La evolución suavecita y las moscas aceleradas

[ publicado en Amazings.es ]
¿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.
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*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