El cultivo de 2000 generaciones de bacterias podría resolver uno de los mayores debates de la biología

Biología

Desde los albores de la genética a principios del siglo XX, los biólogos han debatido si la evolución está impulsada más por mutaciones aleatorias o por la diversidad original en el acervo genético. Tener muchas opciones genéticas para elegir puede hacer que la selección natural se mueva mucho más rápido al principio, pero ¿las mutaciones genéticas que suceden con el tiempo contribuyen más a la supervivencia de las especies al final?

Para intentar resolver esta polémica de larga data de una vez por todas, los investigadores de la Universidad Estatal de Michigan han probado la capacidad de adaptación de 72 poblaciones diferentes de bacterias Escherichia coli durante 2000 generaciones (alrededor de 300 días). Cada población de bacterias fue diseñada para tener diferentes cantidades de diversidad genética al comienzo del experimento. En un extremo del espectro, la población se crio a partir de un solo clon, por lo que cada célula era genéticamente idéntica a todas las demás.

En el medio del espectro, las poblaciones crecieron a partir de una población preexistente de bacterias. En el otro extremo del espectro, las poblaciones de E. coli se crearon mezclando unas pocas poblaciones preexistentes, creando la máxima cantidad de diversidad genética posible.

Cada población fue alimentada con glucosa al comienzo del experimento. Para probar la adaptabilidad, se tomaron varios conjuntos de estas poblaciones de bacterias y se propagaron en un entorno de crecimiento diferente, proporcionándoles el aminoácido D-serina en lugar de glucosa para sus necesidades energéticas.

En el punto de generación 0, 500 y 2000, se evaluó la capacidad de las poblaciones para competir por los recursos nutricionales contra un competidor común (que era otra cepa de E. coli con un nivel de aptitud intermedio). Todas las muestras de E. coli se derivaron del Proyecto de Evolución Experimental a Largo Plazo, que fue iniciado en 1988 por uno de los coautores del artículo reciente, el biólogo evolutivo Richard Lenski.

Cuando se midió la aptitud de cada población de bacterias en el entorno de D-serina antes de que ocurriera cualquier evolución, a las poblaciones con mayor diversidad genética les fue mejor que a los clones. En las primeras etapas del experimento (alrededor de 50 generaciones), la riqueza de la diversidad genética en la población inicial fue importante para la adaptación.

Pero, para la generación 500, la diversidad al comienzo del experimento “ya no importaba” porque las nuevas mutaciones eran “suficientemente grandes”, escriben los autores en su preimpresión, que está disponible en BioRxiv antes de la revisión por pares. Para la generación 500 y 2000, “no hubo diferencias en la aptitud” entre todas las diferentes poblaciones de bacterias, a pesar de la variación en la aptitud al principio.

“Cualquier beneficio de la variación preexistente en las poblaciones asexuales a menudo puede ser de corta duración, como vimos en nuestro experimento, porque esa variación se eliminará cuando las nuevas mutaciones beneficiosas lleguen a la fijación”, escriben los investigadores.

Si bien aún debe ser examinado por otros en la comunidad científica y publicado en una revista revisada por pares, este resultado puede cerrar el libro sobre el argumento de mayor duración en biología evolutiva cuando se trata de bacterias. Pero no hay una respuesta “correcta” en términos de la importancia relativa de la variación permanente y las nuevas mutaciones para la adaptación en la naturaleza, escriben los investigadores.

Los científicos que trabajan en diferentes modelos tienden a “enfatizar una u otra fuente de variación genética”, agregan.

Los científicos que estudian animales y plantas tienden a enfatizar la diversidad del acervo genético como la principal fuente de capacidad evolutiva porque no es práctico esperar cientos de años para que las mutaciones mezclen las cosas. Aquellos que estudian bacterias y virus tienden a considerar las mutaciones como la principal fuente de evolución.

Pero en realidad, ambas fuerzas, la mutación y la diversidad genética existente, “pueden contribuir de forma secuencial, simultánea e incluso sinérgica al proceso de adaptación por selección natural”, dicen los investigadores.

Esta preimpresión está disponible en BioRxiv antes de la revisión por pares.

Fuente: Science Alert.

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