Los caminos de la evolución no son como el trébol pensaba: hay…

Los caminos de la evolución no son como el trébol pensaba: hay algo de suerte y hay algo de historia

Hay veces en que los biólogos evolucionistas se ponen una bata de satín rojo y pantuflas lujosas, sacan la pipa y se sientan en un sillón del siglo XIX a mirar con nostalgia la lluvia por la ventana. Aunque pueda parecerlo, en esos momentos no piensan en preguntas como “¿de dónde venimos, a dónde vamos, y por qué queremos ir a algún lado en primer lugar?”. El continuo contacto con el fenómeno más fascinante de la vida en la Tierra los vuelve más ambiciosos y se preguntan cosas como “si la historia de la vida comenzara de nuevo, ¿se repetiría como ha sido hasta ahora?”. Algunos probarían producir algunas respuestas, pero el sabor que les dejaría en la boca no les convencería, y preferirían volver a terminar su artículo sobre el polimorfismo en la cianogénesis del género Trifolium. Otros podrían obsesionarse con la pregunta, y decidirían abandonar los laboratorios, cambiar de edificio en el campus y dedicarse por completo a la filosofía de la biología, tratando de producir alguna respuesta que le haga sombra a las de Stephen J. Gould. La tercera alternativa es que los biólogos evolucionistas traten de  juntar ambas inquietudes y encuentren implicaciones filosóficas en sus trabajos científicos, que es precisamente lo que hicieron Kenneth Olsen y su equipo de la Universidad de Washington en Saint Louis, Estados Unidos, tras encontrar que las historias evolutivas de muchas especies de trébol (precisamente del género Trifolium) parecen repetirse.

En el laboratorio de Olsen llevan varios años estudiando el trébol blanco, cuyo nombre científico es Trifolium repens, y una característica suya que lo hace tóxico a muchos herbívoros. Esta planta produce pequeñas cantidades de ácido cianhídrico (un compuesto nada simpático que contiene cianuro y que fue usado como método de ejecución en campos de concentración nazis o en cámaras de gases en los E.U.), el cual se piensa que funciona como disuasorio para que caracoles, insectos u otros herbívoros no las coman. En el interior de las células de la planta se genera un compuesto precursor, que sólo se convierte en ácido cianhídrico cuando una proteína en la pared celular entra en contacto con él. Así, el ácido sólo se produce cuando el tejido de las plantas es maltratado (por ejemplo, en la boca de un voraz caracol). Este sencillo sistema, llamado cianogénesis, precisa de un par de genes (uno participa en la formación del precursor, otro codifica la proteína); si uno de ellos falla, la planta pierde su defensa. Lo interesante de esta especie es que existen muchos lugares del mundo donde la mayor parte de los individuos han perdido la toxicidad, pero eso no los ha llevado a la desaparición.

Cuando en un grupo de invididuos de la misma especie aparecen dos características notoriamente diferentes que pueden coexistir sin que una reemplace a la otra, se dice que hay un polimorfismo. En el trébol blanco, la producción de ácido cianhídrico es un polimorfismo. En algunos lugares, todos los tréboles son tóxicos; en algunos otros, la minoría son tóxicos, y en otras hay un equilibrio entre ambos rasgos. Los biólogos evolucionistas han explicado esta coexistencia por las presiones ambientales. Las plantas tóxicas son más comunes en latitudes bajas, donde el calor y la humedad permiten la existencia de muchos herbívoros. En esas circunstancias es ventajoso tener una forma de defenderse, así que los tréboles tóxicos sobreviven y se reproducen con más frecuencia. En contraste, en zonas más frías, la mayoría de los tréboles no producen ácido cianhídrico, probablemente porque pueden darse el lujo de no producir la sustancia tóxica e invertir esos recursos energéticos en otros rasgos.

