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Genes autostopistas en la evolución

Área: Genética — Domingo, 28 de Julio de 2013

La evolución parece estar controlada por grupos de mutaciones que incluyen algunas que son “genes autostopistas” que simplemente se unen al viaje.

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Diagrama en el que se muestra (de izquierda a derecha) cómo van apareciendo y extinguiéndose mutaciones, según la contribución que hacen a la adaptación, en una población de levaduras a lo largo del tiempo. Fuente: Gregory Lang.

Investigadores de la Universidad de Princeton estudiaron 1000 generaciones de levaduras y descubrieron que, en lugar de ser mutaciones individuales, eran grupos de 5 o 7 mutaciones específicas las que determinaban la mejor adaptación de los organismos.
La evolución, por tanto, no está controlada por una mutación beneficiosa en particular, sino por un grupo de mutaciones que incluyen algunas que son “genes autostopistas” que simplemente se unen al viaje. Estos genes autostopistas son mutaciones que no parecen tener ningún papel inmediato que contribuya o no a la mejor adaptación del organismo, y por tanto a su evolución, pero que pueden desempeñar alguna función importante en el futuro.
Según la visión tradicional, las mutaciones se producen al azar, pero es la presión de selección la que selecciona los individuos que portan aquellas que le permiten adaptarse mejor al ambiente. Esta mejor adaptación viene dada generalmente por un mejor éxito reproductor. Además de las mutaciones hay otras fuentes de variación genética que operan de manera similar.
Hasta ahora se creía que estas mutaciones beneficiosas se daban de una en una y que pasaban a la siguiente generación gracias al éxito que proporcionaban.
Estos investigadores han descubierto que lo que realmente sucede es que se requieren de 5 a 7 mutaciones para aumentar la supervivencia del organismo, en este caso de levaduras. Pero estas mutaciones extras o “autostopistas” no parecen contribuir a la mejora de la adaptación del organismo. Estas cohortes de mutaciones están asociadas con el aumento de la supervivencia y todas ellas, incluidas los genes autostopistas, dirigen la adaptación juntos.
Según Gregory Lang, el estudio apoya la idea de que la evolución sería más bien un esfuerzo de equipo. Michael Desai añade que el resultado va en contra de la visión tradicional de la evolución que estaría determinada por mutaciones individuales.
El estudio contribuye a la comprensión que tenemos sobre cómo la evolución aparecer como una combinación de genes mutantes que se dan espontáneamente y la presión de selección ambiental. El primer componente, que es la genética, parece necesitar de más de una mutación para que la evolución se dé. Como el conjunto de mutaciones es pequeño esto sugiere, según los autores del estudio, que hay un número limitado de maneras en las que el organismo puede aumentar sustancialmente su adaptación.
Las 40 cepas de levaduras estudiadas se reprodujeron asexualmente durante 1000 generaciones. Durante ese tiempo los investigadores anotaban la aparición de mutaciones específicas que conferían ventaja adaptativa y permitían a ciertas colonias prosperar. Según pasaba el tiempo aparecían mutaciones adicionales hasta que los investigadores veían que todos los supervivientes portaban el mismo grupo de mutaciones. Las mutaciones de cada grupo no estaban situadas cerca unas de otras en el genoma y además no parecen tener funciones similares.
Aunque los investigadores se refieren a los componentes de esos grupos como mutaciones directoras o autostopistas, se necesita investigación adicional para explorar qué mutaciones son necesarias para la adaptación y cuales simplemente se unen al viaje.
Estudios previos sugieren que las levaduras pueden experimentar mutaciones beneficiosas que inactivan genes que ya no necesitan. Así por ejemplo, si las condiciones de cultivo sólo permiten la reproducción asexual de las levaduras, las mutaciones que inactivan los genes de las proteínas relacionadas con la reproducción sexual mejoran la supervivencia porque el organismos no gasta recursos metabólicos en producir proteínas que no necesita. Este equipo de investigadores planea explorar ahora si las mutaciones identificadas en el nuevo estudio confieren alguna ventaja específica en la supervivencia.
La comprensión de estos procesos básicos que se dan en levaduras puede ser trasladada a otros organismos distintos. Además, el conocimiento que se tenga sobre las mutaciones que dirigen la evolución tiene una gran importancia en algunos campos de la Medicina, como por ejemplo en comprender cómo los tumores terminan resistiendo la quimioterapia o cómo las bacterias evolucionan hasta hacerse resistentes a los antibióticos.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original.

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