La evolución suavecita y las moscas aceleradas

Drosophila melanogaster | Wikimedia Commons

¿Cómo se queda el genoma tras cientos de generaciones de selección? ¿vapuleado, o solo ligeramente masajeado?

Antes, cuando uno hacía selección artificial para conseguir, por ejemplo, caballos más veloces o gallinas más ponedoras, comprobaba los resultados en el fenotipo, o sea, en el “bicho visible”, pero no podía tener la menor idea de lo que estaba sucediendo ahí dentro, en los cromosomas. Ahora, en la Era Genómica, ya se puede cotillear cómo ha cambiado el genoma entero después de un proceso selectivo, ya sea darwiniano o artificial.

El año pasado comentamos un largo experimento (duró 21 años) de selección natural con bacterias Escherichia coli. Parece que, siendo las bacterias organismos “simples”, su evolución también era “simple”. Las mutaciones beneficiosas iban surgiendo (simplifico yo también) a un ritmo bastante constante, y la selección natural las iba fijando, o sea, extendiéndolas hasta una frecuencia próxima al 100% Algunas mutaciones eran clave, y cuando surgían (a veces no lo hacían), provocaban cambios drásticos.

Esta vez* se trata de moscas drosófilas y de selección artificial. A partir de una población original de hace 30 años, los científicos han seleccionado velocidad de desarrollo. Aquellas moscas que salían de la fase de pupa antes que las demás eran las que conseguían el derecho a la reproducción. El resultado, después de 600 generaciones, es que las Drosophila melanogaster se desarrollan ahora un 20% más rápido. Puede parecer poca cosa, sobre todo si nos dejamos influir por el engañoso titular de Nature “Evolución experimental revela resistencia al cambio”. Pero imagináoslo trasladado al caso humano: hacerse adulto un 20% antes. Vosotros calculáis.

No, no se ha revelado ninguna “resistencia al cambio”: la población ha cambiado; ha respondido a la selección artificial, produciendo el resultado esperado. Pero el cambio a nivel genético ha sido mucho más suave que el que suele observarse en microorganismos asexuales como bacterias y levaduras. Por supuesto, ha habido una diferenciación genética entre la población original y las de desarrollo acelerado. Esa diferenciación ha involucrado a genes que influyen en el desarrollo larvario, de los discos imaginales, de la metamorfosis, de la formación de órganos, etc. Sin embargo, las nuevas moscas con desarrollo acelerado tienen básicamente la misma composición genética que sus antepasadas las moscas “normales”. Las mismas variantes genéticas (alelos), aunque con distintas frecuencias. Todo indica que no ha habido, en general, reemplazamiento total de unos alelos por otros nuevos. ¿Qué ha ocurrido entonces?

Los autores proponen que la selección no ha actuado sobre nuevas mutaciones beneficiosas que han ido surgiendo, sino que ha bastado con movilizar la variabilidad genética original que ya existía en la población de partida. Además, las variantes ventajosas habrían sido “poco ventajosas” (coeficiente de selección pequeño), así que la selección sobre ellas no ha sido lo suficientemente intensa como para llevarlas a frecuencias altas en el “escaso” tiempo del experimento. O sea, que se ha tirado de la modesta cantera genética; ni nuevos fichajes, ni “galáticos”. Además, es posible que, para un gen en concreto, la selección haya actuado con intensidad variable durante el experimento: los alelos ventajosos no son igual de ventajosos todo el tiempo, su coeficiente de selección puede variar en función de diferentes cosas, entre ellas la frecuencia propia y la del resto de los genes.

Razib Khan, en su blog Gene Expression, explica más detalladamente el trabajo y compara el resultado con otros de la genómica evolutiva humana, en los que encuentra patrones similares.

