Inicio > Actualidad, Biología evolutiva, Ciencia, Microbiología > El hecho evolutivo en un experimento

El hecho evolutivo en un experimento

16 noviembre, 2009

coli
Estudian el hecho evolutivo en durante 40000 generaciones de bacterias. Un experimento que, hasta ahora, ha durado 21 años.

Hace 150 años que Darwin propuso los mecanismos mediante los cuales se produce la evolución de las especies. Pero ver a éstos en acción es complicado para unos seres, los humanos, que viven poco tiempo. Bajo nuestra perspectiva temporal la evolución de la vida animal en la Tierra se produce a un ritmo pavorosamente lento. Incluso desde la emergencia de los primeros organismos pluricelulares hasta la aparición del ser humano han pasado solamente unos 600 millones de años.

Si un humano tiene una esperanza de vida de 75 años y para que transcurran 40.000 generaciones, y que la evolución tenga un efecto significativo sobre el ser humano, habría que esperar 800.000 años. Demasiado tiempo para unos simples mortales. Pero si en lugar de seres humanos u otros seres complejos utilizamos seres cuyas generaciones se den a un ritmo más rápido quizás se pueda ver la evolución en marcha. En el caso de la bacteria Escherichia coli esas 40000 generaciones necesitan de 21 años.

Un grupo de investigadores de Michigan State University han realizado, precisamente un experimento de este tipo. Han realizado un experimento evolutivo de 21 años de duración con E. coli. El resultado de este experimento no sólo demuestra el papel de la selección natural en la evolución, sino que puede dar lugar a nuevos avances en investigación médica según sus autores.

Richard Lenski y sus colaboradores documentan los procesos del experimento y su análisis en la revista Nature. El experimento comenzó en 1988 en cultivos bacterianos de E. coli, que son bacterias con un tiempo de duplicación de 20 minutos en condiciones óptimas, en experimentos genéticos. Supusieron que si alguna mutación daba a algunas células una ventaja competitiva sobre el resto a la hora de hacerse con los nutrientes, tarde o temprano éstas debían de dominar sobre el resto.

Aunque hay muchas pruebas que demuestran los mecanismos darwinistas de la evolución, nunca se ha había hecho un estudio a este nivel de detalle. Según Lenski ha sido maravilloso ser capaces de mostrar de manera precisa cómo la selección natural ha ido cambiando el genoma de estas bacterias a lo largo de miles de generaciones.

mutaciones genoma coli

Mutaciones encontradas al secuenciar los genomas de bacterias en muestras tomadas entre las generaciones 2000 y 20000. El círculo más externo representa el genoma de muestras de la generación número 20000 con las mutaciones en un solo nucleótido génicas (negro) o intergénicas (violeta) o las mutaciones de tipo delección (rojo), inserción (verde), secuencias de inserción (IS) o inversiones entre citC y gat>. Las secuencias de inserción son elementos de transposición presentes en el genoma bacteriano. Los otros cuatro anillos, desde el exterior al interior, representan mutaciones en el genoma en las generaciones 15000, 10000, 5000 y 2000, respectivamente. El círculo más interno muestra una escala en megabases (Mb) del genoma.

De manera periódica estos investigadores tomaban muestras que congelaban para su estudio posterior en el que se secuenciaba su genoma. Pudieron ver que al cabo de 20.000 generaciones se habían producido sólo 45 mutaciones en las células supervivientes, aquellas mutaciones que precisamente daban una ventaja adaptativa, precisamente lo predicho por la teoría de Darwin. Este experimento es único a la hora de responder a cuestiones críticas, como aquellas acerca de la tasa de cambio en el genoma bacteriano. Según el investigador principal el acoplamiento entre genoma y evolución bajo la adaptación es complejo y puede ser contraintuitivo. El genoma, según el experimento, evolucionaba a un ritmo sorprendentemente constante en la primera mitad del tiempo de estudio, incluso cuando la adaptación de las bacterias disminuía. Entonces una nueva de tasa de mutación apareció súbitamente y una nueva dinámica de relación entre el ambiente y el genoma se estableció.

velocidad mutacion

Velocidad de evolución del genoma y mejora del fitness. Los círculos azules muestran el número total de cambios en el genoma con respecto a su antecesor en la muestra tomada. La línea azul representa en el que las mutaciones se acumulan de forma uniforme a lo largo del tiempo. Las líneas curvadas azules definen el entorno con un 95% de confianza para el modelo lineal. Los cuadros verdes representa la mejora del fitness con respecto a su antecesor en el tiempo. La línea curva representa una línea hiperbólica-lineal que se ajusta a la trayectoria de puntos. Cada estudio del fitness es el resultado de la media de tres muestreos independientes. La gráfica interior de la esquina derecha muestra el número de mutaciones en el experimento de 40000 generaciones, y la curva de puntos representa los cambios en la velocidad de evolución del genoma después de la aparición de un fenotipo mutador alrededor de la generación 26500.

