Según los autores del artículo, la investigación ha desvelado «la evolución de una innovación clave»; la comunicación de la publicación New Scientist hace referencia a «una innovación evolutiva fundamental» y «una nueva característica rara y compleja»; la publicación The Scientist la denomina «un gran salto evolutivo». Se refieren a «la capacidad de metabolizar citrato, un [...] nutriente en su medio de cultivo que la E. coli no puede usar normalmente».
Escherichia coli (La fuente aquí)
El trabajo experimental involucrado en mantener 12 cepas de la bacteria E. coli en un medio donde había glucosa que podían metabolizar, pero también una abundante cantidad de citrato. «Examinando cultivos de E. coli que este laboratorio ha mantenido desde 1988, Lenski descubrió que una población de las bacterias había evolucionado la capacidad de metabolizar citrato —un rasgo sin precedentes— después de más de 30.000 generaciones, o aproximadamente 15 años.» Usando muestras preservadas de etapas anteriores de este prolongado experimento, el equipo de investigación determinó que una de las 12 poblaciones había adquirido una mutación oculta después de alrededor de 20.000 mutaciones. Solamente esta población desarrolló posteriormente la capacidad de metabolizar citrato. Así, se puede inferir que «esta novedad evolutiva surgió de la acumulación de acontecimientos aleatorios impredecibles».
«Esta es una demostración muy elegante de que cambios fundamentales pueden depender de la acumulación de cambios menores anteriores», dijo Albert Bennett, fisiólogo evolutivo de la Universidad de California que revisó el trabajo de Lenski antes de su publicación en PNAS. «Lo que realmente se ha demostrado aquí es que el camino se tenía que abrir de antemano».
Esta investigación está recibiendo aplauso como una vindicación de la teoría evolucionista contra los escépticos:
«El experimento de Lenski es otro duro golpe para los antievolucionistas, observa Jerry Coyne, biólogo evolutivo en la Universidad de Chicago. «Lo que más me gusta es que dice que se pueden conseguir estos complejos rasgos por evolución mediante una combinación de acontecimientos improbables», insiste. «Esto es precisamente lo que los creacionistas dicen que no puede suceder».
Hay varias observaciones que hacer antes de llegar a conclusiones generales. La primera tiene que ver con la maquinaria necesaria para metabolizar el citrato. El sistema para esto último está ya fundamentalmente presente, sólo falta una enzima. Este es el comentario que hace Mike Behe:
«Ahora bien, la E. coli silvestre posee ya una cantidad de enzimas que normalmente usan citrato y pueden digerirlo (no se trata de alguna molécula química exótica que la bacteria nunca haya conocido antes). Sin embargo, la bacteria silvestre carece de un enzima llamado «citrato permeasa» que puede transportar citrato desde el exterior de la célula a través de la membrana de la célula a su interior. De modo que todo lo que necesitaba la bacteria para usar el citrato era encontrar una manera de introducirlo en la célula. El resto de la maquinaria para su metabolismo estaba ya presente. Tal como lo dice Lenski: «La única barrera conocida para el crecimiento aeróbico sobre citrato es su incapacidad de transportar citrato en presencia de oxígeno.»
Por consiguiente, vale la pena preguntar al menos si la bacteria E. coli no habría perdido en el pasado la capacidad de metabolizar citrato, y si lo que estamos viendo ahora no es una restauración de aquel sistema dañado. Si se tratase de esto, no deberíamos estar hablando de «una innovación evolutiva fundamental», sino más bien acerca de la forma en que sistemas complejos pueden quedar perjudicados por las mutaciones.
