

quinta-feira, abril 01, 2021

Lack of support for Deuterostomia prompts reinterpretation of the first Bilateria

Paschalia Kapli1, Paschalis Natsidis1, Daniel J. Leite1, Maximilian Fursman1,*, Nadia Jeffrie1, Imran A. Rahman2, Hervé Philippe3, Richard R. Copley4 and View Maximilian J. Telford1,†

Science Advances 19 Mar 2021:

Vol. 7, no. 12, eabe2741


Fig. 1 The deuterostome branch is short and weakly supported compared with the protostome branch.


Abstract

The bilaterally symmetric animals (Bilateria) are considered to comprise two monophyletic groups, Protostomia (Ecdysozoa and the Lophotrochozoa) and Deuterostomia (Chordata and the Xenambulacraria). Recent molecular phylogenetic studies have not consistently supported deuterostome monophyly. Here, we compare support for Protostomia and Deuterostomia using multiple, independent phylogenomic datasets. As expected, Protostomia is always strongly supported, especially by longer and higher-quality genes. Support for Deuterostomia, however, is always equivocal and barely higher than support for paraphyletic alternatives. Conditions that cause tree reconstruction errors—inadequate models, short internal branches, faster evolving genes, and unequal branch lengths—coincide with support for monophyletic deuterostomes. Simulation experiments show that support for Deuterostomia could be explained by systematic error. The branch between bilaterian and deuterostome common ancestors is, at best, very short, supporting the idea that the bilaterian ancestor may have been deuterostome-like. Our findings have important implications for the understanding of early animal evolution.

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Descoberta primeira evidência de órgãos respiratórios bizarros dos trilobitas

The trilobite upper limb branch is a well-developed gill

Jin-bo Hou1,*, Nigel C. Hughes1,2 and Melanie J. Hopkins3

Science Advances 31 Mar 2021:

Vol. 7, no. 14, eabe7377


Fig. 1 Dumbbell-shaped filaments of T. eatoni.


Abstract

Whether the upper limb branch of Paleozoic “biramous” arthropods, including trilobites, served a respiratory function has been much debated. Here, new imaging of the trilobite Triarthrus eatoni shows that dumbbell-shaped filaments in the upper limb branch are morphologically comparable with gill structures in crustaceans that aerate the hemolymph. In Olenoides serratus, the upper limb’s partial articulation to the body via an extended arthrodial membrane is morphologically comparable to the junction of the respiratory book gill of Limulus and differentiates it from the typically robust exopod junction in Chelicerata or Crustacea. Apparently limited mechanical rotation of the upper branch may have protected the respiratory structures. Partial attachment of the upper branch to the body wall may represent an intermediate state in the evolution of limb branch fusion between dorsal attachment to the body wall, as in Radiodonta, and ventral fusion to the limb base, as in extant Euarthropoda.

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Em busca da primeira bactéria

The metabolic network of the last bacterial common ancestor

Joana C. Xavier, Rebecca E. Gerhards, Jessica L. E. Wimmer, Julia Brueckner, Fernando D. K. Tria & William F. Martin

Communications Biology volume 4, Article number: 413 (2021)

Fig. 1: Metabolic network of LBCA expanded with 9 genes to include 57 universal biomolecules.


Abstract

Bacteria are the most abundant cells on Earth. They are generally regarded as ancient, but due to striking diversity in their metabolic capacities and widespread lateral gene transfer, the physiology of the first bacteria is unknown. From 1089 reference genomes of bacterial anaerobes, we identified 146 protein families that trace to the last bacterial common ancestor, LBCA, and form the conserved predicted core of its metabolic network, which requires only nine genes to encompass all universal metabolites. Our results indicate that LBCA performed gluconeogenesis towards cell wall synthesis, and had numerous RNA modifications and multifunctional enzymes that permitted life with low gene content. In accordance with recent findings for LUCA and LACA, analyses of thousands of individual gene trees indicate that LBCA was rod-shaped and the first lineage to diverge from the ancestral bacterial stem was most similar to modern Clostridia, followed by other autotrophs that harbor the acetyl-CoA pathway.