Hay una cosa que me parece muy interesante en realación a la forma en la que entendemos la evolución por selección natural. Dejando aparte a quienes no aceptan que la selección produce adaptación (porque prefieren verla como algo negativo que simplemente elimina a los seres defectuosos dejando todo lo demás igual), mucha gente se representa un proceso típico de evolución darwiniana de la siguiente forma:

-La especie espera, pacientemente, el nacimiento de un mutante
-Si no aparece, la especie permanece estancada, o incluso se extingue
-Cuando aparece el mutante, su ventaja reproductiva y de supervivencia ha de ser grande.
-Al cabo de un tiempo, todos los individuos son como el mutante. La forma inicial ha desaparecido.

Los experimentos como éste de las moscas de desarrollo acelerado, junto con otros trabajos previos, nos sugieren que, al menos en organismos con grandes genomas y reproducción sexual, la adaptación podría suceden de una forma mucho menos drástica:

- Las especies suelen disponer de diversidad genética abundante que puede ser seleccionada en cualquier momento, sin esperas.
- Las ventajas adaptativas pueden ser pequeñas, sin que eso impida la adaptación.
- La población adaptada no tiene que hacerse genéticamente muy distinta, ni perder su diversidad inicial

Quizá esto sea más complicado de visualizar, y bastante más aburrido para los creadores de documentales o los escritores de ciencia ficción. Pero las posibilidades de la evolución parecen mucho mayores así ¿o no? Al mesiánico Mutante Elegido se le van a tener que bajar los humos.

_________________
*Burke, Molly K., Dunham, Joseph P., Shahrestani, Parvin, Thornton, Kevin R., Rose, Michael R., & Long, Anthony D. (2010). Genome-wide analysis of a long-term evolution experiment with Drosophila. Nature : 10.1038/nature09352

27 Comentarios

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Raven

Una simple base que cambie puede implicar un giro copernicano de la situación. Mucho cambio en el genoma no tiene porque implicar mucho cambio fenotípico, e igual mucho cambio fenotípico no implica un gran cambio genético.

Respecto a:

“Los autores proponen que la selección no ha actuado sobre nuevas mutaciones beneficiosas que han ido surgiendo, sino que ha bastado con movilizar la variabilidad genética original”

¿Esto viene a ser el reciclaje de caracteres pero a nivel genético? Vamos como con las plumas para calor-volar

tay

Hola Raven

“¿Esto viene a ser el reciclaje de caracteres pero a nivel genético? Vamos como con las plumas para calor-volar”

No creo que se refiera a tal cosa, sino a que en general, no han apreciado un cambio significativo a nivel genético. Solamente han seleccionado un extremo de la campana de Gauss y lo han convertido en toda la campana, no permitiendo que el resto se reproduzca. Vamos que no tienen nada que no existiera ya antes del experimento.

Un saludo

NoelilloNoelillo

Esto de la campana de gauss rodeada de moscas ahi como puntos me queda mas clarito Gracias.

Pero sigo sin entender la parte de seleccion artificial… me imagino dos poblaciones distintas… no lo termino de entender eso

Gracias por tu aporte

Tay

Hola Noelillo

Veo que te has hecho un lío! :D

El problema es que no tienes que imaginar dos poblaciones distintas a la vez, sino una misma población en dos momentos distintos. Un inicio en el que la variabilidad (los distintos tipos)
de moscas para la característica seleccionada era grande, y un final en el que predominan las que antes solo eran minoría.

Un ejemplo…

Si en mi ciudad solo se reproducen los cabezones, en unos años aquí casi todos seremos cabezones, y si además no hay mutaciones importantes, los cabezones del futuro no serán más cabezones que los que ya hay ahora, solo serán más.