Una mutación relacionada con el metabolismo del ADN apareció al cabo de 26000 generaciones, produciendo un aumento dramático de la tasa de mutación en todas las partes del genoma. El número de mutaciones saltó a partir de entonces, alcanzando las 653 mutaciones al llegar a la generación 40.000. Lo interesante es que la mayoría de estas mutaciones tardías no ayudaban a la hora de mejorar la adaptación de las bacterias.

Una habilidad que surgió evolutivamente en una de las poblaciones fue la capacidad de metabolizar un azúcar que E. coli normalmente no puede metabolizar. A partir de entonces toda la población terminó por adquirir y transmitir este nuevo rasgo. Según Jeffrey Barrick las mutaciones genéticas del ADN humano están relacionadas con algunos tipos de cáncer y su progreso es muy similar a un proceso evolutivo. De este modo todo lo que se pueda aprender de este experimento puede ser útil a la hora de comprender mejor el curso de este tipo de enfermedades. Otro aspecto interesante podría ser saber el tempo y evolución de determinadas cepas bacterianas perjudiciales para el ser humano y su relación con su tratamiento con antibióticos.

Miles de generaciones después las bacterias de este experimento siguen evolucionando y quizás nos digan más cosas en el futuro. Este experimento recuerda en algunos aspectos el que Gonn nos comentaba AQUÍ.

En este vídeo Lenski nos cuenta aspectos relacionados con el experimento:

Referencias:

Parte del texto ha sido tomado de un estupendo artículo de NeoFronteras

Otra parte del texto, así como las figuras corresponden al artículo original:

Entradas relaciondas:


  1. 16 noviembre, 2009 en 19:14

    😐

    El genoma, según el experimento, evolucionaba a un ritmo sorprendentemente constante en la primera mitad del tiempo de estudio, incluso cuando la adaptación de las bacterias disminuía. Entonces una nueva de tasa de mutación apareció súbitamente y una nueva dinámica de relación entre el ambiente y el genoma se estableció.

    Según el Abstract:

    Although adaptation decelerated sharply, genomic evolution was nearly constant for 20,000 generations. Such clock-like regularity is usually viewed as the signature of neutral evolution, but several lines of evidence indicate that almost all of these mutations were beneficial. This same population later evolved an elevated mutation rate and accumulated hundreds of additional mutations dominated by a neutral signature. Thus, the coupling between genomic and adaptive evolution is complex and can be counterintuitive even in a constant environment. In particular, beneficial substitutions were surprisingly uniform over time, whereas neutral substitutions were highly variable.

    Resumiendo un poco y a parte del Abstract, disminuye la tasa de adaptación, no la adaptación bacteriana (un fragmento que se puede mal-entender). La tasa de mutaciones beneficiosas es lo constante. Y lo variable es la tasa de mutación neutra. Y vaya si es contraintuitivo, sí…

  2. 16 noviembre, 2009 en 19:23

    Pues sí, de ahí que lo usar la lógica de andar por casa para interpretar experimentos….. Y si no mira quien se mueve alrededor del otro, el Sol o la Tierra.

    Coñas a parte, un resultado semejante se había observado en Pseudomonas aeruginosa y en cepas hipermutadoras de E. coli. En ambos casos la capacidad de variar su genoma y de acumular mutaciones es enorme, aunque vistas en el laboratorio su comportamiento parecía idéntico, crecían igual de rápido, no parecían degradar nuevas fuentes de carbono… Hasta que te daba por variar las condiciones, entonces veías “florecer” nuevos fenotipos. Y tema aparte es el “cambio de fase” de algunos patógenos, que merece un artículo propio.

    El abaratamiento de la secuenciación de genomas nos va a permitir hacer experimentos de este tipo a bajo coste, con lo que tendremos que prepararnos a una nueva avalancha de datos 😀

  3. Creata-en-la-cloaca
    16 noviembre, 2009 en 19:59

    Manuel, podrías poner el nombre completo de la bacteria, al menos la primera vez que la citas.