Darwinismo universal: checando a saúde aos 40 anos - Tim Lewens

terça-feira, março 30, 2021


Watch our latest lecture from Professor Tim Lewens; Universal Darwinism: A Health check at Forty, as part of our annual lecture programme.

Professor Lewens reflects Richard Dawkins 1983 paper ‘Universal Darwinism’ and argues that adaptation always requires some interplay between variation and selection, at some point in the history of the adapted system.

Watch now on Youtube: https://youtu.be/spbC2WxMsMk 54:25

O que há de errado em chamar o design inteligente de "antievolução"?

segunda-feira, março 29, 2021


Casey Luskin

26 de março de 2021, 8:18 AM



O termo “antievolução” tem sido usado por décadas, repetidamente, por um número incontável de defensores de Darwin e críticos da teoria do design inteligente. Eugenie Scott intitulou um ensaio de 1997 na Annual Review of Anthropology de “Antievolution and creationism in the United States” (Antievolução e criacionismo nos Estados Unidos), usando o termo cerca de 50 vezes. Ela dificilmente foi a primeira. Em 1985, um artigo na Perspectives in Biology and Medicine citou o "movimento antievolução" e uma carta de 1977 no The American Biology Teacher, do fundador do National Center for Science Education, Stanley Weinberg, e mencionou o “Arkansas anti-evolution statute” (Estatuto antievolução de Arkansas). Isso se seguiu a uma carta de 1971 no mesmo jornal que lamentava "polêmicas antievolucionistas".

Portanto, esse tipo de retórica vem de muito tempo. E é usado com frequência entre os estudiosos como se fosse um termo acadêmico exato.

O que há de errado com o termo, pelo menos no que se refere ao design inteligente (DI)? Bem, é uma caracterização vaga e ambígua que busca manchar o DI como se o DI fosse contra todas as formas de evolução. No entanto, o design inteligente não é contra todas as formas de evolução.

Três Definições de “Evolução”

Existem três definições gerais de evolução usadas na literatura científica:

Evolução # 1: Mudança ao longo do tempo: mudanças em pequena escala em uma população de organismos.

Evolução # 2: descendência comum universal: a visão de que todos os organismos são relacionados e descendem de um único ancestral comum.

Evolução # 3: Seleção natural: a visão de que um processo não guiado de seleção natural agindo sobre a mutação aleatória tem sido o mecanismo primário que conduz a evolução da vida.

Todos concordam que o DI é compatível com Evolução # 1 e Evolução # 2. Todos também concordam que a Evolução # 1 é verdadeira. Há uma diversidade de pontos de vista dentro do campo do DI sobre a Evolução # 2. Mas todos os proponentes do design concordam que, como teoria científica, o DI é pelo menos potencialmente compatível com alguma forma de descendência comum. Se a evidência suporta descendência comum é uma questão separada.

Todos os proponentes do DI também concordam que a Evolução # 3 tem algum mérito e explica pelo menos algumas características da natureza. A grande maioria dos proponentes do DI sustentaria que a Evolução # 3 tem limites explicativos, o que significa que há muitas características complexas da biologia não passíveis de explicações neodarwinianas, nem explicação por outros mecanismos cegos relacionados (por exemplo, mutações neutras, deriva genética, etc. ) Mas todos concordam que a seleção natural e a mutação aleatória são forças reais na natureza com pelo menos algum poder explicativo. Todos nós concordaríamos que a evolução neutra também ocorre.

Porque os proponentes do DI (a) concordam com certas definições de evolução e/ou (b) concordam que certas definições de evolução são verdadeiras, usar o termo “antievolução” contra o DI representa-nos erroneamente. O DI não é “antievolução” e, de fato, dependendo de como você define evolução, o DI pode se sentir bastante confortável com a evolução. Dependendo de como você vê o DI, ele pode até formar um tipo de teoria da evolução.

