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Aleatoriedad y predictibilidad en evolución

Área: Biología — Lunes, 25 de Febrero de 2013

Al menos en poblaciones de bacterias, la evolución encuentra la misma solución al mismo problema una y otra vez.

Foto
Microfotografía de bacterias E. coli. Fuente: The maryland biochip.

A pesar de que la mutaciones se dan de manera aleatoria, un estudio evolutivo basado en bacterias E. coli revela que la Naturaleza encuentra la misma solución al mismo problema una y otra vez.
Las mutaciones permiten a las especies adaptarse y diversificarse gracias a los mecanismos evolutivos que ya conocemos todos. Sin esa variabilidad genética la selección natural no tendría sobre lo que trabajar y no habría evolución propiamente dicha.
Frecuentemente, cuando se separan geográficamente poblaciones de una misma especie, cada grupo sigue su propio curso evolutivo y se adapta a las particularidades de su ambiente. Con el tiempo se forman dos especies distintas y al final ya ni siquiera los individuos de un grupo se pueden cruzar con los del otro. A partir de ahí se mantendrán las dos especies incluso cuando las circunstancias geográficas cambien.
Pero esta especiación por aislamiento geográfico no es el único mecanismo. Se ha informado de diversas especies de animales y plantas cuyas poblaciones consiguen evolucionar en sus propios nichos ecológicos y separarse en varias especies distintas pese a compartir el mismo lugar geográfico.
Ya en 2008 Michael Doebeli (University of British Columbia) y sus colaboradores demostraron que las bacterias E. coli se podían diversificar pese a compartir el mismo tubo de ensayo. En ese estudio se les daba de comer al mismo grupo homogéneo de bacterias glucosa, que es fácil de metabolizar y acetado que es difícil de metabolizar. Estas bacterias pueden consumir una cosa u otra, pero se descubrió que en los distintos tubos de ensayo se producían dos poblaciones distintas, cada una de ellas especializada en consumir una de las dos sustancias. Lo que no sabían era el camino genético que había seguido cada grupo para alcanzar esa especialización.
En un nuevo estudio este mismo grupo investigador ha analizado parte de las muestras conservadas desde entonces y ha secuenciado 17 muestras genéticas. El estudio revela que en algunos casos aparecieron mutaciones idénticas pese a la naturaleza aleatoria de las mutaciones. Los mismos cambios en el ambiente favorecieron las mismas soluciones genéticas, pese a que podía haber varias.
Además descubrieron que esas mutaciones se dieron en un orden específico de tal modo que la última mutación sólo era útil si había aparecido la primera.
El estudio es novedoso porque, aunque se había informado de la aparición de un rasgo en un orden particular, hasta ahora no se habían documentado los cambios genéticos que lo permitían.
Jerry Coyne, de University of Chicago, dice que sería interesante conocer cómo de frecuentemente los genes que cambian son los mismos o diferentes, lo que nos daría las limitaciones que tiene la evolución. Al parecer los insectos suelen evolucionar bajo las mismas mutaciones para hacerse resistentes a los insecticidas. Añade que de todos modos es difícil extrapolar este tipo de estudios microbianos a seres de reproducción sexual.
Michael Stumpf, del Imperial College London, advierte que las bacterias viven en poblaciones muy grandes y su evolución puede ser más predecible que para especies de poblaciones dispersas. Además, los ambientes pueden cambiar más rápidamente de lo que pueden evolucionar las especies, por lo que sería interesante examinar en estudios futuros cómo de predecible es la evolución en ambientes cambiantes.
Doebeli tiene docenas de otras líneas congeladas de bacterias que evolucionaron en ambientes de complejidad variada por lo que espera contestar a algunas de estas preguntas en el futuro.

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Fuentes y referencias:
Nota en Nature.
Artículo original.

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5 Comentarios

  1. tomás:

    Esto es muy interesante y pone en duda la famosa frase de Gould, sobre una hipotética repetición de que un estado de la evolución en un momento dado produciría una actualidad totalmente distinta.
    Es cierto que esto se daría tal como dice, pero es que pretende el mismo estado en un tiempo distinto y el Universo, mientras tanto, ha cambiado, lo cual no tiene en cuenta. Por eso es imposible que la evolución se repita a partir del mismo estado.

  2. David:

    Yo había leido que cuando desaparecen especies animales, la evolución cambia el tablero de juego. Algunas veces llegan especies animales muy parecidas a las que había antes. Por ejemplo, despues de nosotros, podrían evolucionar una especie de simios y crearse sociedades muy similares a la nuestra, como especuló Pierre Boule, en su noela “El planeta de los simios”. Pero dicen que normalmente se cambia completamente el tablero de juego y las reglas. Por ejemplo, calamares inteligentes que respiran aire y se desplaza sobre tierra firme, como especulaba el documental de la televisión “La vida es salvaje”. Aunque estos calamares vivían sobre los árboles, y se desplazaban como los monos.

    También se hablaba de una especie de peces voladores, que reemplazaban a las aves extintas, del calafante, y de la tortuga colosal, que sustituiría a los grandes dinosaurios. El documental era muy interesante y bonito.

  3. tomás:

    Todo puede ser, estimado David, pero son especulaciones sin mucha base. Entretenimientos para la imaginación; nada más.

  4. Fabián Núñez Baquero:

    Una buena dosis de especulación y de fantasía- además de tener un camino filosófico- siempre es necesario en la investigación científica. Entiendo que la ley fundamental filosófica es de qué manera lo permanente es el cambio, cómo el cambio surge de lo permanente y còmo entre permanencia y cambio, la distinción es relativa.Ya Darwin observó en las Islas Galápagos cómo la caparazón de las tortugas eran distintas, manifestaban una especie particular única en cada caso, a pesar de habitar incluso la misma isla o a pesar de haber sido transplantada desde otro hábitat. Las mutaciones permiten a los seres vivos adaptarse a nuevas situaciones aunque se mantenga el entorno fundamental inalterable o éste cambie. Desde hace muchos milenios se acumulan cambios sobre la misma realidad y entonces se dan saltos cualitativos y una especie se transforma en otra.

  5. tomás:

    Creo, estimado Fabián, que de la ley filosófica “lo permanente es el cambio” no se puede deducir que el cambio surja de lo permanente. Has utilizado la palabra permanente con dos significados distintos y eso no vale. En el primer caso “lo permanente” quiere decir “lo que sucede siempre”; en el segundo significa “algo estático y sin cambio”, por lo que de “lo sin cambio”, no puede surgir el cambio.
    Sin embargo en tu consideración sobre las tortugas he de darte la razón con mucho gusto, porque se ve que la evolución no siempre precisa adaptarse, sino que los genes mutan sin necesidad y si el resultado es positivo o neutro, el ser puede diferenciarse.
    Un cordial saludo antisofista.

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