  4. 16 noviembre, 2009 en 21:57

    OK, ya está hecho. Uno está familizado con este organismo que olvido que para la mayoría de la gente ésta es una bacteria más.

  5. pepe
    16 noviembre, 2009 en 22:51
  6. Creata-en-la-cloaca
    16 noviembre, 2009 en 23:00

    Bueno, siempre le decimos E. coli, para abreviar, es que el género tiene narices, podían haberle puesto otro más sencillo. Te lo he recordado porque una vez en los USA, un alumno de doctorado hablaba sobre nuestra amiga “I. colai”, pero pensaba que su nombre era así, “E punto coli”.

  7. Darío
    16 noviembre, 2009 en 23:57

    Gracias Pepe, por el aviso.

    Es una pena que este alucinado esotérico de izquierda escriba tantas tonterías en nombre del marxismo, y la verdad es que valdría la pena escribir acerca de esto. No se diferencia en nada de los creacionistas bíblicos, de los del diseño inteligente y demás hierba que de tanto en tanto paran aquí.

    En nombre de un supuesto dios o en nombre del materialismo dialéctico (signifique esto lo que el alucinado en turno quiera), el resultado es el mismo: ignorancia, pedantería, tarugadas.

    Saludos.

  8. Darío
    16 noviembre, 2009 en 23:58

    Creo que sería bueno mover los comentarios de Pepe y el mío a la sección de “El Profeta Aneuronado”, sugiero yo.

  9. 17 noviembre, 2009 en 0:00

    El nombre del género Escherichia tiene su aquel, pero es que hay que hacer honor a Theodor Escherich, que la descubrió (http://en.wikipedia.org/wiki/Theodor_Escherich)

  10. 17 noviembre, 2009 en 0:02

    Se toma lo que lo que sabe de historia, se mete en una coctera, se agita bien hasta que todo ese conocimiento se mezcle de una forma aleatoria, y con el contenido de la coctera se va rellenando un blog. Ni más ni menos.

  11. 17 noviembre, 2009 en 0:18

    Esto sí que es un experimento… cuántas tesis doctorales habrán salido de ahí, cuántos becarios habrán participado de ese experimento…
    Otro elegante ejemplo de la evolución en acción. Supongo que ya estarán las mentes de Answer in Genesis ideando explicaciones esotéricas para explicar esto desde el punto de vista de la creación…
    Saludos.

  12. 17 noviembre, 2009 en 0:43

    Pues claro Gonn, ¡siguen siendo bacterias! 😀

    Los creatas de a pie quieren ver salir de una bacteria una almeja o un elefante a tiempo real :mrgreen:
    De nada le valen el incremento de la adaptación, la aparición de nuevas rutas metabólicas, la nueva regulación de la maquinaria génica… en un experimento con organismos clónicos sin posibilidad de intercambio génico con otras cepas u otras especies en un ambiente estándar, homogéneo y prolongado.

    La leche, es que más restricciones para la posibilidad de la evolución son difíciles de imaginar ¡Y aún así pasa! 🙄

    pD. Jodeeer, que ganas dan de bucear en la bibliografía de Lenski… Mirad que enrollado es el tio 🙄

    Añadido de las 23:50

    Ahora me estoy acordando de cuando Logos vino aquí a vacilarnos con su super estrella del DI (defensor de la Tierra Vieja y el Ancestro Común además) que tenía una docena de artículos… ¡Una docena! ¡Juas!

  13. Darío
    17 noviembre, 2009 en 1:20

    Se toma lo que lo que sabe de historia, se mete en una coctera, se agita bien hasta que todo ese conocimiento se mezcle de una forma aleatoria, y con el contenido de la coctera se va rellenando un blog. Ni más ni menos.

    Pues si, esa es la receta, Manuel, y lo que sale de estos barman es un bodrio intragable la mayoría de las veces, o de risa loca y que da pena ajena, las menos.

  14. Carl Cox
    17 noviembre, 2009 en 10:37

    Lo acabo de leer y he alucinado. Ole por tus comentarios Dario.

  15. Creata-en-la-cloaca
    17 noviembre, 2009 en 11:11

    Pedazo de bibliografía, 195 artículos, Science, Nature, etc.