Una de las preguntas que se han hecho Olsen y su grupo de trabajo es ¿cómo es que los tréboles pierden la capacidad de producir el ácido? Hace algunos años, encontraron que la respuesta estaba en el genoma de la planta. Las plantas no tóxicas habían sufrido la pérdida de alguno de los dos genes necesarios para producir el ácido, por un proceso llamado “deleción génica”. Este proceso no es una sencilla mutación en la que la secuencia de letras en el ADN cambia, sino la pérdida completa de un fragmento del ADN, que casi siempre ocurre durante el proceso de recombinación en la meiosis (la división celular que da lugar a las células sexuales). En un trabajo publicado el año pasado, Olsen y su grupo hallaron que la deleción génica había ocurrido en numerosas ocasiones en las diferentes poblaciones de tŕebol blanco con polimorfismo. Es decir, esas poblaciones habían seguido su propio camino evolutivo, paralelo pero independiente, y llegaron al mismo resultado. ¿Es esto una señal de que algunos casos de evolución podrían ser repetibles?

El grupo de Olsen abordó esta pregunta en un estudio publicado la semana pasada en la revista Philosophical Transactions of the Royal Society B (que, pese a su nombre, publica solo trabajos de ciencias naturales). En él, los investigadores encontraron que en otras especies cercanas al trébol blanco también existe polimorfismo en la producción de ácido cianhídrico. No sólo eso, también hallaron que cuando la toxicidad se ha perdido en esas especies, también es porque al menos uno de los dos genes necesarios está ausente. La pregunta verdaderemente interesante para ellos era “¿cómo se han perdido esos genes?” Al analizar las regiones de los genomas de las diferentes especies donde se debían hallar los dos genes necesarios, los investigadores encontraron que los genes se habían perdido también por deleción génica, el mismo proceso que en el trébol blanco.

“Observamos deleciones génicas independientes que ocurren en repetidas ocasiones en múltiples especies; montones y montones de deleción génica, pues”, declara Olsen para el portal de noticias de su universidad. Él y sus colegas creen que este descubrimiento aporta a la discusión de qué tan repetible es la evolución. Al menos en esta especie de tréboles está ocurriendo evoución paralela en tres diferentes frentes: el del rasgo como tal, cuando se pierde la toxicidad; el de los genes, pues son los mismos genes los que están detrás de esa pérdida, y el de los procesos de mutación, pues la deleción génica parece estar detrás de esas pérdidas. ¿Qué es lo que está detrás de ese paralelismo? ¿El puro azar? ¿Será que los tréboles son efectivamente más suertudos que otras plantas y esa suerte los lleva a sufrir más deleción génica que mutaciones en las secuencias?

Olsen no cree esto y tiene sus propias hipótesis. El investigador cree que se trata la presencia de secuencias de ADN repetitivas a ambos lados de los dos genes necesarios para la producción de ácido cianhídrico. Durante la recombinación, las células tienen que alinear los cromosomas buscando secuencias en particular. A veces esas secuencias se repiten a lo largo del cromosoma y esto puede causar una alineación incorrecta, lo cual lleva a la duplicación o a la desaparición de fragmentos completos del ADN. En el caso de los tréboles, esas secuencias repetitivas los han hecho más propensos a perder alguno de los dos genes necesarios. Pero también hay un poco de buena suerte involucrada, pues esta propensión cae en las circunstancias adecuadas. “Normalmente, una deleción como ésta sería dañina”, dice Olsen, “pero cuando estos genes desaparecen, la planta se ve favorecida en ciertos ambientes y así se mantiene ese rasgo; es por eso que vemos que este polimorfismo es tan frecuente en poblaciones naturales”.

Para Olsen, esto no necesariamente indica que la evolución es repetible, sino que mientras más cercanas sean las especies, más probabilidades habrá de que compartan predisposiciones que causen resultados casi idénticos. Se trata de evolución en parte por azar y en parte por historia.

En conclusión, se podría decir que muchas especies de tréboles han tenido la aparentemente mala suerte de ser propensos a perder algunos genes, pero esto los ha llevado a recorrer caminos evolutivos paralelos con los mismos resultados benéficos que, por tanto, convierten la mala suerte en buena. Evolución irónica, podríamos llamarla. Un concepto que, a fin de cuentas, no es un resultado tan pobre para esta mezcla de cuestionamientos filosóficos y descubrimientos científicos.
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Aquí la nota fuente, del sitio de noticias de la Universidad de Washington en Saint Louis.

Aquí el artículo original de Olsen y sus colegas (de acceso restringido).

Aquí el sitio del laboratorio de Olsen, con más información sobre su investigación con la evolución de los tréboles.

[Imagen tomada de esta página: http://ift.tt/1lSAOaj ]

via Tumblr http://ift.tt/1jnPHND

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