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Uno de los debates más profundos de la biología moderna gira en torno a una pregunta aparentemente sencilla: ¿es la evolución un proceso aleatorio o sigue reglas ocultas? Durante décadas, la teoría dominante sostenía que el azar era el gran arquitecto de la vida, que la inmensa diversidad de formas, colores y comportamientos que vemos en la naturaleza era el resultado de mutaciones impredecibles moldeadas por la selección natural. Un nuevo estudio, publicado en la revista PLoS Biology, acaba de sacudir esa visión con una evidencia contundente: la evolución ha empleado el mismo repertorio genético durante más de 120 millones de años, lo que sugiere que los patrones de cambio en la vida sobre la Tierra podrían ser más predecibles de lo que se creía. La Brújula Verde
Mariposas y polillas como laboratorio natural
El trabajo fue liderado por investigadores de la Universidad de York y del Instituto Wellcome Sanger, con la participación de científicos de varios países sudamericanos. El equipo estudió diversas especies de mariposas y polillas de las selvas tropicales de Sudamérica que comparten llamativos patrones de colores en sus alas, una estrategia conocida como mimetismo aposemático, que sirve para advertir a los depredadores de que son tóxicas o desagradables al paladar. Phys.org
Lo fascinante del caso es que estas especies no son parientes cercanas. En muchos casos, sus linajes evolutivos se separaron hace decenas de millones de años, mucho antes de que existieran los grandes mamíferos, incluso durante la época de los dinosaurios. Y sin embargo, sus alas lucen diseños prácticamente idénticos. Este fenómeno se denomina evolución convergente: la aparición independiente de características similares en organismos no relacionados, como respuesta a los mismos desafíos ambientales.
Lo que los científicos querían descubrir era si esa similitud visible en las alas tenía también un origen genético común, o si distintos genes habían llegado al mismo resultado por caminos diferentes.
Los dos genes que lo controlan todo
Los investigadores analizaron siete especies de mariposas de las genera Melinaea, Mechanitis, Hypothyris y Heliconius, más la polilla diurna Chetone histrio, y encontraron que, pese a su lejana relación evolutiva, todas estas especies han reutilizado exactamente los mismos dos genes —ivory y optix— para desarrollar patrones de coloración casi idénticos. Phys.org
En todos los casos estudiados, las variantes genéticas más fuertemente asociadas con los cambios convergentes en los patrones de color se localizaron en regiones no codificantes cercanas a esos dos genes, lo que apunta a que la evolución actúa principalmente sobre los interruptores reguladores de estos genes, no sobre su secuencia directa. bioRxiv
El gen ivory controla la presencia o ausencia de la franja amarilla en las alas anteriores, mientras que optix regula la extensión de la melanización en las alas posteriores. Ambos actúan como verdaderos «interruptores maestros» que, según cómo se activen o desactiven, determinan el diseño final del ala.
Los investigadores confirmaron estos hallazgos mediante experimentos de edición genética con la técnica CRISPR en Mechanitis messenoides, demostrando que al desactivar ivory las alas perdían su coloración característica, lo que corroboró el papel causal de este gen en el patrón de colores. HellaZ.EU.News
Un catálogo limitado de soluciones
La pregunta que surge de inmediato es: ¿por qué siempre los mismos genes? La respuesta parece estar en la arquitectura del propio genoma. La reutilización de los mismos interruptores genéticos en linajes separados por más de cien millones de años sugiere que ciertas soluciones morfológicas están profundamente arraigadas en la arquitectura del genoma, y que la evolución opera sobre un catálogo limitado de herramientas moleculares que han demostrado su eficacia a lo largo de las eras geológicas. La Brújula Verde
Dicho de otro modo: no es que la evolución no pueda usar otros genes, sino que algunos de ellos se han convertido en puntos estratégicos del genoma porque permiten grandes cambios en el fenotipo con efectos secundarios mínimos en otras funciones del organismo. Son lo que los biólogos llaman «puntos calientes» o hotspots evolutivos.
Estos hotspots genéticos representarían loci que maximizan los cambios en el rasgo mientras minimizan los efectos pleiotrópicos, es decir, las consecuencias no deseadas sobre otras características del organismo. Eso los convierte en dianas preferentes de la selección natural, una y otra vez, a lo largo de millones de años. nih
Un desafío a la idea del azar
El hallazgo tiene implicaciones que van mucho más allá del colorido alar de los lepidópteros. Cuestiona, al menos parcialmente, la idea de que la evolución es un proceso gobernado únicamente por la contingencia histórica, esa noción popularizada por Stephen Jay Gould según la cual, si se «rebobinara la cinta de la vida» y se volviera a poner en marcha, el resultado sería completamente diferente.
La profesora Joana Meier, del Instituto Wellcome Sanger, señaló que estos patrones de advertencia son especialmente ilustrativos porque parece relativamente fácil evolucionar los mismos diseños cromáticos debido a la base genética altamente conservada a lo largo de 120 millones de años. Saber que la naturaleza sigue una ruta particular, y que no es tan aleatoria como se pensaba, ayuda a los científicos a predecir cómo otras especies podrían adaptarse a sus entornos. Science 2.0
El investigador principal Yacine Ben Chehida, del Departamento de Biología de la Universidad de York, señaló que el uso repetido de los mismos dos genes a lo largo de un intervalo temporal tan amplio apunta a un proceso evolutivo profundamente restringido, lo que sugiere que cuando se trata de la coloración de advertencia, la naturaleza dispone de muy pocas rutas disponibles y toma siempre las mismas. HellaZ.EU.News
Implicaciones más allá del mimetismo
Este estudio se suma a una creciente línea de investigación que pone de relieve el paralelismo genético como un fenómeno mucho más extendido de lo que se creía. No es la primera vez que se observa que organismos no relacionados convergen en el uso de los mismos genes para resolver los mismos problemas biológicos. Desde la resistencia a los antibióticos en bacterias hasta la adaptación a la altitud en vertebrados, los ejemplos de reutilización genética se multiplican.
La evolución convergente funciona como un experimento natural replicado que informa sobre hasta qué punto la evolución es repetible y, por tanto, predecible. Cada nuevo caso de paralelismo genético es una pista más sobre cuáles son los límites y las vías preferentes del cambio biológico. biorxiv
Lo que este estudio aporta de nuevo es la escala temporal: 120 millones de años es un período enorme, suficiente para que los continentes se reconfiguraran, las especies se multiplicaran y extintas civilizaciones de dinosaurios surgieran y desaparecieran. Y a través de todo ese tiempo, los mismos dos genes han seguido siendo convocados para pintar las alas de las mariposas con los mismos colores.
Eso no significa que la evolución sea completamente determinista ni que el azar no juegue ningún papel. Pero sí sugiere que, dentro del espacio de posibilidades que la historia y la química permiten, la vida tiende a tomar los mismos atajos. El genoma, en cierta manera, tiene memoria. Y la evolución, más que inventar sin cesar, sabe perfectamente cuándo volver a usar lo que ya funciona.
Generado por Claude
