jueves, 5 de noviembre de 2009

La evolución en un tubo de ensayo en tiempo real.


Según informa la revista Nature en portada, se ha conseguido, por primera vez, seguir la pista a mutaciones genéticas específicas, producidas en sólo unas pocas generaciones, que permiten a una bacteria responder a los cambios ambientales. Este trabajo lo firma un equipo internacional encabezado por Hubertus Beaumont, de la Universidad de Leiden (Países Bajos) y en el que participa Paul Rainey de la Universidad Massey (Nueva Zelanda).

Diversos estudios han mostrado que las bacterias pueden cambiar su fenotipo (cómo se expresa su carga genética en función del ambiente) en uno y otro sentido para sobrevivir en nuevos ambientes. Así, por ejemplo, muchas bacterias cambian su carga de antígenos cuando invaden un huésped, en un intento de burlar sus defensas. Estos cambios en el fenotipo no siempre tienen éxito, pero aumentan las probabilidades de tenerlo. Es lo que se conoce como cubrir las apuestas. Un ejemplo del mundo vegetal nos puede ayudar a entenderlo: las plantas suelen germinar sus semillas en un determinado momento del año, si están bien adaptadas al entorno este momento suele coincidir con la temporada húmeda; pero, ¿qué hacen algunas plantas de zonas desérticas? Cubrir las apuestas, es decir, no se lo juegan todo a una mano, y germinan sus semillas al azar con lo que aumentan la probabilidad de que en una de esas germinaciones encuentre humedad.

Esta estrategia de cubrir las apuestas es muy simple, pero recoge la esencia de la evolución. La selección natural en estos entornos inciertos hace que el organismo desarrolle rasgos protectores. ¿Cómo emerge exactamente esta adaptabilidad fenotípica? Esta es la pregunta a la que dan respuesta Beaumont et ál.

Con objeto de observar cómo evoluciona la cubrición de apuestas, los investigadores se centraron en la observación de Pseudomonas fluorescens, una bacteria común con forma de barra [en la imagen en su entorno natural, la raiz de una planta], en un nuevo tipo de ambiente. Es sabido que la bacteria crece bien en el tubo de ensayo cuando éste ha sido convenientemente agitado de manera que el oxígeno circula bien por el cultivo. El nuevo ambiente consistió, en vez de agitar el tubo, algo a lo que la bacteria está bien adaptada, en permitir que la bacteria creciese en tubos sin agitar (pobres en oxígeno).

Como era de esperar algunas bacterias se adaptaron al nuevo entorno, formando colonias con una morfología arrugada, en oposición a la habitual lisa. El equipo identificó estos nuevos tipos de colonia en el tubo de ensayo y los transfirieron a nuevos tubos, repitiendo el proceso 15 veces para seleccionar las nuevas variaciones. Finalmente, la bacteria desarrolló la capacidad de cambiar rápidamente su fenotipo entre “arrugado” y “liso” para enfrentarse a distintos ambientes. Un rasgo tan importante para la supervivencia apareció en unas pocas generaciones.

¿Qué había cambiado genéticamente en las bacterias? Los investigadores secuenciaron el genoma de la bacteria evolucionada y localizaron todas las mutaciones que habían surgido y que podrían contribuir a este nuevo rasgo. El equipo terminó identificando 9 mutaciones que diferenciaban a las bacterias que cubrían sus apuestas de sus ancestros. Consiguieron identificar una mutación específica como la responsable de permitir que el fenotipo pudiese cambiar entre distintas morfologías, mientras que las otras mutaciones eran esenciales para el crecimiento del nuevo tipo de bacteria.

Estos resultados sugieren que la estrategia de cambio de fenotipo puede evolucionar fácilmente y podría ser una de las soluciones evolutivas más primitivas para la adaptación de la vida a entornos fluctuantes.

Referencia:

Beaumont, H., Gallie, J., Kost, C., Ferguson, G., & Rainey, P. (2009). Experimental evolution of bet hedging Nature, 462 (7269), 90-93 DOI: 10.1038/nature08504

4 comentarios:

eloy dijo...

impresionante!

(educación-ficción: sería increíble poder reproducir algo así en un laboratorio de un instituto de secundaria o bachillerato!!!)

César dijo...

Gracias, eloy, por el comentario.
Efectivamente este trabajo es espectacular. En general lo son muchos de los trabajos en los que participa Rainey que, aunque esté ahora en una universidad que no suene mucho, se hizo famoso siendo profesor en Oxford y sigue de visitante en Stanford, y ha conseguido formar un centro de investigación en Massey muy prometedor.

Salvo la parte de la secuenciación del ADN, no veo por qué no se puede intentar reproducir la primera parte del trabajo en un instituto. Tanto si sale bien como si no, es un trabajo de lo más interesante pero, tal y como yo lo veo, sólo para los que hayan mostrado interés en la biología: es laborioso y "abstracto".

Un cordial saludo.

Juan Rodrigo dijo...

Si no lo tengo mal entendido, una estrategia implica la elección entre opciones que se evalúan.
¿Podemos hablar de estrategia en el proceso de evolución de unas bacterias?
¿Podemos hablar de estrategias en el proceso global de evolución de la naturaleza?
Y en ese caso... ¿quién elige? ¿Quién evalúa? ¿Con qué criterios?

Paganol dijo...

Si en 15 generaciones de bacterias, un tiempo bastante breve, hay posibilidad de adaptación a cambios ambientales. ¿Sería posible algo parecido con la temperatura y composición atmosférica para límites extremos?
Estaba pensando en cultivos adecuados para otros planetas. Marte por ejemplo. Imagino que con muchas más selecciones, sería posible "implantar" algo productivo como un cambio de atmósfera a largo plazo.