jueves, 30 de septiembre de 2010

Acelerando la evolución

Los experimentos de evolución en el laboratorio, le dan a los científicos la oportunidad de estudiar de manera controlada diversas fuerzas evolutivas en un sistema conocido. Sin embargo, la mayoría de estos estudios se han realizado en microorganismos asexuales por lo que las conclusiones están limitadas. Para extender nuestra comprensión de los procesos evolutivos, Burke et al. (2010) estudiaron 5 poblaciones de moscas a lo largo de 600 generaciones en las que seleccionaron un rápido desarrollo embrionario.

La mosca de la fruta, Drosophila melanogaster, es uno de los organismos modelo favoritos de la genética, se reproduce sexualmente, se conoce la secuencia de su genoma y tiene un periodo de vida muy corto; todo lo cual permitió a los investigadores criar 5 poblaciones de esta especie, seleccionando y cruzando en cada generación, a las moscas que se desarrollaban en menor tiempo, simulando la selección natural. Después de 600 generaciones, las moscas obtenidas se desarrollaban 20% más rápido que las originales.

Los científicos luego secuenciaron el genoma de estas cinco poblaciones e identificaron las diferencias entre las moscas que estuvieron sujetas a selección con las que no, y encontraron 662 cambios en el genoma, localizados en 506 genes diferentes, que podrían ser causantes de la mayor velocidad de desarrollo. Como era de esperarse los genes identificados están relacionados con varios procesos del desarrollo como la metamorfosis y morfogénesis.

Cuando uno realiza este mismo tipo de experimentos con organismos asexuales, normalmente ocurre un barrido selectivo; es decir que las variantes genéticas que son seleccionadas aumentan drásticamente en frecuencia hasta eliminar a las otras variantes. Sin embargo, los investigadores encontraron que ninguna de las variantes genéticas seleccionadas alcanza frecuencias muy elevadas.Aunque esto podría deberse a que 600 generaciones es muy poco tiempo, la fuerte presión selectiva aplicada artificialmente hace que esta explicación sea insatisfactoria.

Una explicación más plausible, es que la selección actúe sobre variantes preexistentes en la población y no sobre variantes nuevas que aparecieran por mutación, este modelo se denomina barrido suave e implicaría que la aparición de mutaciones benéficas es extremadamente rara. Una tercera posibilidad, es que el coeficiente de selección (la ventaja selectiva otorgada por una variante genética), disminuya a lo largo del tiempo, esto podría pasar , por ejemplo, en poblaciones muy estructuradas donde variantes raras que aumentan la velocidad de desarrollo estén ligadas a variantes con efectos negativos en otros aspectos.

Los resultados demuestran que no es posible extender directamente los resultados obtenidos con microorganismos asexuales a poblaciones con reproducción sexual, y además indican que para algunas características, como la velocidad de desarrollo, las mutaciones ventajosas no pueden expandirse rápidamente en la población.

Referencias:
  • Burke et al. “Genome-wide analysis of a long-term evolution experiment with Drosophila”. Nature Vol. 467 pp. 587-590.

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