Por estos dias hizo exactamente 150 años que Charles Darwin dio a conocer al mundo la teoría del orígen y la evolución de las especies. Como si fuera un homenaje a su legado un grupo de investigadores de la Universidad Michigan State estudiaron la evolución de la bacteria Escherichia coli a lo largo de 40.000 generaciones. ¿Luego de 21 años de crecimiento ininterrumpido, ccurre en las bacterias esta selección natural que planteaba Darwin? ¿Qué ocurre en el genoma de estas bacterias durante la evolución en los frascos de laboratorio?

“El tiempo en la botella”, así como el nombre de la mítica botilleria santiaguina, podría titularse este artículo publicado en la revista Nature por el profesor Richard Lenski y sus colegas al documentar el proceso de evolución de la bacteria E. coli luego de 40.000 generaciones.

El experimento comenzó en el año 1988 mediante el crecimiento ininterrumpido de la bacteria. Según la premicia darwiniana  si una mutación genética de una célula da una ventaja adaptativa en la competencia por el alimento, esta mutación debe dominar toda el cultivo. Mientras que la teoría de Darwin de la selección natural ha sido apoyado por otros estudios, que nunca antes habia sido estudiado por tantas generaciones y con tanto detalle a nivel genético.

“Es más bonito ahora a ser capaces de mostrar con precisión cómo la selección ha cambiado el genoma de estas bacterias, paso a paso por decenas de miles de generaciones”, dijo Lenski.

Equipo de Lenski periódicamente congeló las bacterias para su posterior estudio, y la tecnología que se ha desarrollado para permitir la secuenciación completa de los genomas facilitó el trabajo. En el punto medio del estudio (20.000 generaciones) los investigadores descubrieron 45 mutaciones entre las células supervivientes. Estas mutaciones, según la teoría de Darwin, deben haber conferido alguna ventaja, y eso es exactamente lo que encontraron los investigadores en este artículo. Los resultados en la sucesión de mutaciones permitieron a estos organismos ser más eficientes y predominar en su entorno.

“El acoplamiento entre la evolución genómica y la adaptación es compleja y puede ser contrario a la intuición”, Lenski concluyó. “El genoma fue evolucionando a lo largo de una tasa sorprendentemente constante, incluso cuando la adaptación de las bacterias disminuyó. Pero de repente la tasa de mutación aumentó, y una  nueva relación dinámica se estableció”.

Una mutación que participan en el metabolismo del ADN surgió en torno a la generación 26.000, esta mutación trajo consigo  que la tasa de mutaciones en el resto del genoma aumentara drásticamente. El número de mutaciones saltó a 653 en la generación de 40.000, pero los investigadores suponen que la mayoría de las mutaciones finales de la evolución no eran útiles a la bacteria.

Las mutaciones genéticas implicadas en la replicación del ADN humano están implicados en algunos tipos de cáncer. Muchos de los patrones observados en el experimento también se producen en ciertas infecciones microbianas, y la progresión del cáncer son procesos evolutivo fundamentalmente similares “, observó Jeffrey colaborador de Barrick. “Así que lo que aprendamos aquí nos puede ayudar a comprender mejor el curso de estas enfermedades”.

Este experimento no sólo es útil para entender el ritmo y el modo de evolución, sino también servirá como un marco para aplicaciones prácticas en la biotecnología, como la mejora del rendimiento o la productividad de una cepa industrial “.

Miles de generaciones más tarde, el experimento de MSU continúa evolucionando. “Como muchos experimentos en la ciencia, el estudio responde a algunas preguntas, pero plantea muchas otras nuevas”, dijo Lenski.

Referencia

Jeffrey E. Barrick, Dong Su Yu, Sung Ho Yoon, Haeyoung Jeong, Tae Kwang Oh, Dominique Schneider, Richard E. Lenski & Jihyun F. Kim. Genome evolution and adaptation in a long-term experiment with Escherichia coli. Nature, 2009; DOI: 10.1038/nature08480