Los organismos garantizan la supervivencia de sus especies mediante la adaptación genética al medio ambiente. Si las condiciones ambientales cambian con demasiada rapidez, la extinción de una especie puede ser la consecuencia. Una estrategia para enfrentar con éxito este desafío es la generación de descendencias variables que favorezcan la sobrevida en diferentes ambientes. A pesar de que una parte de la descendencia pueden tener una menor probabilidad de sobrevivir, igual garantiza la supervivencia de la especie en su conjunto. Por primera vez los científicos han observado la evolución de esa estrategia en condiciones de laboratorio en un experimento con las especies de Pseudomonas fluorescens, una cepa bacteriana que expuesta a las cambiantes condiciones ambientales, desarrolla la capacidad de generar descendencia variable sin crear mutaciones adicionales. Esta nueva estrategia garantiza la supervivencia de la cepa bacteriana. Los resultados fueron publicados en la revista Nature.

Un dicho popular dice una verdad interesante cuando recomienda “no poner todos los huevos en una sola canasta”. Esto habla de la propagación como manera de reducir los riesgos. También en la biología, estas estrategias son conocidos y se refieren como “apuesta por la cobertura”. En el proceso de evolución, la apuesta por la cobertura no es la forma habitual de adaptación al medio, en la que los portadores de las mutaciones ventajosas prevalecerán contra otras personas que no presentan estas mutaciones.

De hecho, la apuesta por la cobertura produce una generación  de descendencia que es genéticamente idéntica, pero que difiere en la capacidad de prosperar en el entorno actual: Algunos hijos se adaptarán perfectamente a la situación actual, mientras que otros se desarrollarán en condiciones totalmente diferentes.

En caso de ocurrir cambios rápidos y drásticos en el medio ambiente, la descendencia última presenta una ventaja y por lo tanto la especie sobrevive. Asumir este riesgo es de los mecanismos de propagación que utilizan, por ejemplo, los patógenos bacterianos al variar su superficie celular para escapar del sistema inmune humano. Otros ejemplos de la apuesta riesgosa se conocen desde el reino animal y vegetal.

Científicos del Instituto Max Planck para la Ecología Química en Alemania y del Instituto de Nueva Zelanda de Estudios Avanzados en Auckland, han estado trabajando en este tema en las bacterias de la especie Pseudomonas fluorescens. Debido a su corto tiempo de generación (las células se dividen cada 52 minutos), estas bacterias son especialmente adecuados para estudiar la evolución en un tubo de ensayo. Por otra parte, el genoma relativamente pequeño de estos organismos facilita la detección de nuevas mutaciones.

¿Pueden las mutaciones ventajosas en determinadas circustancias y desventajosas en otras?

En sus experimentos los investigadores expusieron a las cepas de Pseudomonas alternativamente a cultivos estáticos y agitados. Debido a las mutaciones beneficiosas en el genoma, las nuevas variantes surgidas en los dos ambientes tendrán ventajas en sus ambientes respectivos. Una vez surgida, cada nueva variante tuvo que competir con todos los demás representante sin mutaciones de la cepa ancestral.

Los investigadores encontraron que las mutaciones que eran ventajosas en los medios con agitación eran desfavorables en los entornos estáticos. Como consecuencia, las nuevas mutaciones y por lo tanto, las nuevas variantes evolucionaron para compensar esta desventaja. Es decir, tan pronto como las bacterias se adaptaron a su entorno se vieron obligados a readaptarse al segundo entorno.

La apuesta de cobertura: un genotipo=varias versiones

Los constantes cambios entre los medios de crecimiento (agitado y estático) resultó en el desarrollo de descendientes con la misma constitución genética (genotipos), que siempre produjeron dos variantes diferentes. El análisis genómico demostró que las dos variantes eran absolutamente idénticos a nivel genético. Por otra parte, el genotipo de la apuesta por cobertura difería en nueve mutaciones de la cepa ancestral, con las que el experimento había sido iniciado.

“Nuestros experimentos proporcionan evidencia de que el riesgo de propagación es una estrategia muy exitosa para adaptarse rápidamente a los cambios del entorno. Si el mismo genotipo genera varias versiones al mismo tiempo, puede sobrevivir a grandes cambios ambientales”, dice Christian Kost. Y Paul Rainey, investigador principal del estudio en la Universidad de Massey Auckland. “La rápida y repetible evolución de la riesgosa apuesta por cobertura durante nuestro experimento sugiere que puede haber sido una de las primeras soluciones de la evolución a la vida en los ambientes en constante cambio”.

Referencia

Beaumont et al. Experimental evolution of bet hedging. Nature, November 5, 2009; 462 (7269): 90 DOI: 10.1038/nature08504