  16. KC
    17 noviembre, 2009 en 11:27

    Los creatas de a pie quieren ver salir de una bacteria una almeja o un elefante a tiempo real

    De hecho, diría que es su falta de asimilación del Tiempo, aparte de otras cosas, lo que hace que les parezca imposible cualquier evolución.

    Saludos.

  17. 17 noviembre, 2009 en 11:50

    Los creatas de a pie quieren ver salir de una bacteria una almeja o un elefante a tiempo real

    Y con eso no hacen más que demostrar su analfabetismo científico. Si ocurriera eso que ellos piden no estaríamos ante evolución sino ante un milagro. Si ocurriese eso los creacionistas aceptarían la evolución pero muchos biológos evolutivos se pasarían al creacionismo 😆

  18. KC
    17 noviembre, 2009 en 11:57

    😀

  19. Pepe
    17 noviembre, 2009 en 12:46

    He firmado como Victor los primeros 5 respuestas… pero yo soy un aficionado y creo que he simplificado en exceso. Al menos lo he intentado.

  20. 17 noviembre, 2009 en 14:13

    Los he leído Pepe, y están chapeau. Le has dado en todos los puntos fundamentales.

    Saludos.

  21. Darío
    17 noviembre, 2009 en 16:07

    Hiciste bien, Pepe. Gracias a ese escrito tuyp yo pude irme por el lado que conozco mejor, el de la política como tal.

    Saludos.

  22. Darío
    17 noviembre, 2009 en 16:10

    Gracias, Cox.

  23. jose
    18 noviembre, 2009 en 2:23

    Lo de “siguen siendo bacterias” me toca la moral. Es como decir “¿dices que un pez se ha convertido en una persona? no me impresiona, siguen siendo vertebrados, así que eso es microevolución”.

  24. Espeor
    19 noviembre, 2009 en 16:06

    Vamos a ver, Manolito, tienes que elegir: en o durante. En durante 4000 generaciones está muy mal dicho. Con este dominio del lenguaje ¿como pretendes que la gente te tome en serio? Mira, lo primero es aprender a hablar. Luego, a leer y a entender lo que lees. Más tarde, a escribir y a dirigirte a los demás. Y sobre todo, siendo como eres, tan limitadito, esta muy feo que respondas con tanta petulancia a tus lectores(y no solo por la horrible sintaxis y las erratas): “Uno está familizado con este organismo que olvido que para la mayoría de la gente ésta es una bacteria más”. Parece que creyeras que estás por encima de ellos.

    Ya se que no te impresiono (je, je, je), pero prestar atención a lo que haces, al respeto debido, y sobre todo, adquirir algo humildad y honestidad, es para ti, sin duda, una prioridad ineludible.

    Crespo

  25. 19 noviembre, 2009 en 16:30

    ¿Y a este qué mosca le ha picado?

  26. 19 noviembre, 2009 en 16:35

    Crespo, muchas gracias por tu sabiduría. Sin duda la biología evolutiva no podría vivir sin ella. Venga, cuando tengas algo interesante que decir vuelves. Hay que joderse como va la peña.
    A a todo esto, ¿has entendido algo de lo que dice el artículo?

  27. Manuel Abeledo
    19 noviembre, 2009 en 16:35

    Este es un tío al que tuve que vetar el acceso a mi blog para que no lo inundase con sus paridas, mientras no puedo contestarle pormenorizadamente.

    Ahora se cebará en éste hasta que se canse o alguien lo meta en la cola de spam.

    Así funciona esta gente.

  28. 19 noviembre, 2009 en 16:37

    Es del tipo de persona que puede llegar a ejercer de troll incluso en su propio blog.

  29. 19 noviembre, 2009 en 16:46

    Gracias por la información será tenida en cuenta si reaparece. Pensé que era de los que les jode cada nuevo artículo cientifico con nuevas evidencias de la evolución, por ir contra de su forma de entender su religión.

  30. 19 noviembre, 2009 en 16:46

    Jodamos!

    Pues que intente trollear aquí… Que repita dos o tres comentarios más como el anterior y hasta mayo no le volvemos a ver 🙄

    Parece mentira que sea tan difícil citar el fragmento a discutir, sentar los argumentos en diez o doce líneas, lanzarlos, no escribir un párrafo de doscientas páginas para tener a la contraparte escribiendo doce horas seguidas para responder, y ale, a montar un debate decente. Parece mentira que sea tan difícil…

  31. 19 noviembre, 2009 en 18:12

    Venga, otro que se cree miembro de la RAE. Vamos a ver, Crespito, ya que te pones tan quisquilloso analicemos tu mensaje:

    ¿como pretendes que la gente te tome en serio?

