Evolución en Acción

 

Imaginaros que pudiésemos retroceder en una máquina del tiempo y volver a empezar desde algún punto en el pasado: ¿volvería a ser todo igual? ¿si retrocediésemos 25 millones de años, volverían a aparecer los Homo sapiens? ¿Qué habría pasado si no se hubiesen extinguido los dinosaurios? Imaginaros un experimento evolutivo en el que, como en una película de DVD, pudiésemos avanzar, retroceder o darle al "pause" en la película evolutiva una y otra vez de manera indefinida. Pues exactamente eso es lo que ha conseguido el biólogo Richard Lenski y su equipo.

 

Durante 20 años, han estado cultivado la bacteria E.coli en placas petri. Partieron de una única célula que se dividió y creció. La separaron en 12 poblaciones idénticas que han evolucionado de manera independiente durante 44.000 generaciones cada una desde 1988 (en la escala humana sería el equivalente a compararnos con el Homo antecesor). Cada día, cogían una muestra de un matraz de cada una de las 12 poblaciones y la traspasaban a un nuevo matraz con más glucosa, el alimento de esta bacteria. Cada 500 generaciones congelaban una muestra de bacterias de cada población, de modo que cuando quisieran podrían volver al registro fósil, y devolver a la vida a esas bacterias congeladas.
 
A lo largo de las generaciones, todas las poblaciones evolucionaron independiente y gradualmente de manera similar: hacia un mayor tamaño, una menor densidad de población y una división más rápida (un 75% más rápido). Algunos genes mutaron, aunque en sitios diferentes, en todas o muchas de las poblaciones.
 
La sorpresa de estos investigadores llegó cuando tras 33.127 generaciones, empezaron a observar que algo raro le estaba a una de las 12 poblaciones. Tras descartar que fuese una contaminación de otras bacterias, llegaron a la asombrosa conclusión que esta población de bacterias, mediante un gran salto evolutivo había adquirido la capacidad de usar otro alimento que de forma natural y las bacterias iniciales son incapaces de aprovechar: el citrato.
 
Entonces Lenski y su equipo empezaron a retroceder en el tiempo. Observaron que en la generación antes de la generación 31.000 ninguna podía alimentarse de citrato (eran Cit -), pero en la generación 31.000 un 0.5% de las bacterias podían usar el citrato (Cit +). Tras 1000 generaciones estos mutantes llegaron a constituir el 20% de la población. En la generación 33.000 casi desaparecen, pero unas 120 generaciones después, los mutantes dominaron en la población.
 
Lo sorprendente es que a pesar de que las 12 poblaciones evolucionaron gradualmente hacia una misma dirección, estos mutantes capaces de alimentarse de citrato sólo aparecieron de casualidad en una de las poblaciones. Si retrocediesemos en el tiempo, ¿podría evolucionar la misma población hacia Cit + de nuevo?, ¿o tendría cualquiera de las 12 poblaciones la misma posibilidad de lograr el convertirse en Cit +? Para medir el grado de predisposición a convertirse en Cit +, Lenski y su equipo, repitieron el experimento evolutivo en esta población concreta, desde distintos momentos en el tiempo. Este video resume el experimento: ponían la bacteria en un medio sólo con citrato (y sin glucosa) y cuando crece la bacteria, cambia el color del medio a rojizo.
        
   
 
La repetición mostró que sólo la población original re-evolucionó a Cit+ y sólo cuando comenzaban a repetir desde la generación 20.000 o superior. Algo, por tanto, debía haber sucedido alrededor de la generación 20.000 que provocaba una mayor probabilidad para que evolucionasen a alimentarse de citrato. El patrón indicaba que esta habilidad surgía en dos pasos, que reflejaban dos mutaciones sucesivas pero, probablemente, independientes una de otra.
 
La interpretación de Lenski es que ninguno de los dos cambios por separado convertía a las bacterias en devoradoras de citrato, pero la primera mutación era un paso previo necesario para que una segunda dotara a los microbios de esta capacidad. El científico resume así su conclusión: “Es una demostración directa y empírica de la contingencia en la evolución”.
 
Fuente:
Z.D. Blount, C.Z. Borland, and R.E. Lenski, "Historical Contigency and the Evolution of a Key Innovation in an Experimental Population of Escherichia coli." PNAS (http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.0803151105).  PDF AVAILABLE
 

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