Un saludo

omorenomalaveromorenomalaver

yo veo una hipotesis en este descubrimiento, que refuerza la idea de colonizar el espacio, los seres humanos nos hemos desplegado por todo el globo terraqueo y acaparado todos los nichos posibles de poblamiento, llegando a generar una sobrepoblacion, a no ser que mutemos y nos salgan alas o branquias, inexorablemente nuestros genes se normalizaran y se disminuira el numero de mutaciones que se generen de forma expontanea y natural, eso en pocas palabras se convertiria en una extincion, sin la necesidad de guerras o meteoritos mayas, simplemente si no mutas no evolucionas y si no evolucionas la naturaleza te desaparece.

NoelilloNoelillo

Mola…

Aislaron las moscas del entorno? o algo asi se puede hacer?

Las moscas se reproducen rollo hembra macho…coeficiente de selección pequeño…¿Al mezclar las poblaciones?

…diferentes frecuencias…esto tambien estaria bien ahi explicarlo bien…¿osea que cambia el general en frecuencia de aparicion en el mapa genetico pero no los genes particularmente en sitios en los que deberian hacer algo concreto?…puff no se como explciarme la pregunta xD

no es facil para mi…todas las moscas introducidas en la nueva poblacion con las antiguas se mezclaron al final? o cuando se mezclaron? o no se mezclaron?

jajajaj

Es bastante dificil. Pero yo tambien creo mas en la adaptación que en el eslabon perdido…

El final del articulo es mas accesible

Interesante!
+1

El PaleoFreak

Noelillo, los científicos llevan muchísimos años aislando las moscas drosófilas de su entorno natural y haciendo todo tipo de experimentos con ellas, incluidos los de selección. La verdad es que no entiendo muy bien tu pregunta pero no se han mezclado poblaciones de moscas. Más bien se han dividido varias poblaciones experimentales a partir de una población original. ¿”Eslabón perdido”?

NoelilloNoelillo

Si, dudaba en principio si se habian considerado una primera poblacion aislada y otra segunda pues la normal del mundo de las moscas de al lado del dentro de investigacion.

Me imaginaba un algitmo genetico en realidad.

—palizon sobre como lo imaginaba—-
Tengo una selecion de individuos que se reproducen segun ciertos criterios y se obtiene un nuevo individuo, que peude mutar o no, y luego ser seleccionado o no, y asi.

Según se programa, cuando haces una evolucion de poblacion, no siempre en efecto vale con coger los mejores individuos, a veces dar saltos en la población viene bien, para no alcanzar cotas maximas y quedarte estancado.

Tambien es cierto que en este tipo de forma de pensar, la frecuencia de los alelos si que podría cambiar mucho, viendo un individuo y otro, al menos en su distribucion, ya es mucho coñazo esto…
—————

El caso, al final, en lo que es la poblacion, esa campana de Gauss que dicen arriba se cumple, la poblacion mejora esa caracteristica en general notablemente.

Y si la comapras con… las de la misma poblacion… pues claro que no habra grandes diferencias genomicas…. si la poblacion es pequeña…

Pero en otro entorno, igual si las hay.

====eslabon==

y digo lo del eslabon perdido porque en lo de la informatica, en una poblacion cuando se evoluciona, se tiende a dar vueltas sobre la misma colina, a veces, traer de fuera una mosca es algo interesante.

Pero eso, que no es facil y me cuestaq,

Gracias por ayudar

El PaleoFreak

Omorenomalaver, el número de mutaciones que se generan de forma espontánea depende del número de individuos. A más personas, más mutaciones nuevas habrá en total. Además, si nuestra población se ha hecho gigantesca, eso significa que nuestro riesgo de extinción ha disminuido de una forma también gigantesca.

Manu ArteagaManu Arteaga

No soy un creacionista, ni de coña, pero, ¿no teneis la sensacion de que el proceso de seleccion natural darwiniano no es mas que eso, un sistema de seleccion natural? En ningun caso es una teoria que explique como se generan los cambios geneticos que derivarian en la aparicion de cambios importantes dentro de las mismas especies o incluso la aparicion de nuevas especies. He aqui un nuevo experimento que obtiene un resultado totalmente contrario al esperado y aun asi se encaja con calzador como una prueba mas de que la teoria de la seleccion natural como origen de la diversidad es la correcta. No se, yo creo que por ahi no vamos bien…

NoelilloNoelillo

No loq ue te planteas no es una barbaridad asi desde la duda creo.

Pero si que explica lo de la mutacion y la evolucion en las poblaciones.

Hay diferentes individuos con diferentes caracteristicas y diferentes cosas en el ecosistema digamos no? y cambian las cosas del ecosistema ya a veces unas sonb peligrosas y a veces otras por ejemplo.

Y depende de como sea uno para que las supere mejor… y sea seleccionado digamos.

La teoria de la evolucion diria que da una explicacion casi 99%, casi que el problema asi que uno podria pensar igual seria el origen general… pero copon!! jajaja aun en casi todo.

Osea que no comparto tu opinion en eso de que no lo explica, pero entiendo que te moleste que parezca un dogma, no es un dogma, pero es muy completa esa teoria

El PaleoFreak

Manu Arteaga, no tengo esa sensación, la verdad :o)
La teoría sí explica lo que dices que no explica. Lo que pasa es que la explicación a veces uno no la entiende bien (esto es terriblemente frecuente), o la rechaza por diversos motivos (principalmente ideológicos y religiosos). Por otra parte en este experimento el resultado no es anómalo en absoluto, es perfecto en el marco de la teoría evolutiva, y de hecho coincide con la perspectiva “darwiniana” más clásica (La evolución a través de mutaciones importantes fue defendida principalmente por antidarwinistas; Darwin no creía que los mutantes tuvieran relevancia en la evolución). Aquí no hay ningún encaje con calzador, lo que hay es un resultado que choca con concepciones extremas (y un poco simplistas) de la evolución.

JJouJJou

Hola, quiero comentar respecto de lo que opina Manu Arteaga, que yo, siendo informático de profesión y apasionado de la ciencia de vocación pienso justo todo lo contrario, me explico, con toda la cantidad de investigación y avances en redes que tenemos (internet es el mejor ejemplo) para una cosa tan “simple” como es mandar un paquete de datos de un sitio a otro, no hay un método de transmisión (protocolo) que esté exento de errores y por tanto todos tiene métodos de detección y recuperación, si la vida se ha creado por casualidad (estoy convencido), es normal que tenga problemas en la copia y transmisión de esta información, además estos errores es
lo que hacen posible la gran capacidad de adaptación de la vida, la mayoría de las mutaciones son perjudiciales, pero piensa en una mosca que pone 1000 huevos, cada uno con una posible mutación (o no), tienes 1/1000 de encontrar una adaptación que mejore el genotipo, esto en cada generación.

Si hubiera un creador detrás de todo, o un diseñador inteligente, ¿no crees que sabiendo que su diseño no era perfecto y que tenía posibilidad de producir errores de copia podría haberlo tenido en cuenta y corregirlo? Si es algo que se lo pasó, ya no será tan inteligente, ni mucho menos perfecto. Si por el contrario la mutación estuviera diseñada, ¿no probaría esto del tirón la evolución y a partir de esta la selección natural?

GS2008GS2008

Con toda la modestia del mundo, ya que mis conocimientos nos son muy amplio pero mi curiosidad es ilimitada, creo que el último parrafo JJou nos puede acercar a la Teoría de la Unificación… Dios inventó la Ciencia y a través de ésta descubriremos a Dios, o no.
P.D. La explicación de los cabezones me lo ha dejado “mu clarito” :-).

NoelilloNoelillo

Pues lo que dice JJou al principio es una buena alegoria a los que es una mutacion. Un codigo llega a destino, y igual si ha fallado un bit, no cuela y muere… igual si fallan dos (basica paridad)… se lo come… e igual el mensaje mejora en su contenido… pero lo mas probable es que no, o no afecte mucho al general..