    Resulta que, al ser un adverbio interrogativo, “cómo” debería llevar tilde.

    Y sobre todo, siendo como eres, tan limitadito, esta muy feo que respondas con tanta petulancia a tus lectores

    En este contexto, te falta otra tilde en “está”, ya que de lo contrario, la frase no tiene sentido.

    Ya se que no te impresiono (je, je, je), pero prestar atención a lo que haces, al respeto debido, y sobre todo, adquirir algo humildad y honestidad, es para ti, sin duda, una prioridad ineludible.

    Y por último, al margen de la dudosa calidad sintáctica de la frase, he de remarcar que se dice: “algo de humildad”, ya que si omites la preposición incurres de nuevo en un error de esos que tanto te gusta criticar.

    En resumen, parece que el defensor de la sintaxis y la gramática tiene aún que aprender a redactar correctamente. Al margen de todo esto, ¿tienes algo que aportar en relación al contenido del artículo?
    Saludos sintácticos,
    Gonn

  32. Crespo
    19 noviembre, 2009 en 18:15

    Manuel,

    sin duda le debo a usted y sus lectores una disculpa. Mi comentario está a todas luces mal dirigido. Le garantizo que este es el ultimo y no se volverá a repetir.

    Albeldo,

    Si después de tu (sic) “Te invito a que sigas” borras mi, muy conveniente, siguiente comentario, tu falta de honestidad deja rastro. Si ante ese post, en este mi tono habitual, que condensa temas como el debate entre Levotin y Dawkins, entre materialismo y postmodernismo, con citas bien encajadas y documentadas, tu respuesta es (sic) “es un tío al que tuve que vetar el acceso a mi blog para que no lo inundase con sus paridas”, me exime de buscar adjetivo alguno para calificarte dada la calidad de lo perfectamente reflejado.

    Tu (sic) “Ahora se cebará en éste hasta que se canse” definirá definitivamente la calidad y virtud de tus análisis.

    Con tu pan te lo comas.

  33. Manuel Abeledo
    19 noviembre, 2009 en 20:56

    El sarcasmo no es lo tuyo. Supongo que la referencia final a Goebbels no te ha servido como pista.

    Como ya he dicho, no tengo tiempo para contestar pormenorizadamente, y no lo hice con tu primer mensaje porque debo buscar referencias. Pudiste haberlo dejado ahí, aunque de entrada ibas buscando bronca. No lo hiciste y te corté el acceso, como te expliqué por correo electrónico, porque sé de sobra cómo va esto.

    Si ahora abandonas es más por una especie de orgullo que por la voluntad real de dejarlo. Sea como sea, mejor.

  34. Darío
    19 noviembre, 2009 en 23:02

    … que condensa temas como el debate entre Levotin y Dawkins, entre materialismo y postmodernismo, …

    No sabe nada de ciencia, no está dispuesto a aprender, llega prepotente y encima amenaza con bombardearnos con basura posmodernista.

    Vaya gente.

  35. 19 noviembre, 2009 en 23:55

    Segundo comentario donde hemos de tomar aire y tener paciencia. Te dejo solo uno más así, Crespo. Uno más…

  36. 24 noviembre, 2012 en 19:46

    Me gustaría saber que opinan sobre lo que dice esta pagina creacionista al respecto (yo soy creacionista) http://www.darwinodi.com/richard-lenski-evolucion-en-el-laboratorio/ ¿Son válidos sus comentarios? …

  37. 24 noviembre, 2012 en 21:05

    Si eres creacionista, ¿qué más te da? Para tí es tan falso el artículo de Lenski como el de Aizpún que a su vez hace referencia a uno de Behe, https://lacienciaysusdemonios.com/2010/03/08/m-behe-%E2%80%9Cpienso-que-los-procesos-darwinianos-pueden-explicar-la-diversidad-de-especies-i-think-darwinian-processes-can-explain-diversity-of-species%E2%80%9D/), ya que ninguno de los dos niega la evolución.

  38. 25 noviembre, 2012 en 17:15

    oooh! perdón, queria poner (yo NO soy creacionista) xD sorry, no me habia percatado de mi error.

  1. 12 febrero, 2012 en 5:59
  2. 12 febrero, 2012 en 13:14
Los comentarios están cerrados.
A %d blogueros les gusta esto: