La vida terrestre inició con las bacterias y las arqueas como sabemos, pero la evolución de las especies bacterianas en peces, mamíferos e insectos todavía sigue siendo un misterio.
Para los científicos que desarrollaron la genética en el siglo XX, las bacterias evolucionaron impulsadas por el acervo genético. Es decir, por la diversidad de alelos que tenían en su ARN. Contrario a lo que creen los biólogos que apoyan la selección natural, pues a su parecer la evolución de las especies fue impulsada por mutaciones aleatorias.
Ahora bien, ¿quién tiene la razón? Para intentar resolver este debate, los investigadores de la Universidad Estatal de Michigan experimentaron con la capacidad de adaptación de la bacteria E.coli.
¿Cómo evolucionan las bacterias?
Las Escherichia coli son el tipo de bacteria más común. Podemos encontrarlas en los intestinos de las personas y los animales, al igual que en el agua y ciertos alimentos. Por lo tanto, son una especie de bacterias con bastante capacidad de adaptación.
Pensando en ello, los investigadores decidieron utilizarlas para analizar la evolución de todas las bacterias. Diseñaron alrededor de 72 poblaciones diferentes de E. coli, y las criaron durante 2000 generaciones, lo que equivale a 300 días.
Cada población de bacterias partía de un origen genético distinto al comienzo del experimento. Por ejemplo, algunas fueron criadas utilizando poblaciones preexistentes de bacterias. Otras por su parte se crearon a partir de un solo clon, o incluso mezclando poblaciones de E.coli con otras bacterias.
El objetivo era demostrar que todas las bacterias seguían el mismo patrón de evolución como especie, sin importar el origen. Pero sorpresivamente no fue el caso.
Durante las primeras etapas del experimento, cuando iban por 50 generaciones, el acervo genético parecía ser el método de adaptación de todas las poblaciones. Sin embargo, al llegar a la generación 500, esta diversidad genética ya no era importante, pues todas las poblaciones habían desarrollado nuevas mutaciones para impulsar la adaptación.
No partimos de un solo punto
Al ver esta variación en la diversidad genética de las bacterias, los investigadores concluyeron que no hay teoría “correcta” para la evolución de las especies. Dependiendo de la generación, una bacteria puede evolucionar a través de mutaciones, mientras que otra sigue utilizando el acervo genético para adaptarse.
“Ambas fuerzas, la mutación y el acervo genético existente, pueden contribuir de forma secuencial, simultánea e incluso sinérgica al proceso de adaptación por selección natural”.
Minako Izutsu, biólogo en el Departamento de Microbiología de la Universidad de Michigan
Una respuesta que quizás es ambigua para los biólogos y genetistas en debate, pero que tiene mucho sentido.
Las mutaciones son procesos muy lentos que suelen demorar cientos de años (o generaciones) en aparecer. Con lo cual no es lógico que sean el primer método de adaptación de las especies.
Sin embargo, cuando estas mutaciones se expresan en el código genético, toda variación preexistente por el acervo genético se elimina. Esto debido a que las nuevas mutaciones beneficiosas promueven la fijación de la especie.
Prueba de ello es que a partir de la generación 500, y hasta la 2000, las poblaciones de la bacteria E. coli se mantuvieron estables. Esto a pesar de seguir consumiendo la misma cantidad de aminoácidos D-serina que habían promovido la adaptación al inicio del experimento.
La evolución de todas las especies pudo ser como la de las bacterias E. coli
En este sentido, la nueva teoría de la evolución de estos investigadores plantea que la vida tiene orígenes múltiples. Lo que significa que las adaptaciones que la ciencia ha documentado desde Charles Darwin en realidad son solo una de las múltiples formas en la que han evolucionado las especies.
Con este enfoque diferente, los investigadores esperan construir teorías más específicas y sólidas para estudiar los otros posibles orígenes de la vida. De tal manera que el debate entre las mutaciones y el acervo genético desaparezca de una vez por todas.
Referencias:
Breeding 2,000 Generations of Bacteria May Have Solved This Major Debate in Biology https://www.sciencealert.com/breeding-2000-generations-of-bacteria-may-have-solved-this-major-debate-in-biology
Experimental Test of the Contributions of Initial Variation and New Mutations to2 Adaptive Evolution in a Novel Environment https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.05.31.494207v2.full.pdf