Por ahora, no se sabe qué mutaciones estuvieron implicadas. Pero es evidente que si fueron dos, y si la primera fue necesaria antes que la segunda pudiese completar el trabajo, lo que demuestran los experimentos es la dificultad de conseguir cambios coordinados. Este es precisamente el argumento de Behe en su estudio de las vías por las que se adquiere resistencia a la malaria. En sus palabras:
«Me parece a mí que los resultados concuerdan mucho más fácilmente con la posición que aparece en The Edge of Evolution [El límite de la evolución]. Uno de los principales argumentos del libro era que si se precisa de solo una mutación para conferir una capacidad, entonces la evolución darwinista tiene pocos problemas para adquirirla. Pero si se necesita más que una, la probabilidad de conseguir todas las mutaciones necesarias se va dificultando de manera exponencial. «Si tienen que darse dos mutaciones antes que haya un efecto beneficioso neto —si una etapa intermedia es perjudicial o menos adaptada que la etapa inicial—, entonces nos encontramos ya con un grave problema evolutivo». ¿Y qué sucede si se necesitan más de dos? La tarea queda pronto fuera del alcance de las mutaciones aleatorias.»
Así que esta investigación, lejos de ser «un duro golpe para los antievolucionistas», lo que hace es demostrar un problema grave para aquellos evolucionistas que quieren justificar que el darwinismo pueda conseguir transformaciones fundamentales. Estas mutaciones no solo son infrecuentes, sino que son también impotentes sin la preexistencia de un sistema bioquímico que pueda transformar los productos de la mutación en algo beneficioso. Behe escribe:
«Si el desarrollo de muchas de las características de la célula precisó de mutaciones múltiples durante el curso de la evolución, entonces la célula está más allá de la explicación darwinista. Y en The Edge of Evolution expongo que es muy razonable concluir que esta es la situación.»
Zachary D. Blount, Christina Z. Borland, y Richard E. Lenski
Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 10.1073/pnas.0803151105
Resumen: El papel de la contingencia histórica en evolución ha sido objeto de mucho debate, pero raras veces puesto a prueba. Se iniciaron doce cepas inicialmente idénticas de Escherichia coli en 1988 para investigar esta cuestión. Desde entonces han evolucionado en un medio limitado de glucosa que también contiene citrato, que la E. coli no puede usar como fuente de carbono en presencia de oxígeno. Ninguna de las poblaciones evolucionó la capacidad para explotar el citrato durante >30.000 generaciones, aunque cada población experimentó miles de millones de mutaciones. Finalmente evolucionó una variante explotadora del citrato (Cit+) en una de las cepas hacia las 31.500 generaciones, lo que fue causa de un aumento en el tamaño de la población y en la diversidad. La muy retardada y singular evolución de esta función podría indicar la implicación de una mutación extremadamente rara. Como alternativa, podría involucrar una mutación ordinaria, pero una cuya ocurrencia física o expresión fenotípica sea contingente a mutaciones anteriores en aquella población. Pusimos a prueba estas hipótesis en experimentos que «reemprendieron» la evolución desde diferentes puntos en la historia de aquella cepa. Observamos que no había mutantes Ci+ entre 8,4 x 1012 células ancestrales, ni entre 9 x 1012 células procedentes de 60 clones muestreados en las primeras 15.000 generaciones. Sin embargo, observamos una tendencia significativamente mayor para clones posteriores a evolucionar a Cit+, lo que indicaba que se había dado alguna mutación potenciadora hacia las 20.000 generaciones. Este cambio potenciador aumentó la tasa de mutaciones hacia Cit+ pero no causó una hipermutabilidad generalizada. De modo que la evolución de este fenotipo era contingente con la historia particular de aquella población. Más generalmente, sugerimos que la contingencia histórica es especialmente importante cuando facilita la evolución de innovaciones clave que no evolucionan fácilmente mediante selección gradual cumulativa.
Véase también:
- Behe, M. Multiple mutations needed for E. coli (para la traducción al español pinche aquí), Amazon Blog, 6 junio 2008
Fuente: The ID Update - On the evolution of a "key innovation" in Escherichia coli
Redacción: David Tyler, Ph.D. © 2008 /// ARN - Access Research Network - www.arn.org
Traducción y adaptación: Santiago Escuain — © SEDIN 2008 - www.sedin.org
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