Me parece una buena alegoria la verdad.

Por otro lado el diseño inteligente es una hez si jajajaj, porque intenta contradecir a evolución, pero parte de ella en sus premisa… mas la abobinación del diseño de las bacterias, que es una falacia enorme.

En fin GS2008, no lo veo tan para bacilarle al muchacho!!

Saludos!

NoelilloNoelillo

Si eso que dice El PaleoFreak estoy de acuerdo siempre y cuando se considere una supermutacion como volar o un eslabon perdido que decia arriba…es simplista.

Y tambien a nivel … general… es que mutar… asi como mutar…no se yo si es tan sencillo…

Pero esta claro que mezclar va bien. xD

Manu ArteagaManu Arteaga

Me parece curioso que cada vez que se pone en duda la teoria de la evolucion de Darwin salga a colacion la figura un creador, o dios o que sea fruto de tal o cual postura filosofica respecto a la seleccion natural (supervivencia de los mas aptos y todo eso).. Simplemente, desde mi comoda posicion de observador aficionado, me permito a mi mismo poner en duda que sea exclusivamente el azar el generador de toda la diversidad biologica. La idea, por ejemplo, de que se puedan producir grandes modificaciones en el genoma, de repente, por la incorporacion de nuevas secuencias por un vector, un virus y que esto pueda modificar no solo a ese individuo, ni a su especie, sino a los miembros de su ecosistema, me parece lo suficientemente posible y bella como para no pensar en ella. Explicarlo todo con el azar y los grandes e inabarcables numeros que nos proporciona la estadistica me parece casi tan simplista como intentar explicar las cosas con un dios, creador, diseñador inteligente u otra extravagancia del pelo

josejose

la seleccion natural ,vamos la de darwin, se encuentra muy alejada del azar, la seleccion neutralista sí

El PaleoFreak

Manu, es que la teoría evolutiva no dice que sea “exclusivamente el azar el generador de toda la diversidad biológica”. Éste es un malentendido muy común.

Las grandes modificaciones bruscas en el genoma son, a efectos de la teoría, otro tipo de mutación más. Seguirían ocurriendo al azar, y con efectos biológicos al azar, así que no entiendo por qué te muestras favorable. Si el azar no te parece suficiente deberías intentar buscar un mecanismo distinto, no azaroso.

La idea de un virus infectando a todos los miembros de un ecosistema (¿plantas, animales, hongos, microorganismos?) y modificándolos genéticamente a todos por igual, lo siento, pero es ciencia ficción salvaje. Los virus no funcionan así. Si descubres algo de este tipo, tienes garantizado el Nobel :o)

ikeriker

Tanpoco le he entendido bien del todo, pero manu puede referirse a que el virus cambia una especie y ese cambio genera mas cambios en el ecosistema.

josejose

Teniendo en cuenta que nos diferenciamos de los chimpancés en un 2-5% después de millones de años de divergencia, no me parece raro que los genomas de las moscas fueran muy parecidos al final del experimento.

Este ejemplo también ilustra muy bien la evolución como un proceso poblacional. La gente que tiene la idea de esperar al mutante prefieren no tener en cuenta la diversidad ya presente en las poblaciones, que además se renueva en cada generación.

Francisco RuizFrancisco Ruiz

coincido con el comentario de José

cita del artículo original: “ha bastado con movilizar la variabilidad genética original que ya existía en la población de partida”

toma un insecto que proviene de una evolución de millones de años y que se ha adaptado a todos los climas que nos imaginemos y ahí tienes una variabilidad genética impresionante para llegar y adaptarse en casi cualesquier condiciones sin necesidad de cambios en su genética.

FRV

lehendakarinholehendakarinho

Gracias a El PaleoFreak, el artículo ilustra con nuevas dudas la cuestión.(creo a la luz de la reciente entrada de Jose Miguel Mulet, hay que matizar la sexualidad de la amorosas levaduras.

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