“Antievolução” e “Anticiência”

Há uma última razão pela qual devemos rejeitar a pecha de "antievolução": como Paul Nelson sugeriu, isso tenta pintar o DI sob uma luz negativa, como puramente "anti" algo, uma oposição automática, como, de fato, “Anticiência”. Se o DI é anti qualquer coisa, ele é anti respostas pressupostas. O que explica a complexidade e a diversificação da vida? Se a resposta for evolução (em uma ou mais de suas várias definições), ótimo - a comunidade DI quer saber disso. De minha parte, fiz ou fui Professor Assistente em mais de uma dúzia de cursos que cobrem a evolução tanto na graduação quanto na pós-graduação. Fiz isso porque queria aprender e estudar a evolução. Não sou antievolução - quero saber mais sobre o que a evolução pode e não pode explicar!

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NOTA DESTE BLOGGER:

ESTA É A POSIÇÃO OFICIAL DA TEORIA DO DESIGN INTELIGENTE: 

NÃO É CRIACIONISMO TEÍSTA OU CIENTÍFICO!


Evidências de Dawkins a favor da evolução são obsoletas e devem ser aposentadas

sexta-feira, março 26, 2021

Obsolete Dawkinsian evidence for evolution

For the public understanding of phylogenomics, an argument used by Richard Dawkins should be retired

Richard Buggs

Professor, Queen Mary University of London

Published Mar 23, 2021



It is with hesitation that I pen a blog post that could be construed as critical of Richard Dawkins FRS. Many members of this Nature Ecology & Evolution Community may have first come to understand the Darwinian mechanism through his lucid prose. His books have sold by their millions and feature on many an undergraduate reading list. School science teachers around the globe teach what they have learned from him. In the public imagination he is our greatest living evolutionary biologist.

But for these reasons it is important to point out where he has erred. Or at least, where scientific progress has discredited his claims. Because of his wide influence, it is in the interests of the public understanding of science that any mistakes he has made should be explicitly corrected.

In seeking to do so, I am encouraged by statements that Dawkins has often made about willingness of scientists to have their ideas disproven. With that in mind, I can have no doubt that he himself will welcome and seriously consider this post, should he happen upon it.

My concern is that Richard Dawkins has made very public statements that, if taken to be true today, seriously misrepresent the field of phylogenetics in the era of whole genome sequencing.

Take a look at this video hosted by the Richard Dawkins Foundation for Reason & Science YouTube Channel. In the video (8:40 minutes in), Dawkins is asked to name the single best piece of evidence for evolution. His response is to claim that phylogenetic analyses of different genes and pseudogenes each independently give us "the same family tree" for the species that carry them. This congruence between gene trees is "overwhelmingly strong evidence" for evolution - the only alternative being a deceptive creator.
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Read more here/Leia mais aqui: Nature Portfolio Ecology & Evolution

Modelagem científica com diagramas

quinta-feira, março 25, 2021

Scientific modelling with diagrams

Ulrich E. Stegmann

Synthese volume 198, pages2675–2694(2021)


Diamond-shaped cavities on the surface of a DNA double helix (Gamow 1954 [his Fig. 1]). Circles—bases; shapes with concave sides—cavities. Reprinted with permission from Nature

Abstract

Diagrams can serve as representational models in scientific research, yet important questions remain about how they do so. I address some of these questions with a historical case study, in which diagrams were modified extensively in order to elaborate an early hypothesis of protein synthesis. The diagrams’ modelling role relied mainly on two features: diagrams were modified according to syntactic rules, which temporarily replaced physico-chemical reasoning, and diagram-to-target inferences were based on semantic interpretations. I then explore the lessons for the relative roles of syntax, semantics, external marks, and mental images, for justifying diagram-to-target inferences, and for the “artefactual approach” to scientific models.

FREE PDF GRATIS: Synthese