Evolución: pequeños cambios hacen grandes diferencias

La acumulación de pequeñas mutaciones genéticas generó un cambio morfológico grande en la mosca Drosophila sechellia. El trabajo, publicado por la revista Nature, fue realizado por Nicolás Frankel, un investigador argentino ahora reinsertado en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA.

Todos los seres vivos hemos evolucionado a partir de un ancestro común, como lo afirmó Darwin hace 150 años. Sin embargo, no se conocen los mecanismos que generan la diversidad de organismos que habitan nuestro planeta. Hay científicos que sostienen que las modificaciones en la morfología así como la aparición de nuevas especies deberían ocurrir de golpe, con un solo cambio genético de efecto grande en las características del organismo. Otros, en cambio, aseguran que las diferencias entre especies se fueron produciendo a lo largo de muchas generaciones a través de la suma de numerosos cambios genéticos con un efecto pequeño.

Ahora, un trabajo publicado en Nature aporta evidencia a favor de la existencia de múltiples cambios genéticos de efecto pequeño. “Trabajamos con dos especies emparentadas de la mosca Drosophila, que difieren en un rasgo, la presencia de estructuras similares a pelos en lo que sería la espalda de la larva”, explica el primer autor del trabajo, el investigador argentino Nicolás Frankel, que acaba de reinsertarse en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA. La investigación la realizó en la Universidad de Princeton, en los Estados Unidos.

Las dos especies de Drosophila son melanogaster y sechellia, que compartieron un ancestro común hace más de dos millones de años. “Melanogaster se originó en África continental, y sechellia, en las islas Seichelles, en el océano Índico”, explica el doctor Esteban Hasson, profesor en la FCEyN, y agrega: “Hay muchas diferencias entre ellas, por ejemplo en la forma de alimentarse, la primera se nutre de frutos variados, en cambio, sechellia sólo se alimenta de una única planta”.

Espalda lampiña

La especie Drosophila melanogaster, en su primer estadio larval, tiene abundancia de pequeños “pelos” en su “espalda”, mientras que Drosophila sechellia los ha perdido. Frankel, interesado por entender los cambios genéticos que subyacen a estas diferencias externas (fenotípicas), trató, en primer lugar, de determinar en estas moscas las regiones del genoma responsables de la presencia o ausencia de pelos.

Así, junto a un equipo de colaboradores, encontró mutaciones en un gen denominado “shavenbaby” (bebé afeitado) de Drosophila sechellia. Estas mutaciones consisten en varios cambios de un nucleótido en una región del gen encargada de activarlo (enhancer), y hacen que el gen esté inactivo durante el desarrollo embrionario del animal y, por lo tanto, no se fabrique la proteína que produce los pelitos, lo que genera una larva “lampiña”.

El investigador se preguntó cuántos cambios genéticos serían necesarios para que la mosca lampiña no tuviera un solo vello en su espalda. La pregunta no es trivial, sino que se vincula a discusiones históricas en el campo de la evolución, en particular, a la controversia entre la visión del biólogo y genetista británico Ronald Fisher y la del alemán Richard Goldschmidt. Los seguidores de este último creen que una modificación genética única podría ser suficiente para conducir al cambio evolutivo, es decir, a la adquisición de rasgos que permitan la adaptación a diferentes condiciones ambientales. En los años 50 Goldschmidt postuló la existencia de seres portadores de una mutación, normalmente perjudicial para el individuo, y con efectos importantes en el fenotipo. Denominó a estos seres ‘monstruos esperanzados’, porque supuso que, por alguna razón, tal vez ambiental, podrían abrigar una esperanza de subsistir y dar lugar a una nueva especie. Lo normal sería que se extinguieran rápidamente.

Dado que los cambios genéticos de efecto grande resultan negativos para la supervivencia del organismo, los “fisherianos” están convencidos de que sólo una serie de pequeñas mutaciones podría ser el motor de la evolución.

Un solo cambio no basta

“Luego de someter las moscas a sucesivas mutaciones, pudimos confirmar que para que se produjera una diferencia significativa en el número de pelos entre las dos especies de moscas eran necesarios muchos cambios genéticos”, relata Frankel, y agrega: “En este caso, un solo cambio no es suficiente para explicar diferencias fenotípicas grandes”.

Cuando el investigador introducía una mutación en D. melanogaster, observaba que se producía la pérdida de unos pocos pelos. Pero, si le agregaba otra mutación, se perdía una cantidad mayor. Cuantas más mutaciones, más pérdida, hasta llegar a una espalda sin pelos. Se debían producir muchas mutaciones de efecto pequeño para que la espalda de la mosca se viera totalmente “lampiña”.

Entonces, ¿una nueva especie surge como resultado de la acumulación de pequeños cambios en los genes? Ésta es la pregunta del millón en biología evolutiva.

“La única manera de contestarla es teniendo numerosos ejemplos. El nuestro es sólo uno. Lo interesante del trabajo es que se analizó por primera vez de manera cuantitativa cómo cada mutación afecta el fenotipo”, subraya Frankel.

Por su parte, Hasson señala: “Este estudio, en el que se usaron técnicas de microscopía y genética molecular, pudo reproducir los cambios ocurridos entre estas dos especies desde el momento en que compartieron un ancestro común hace más de dos millones de años, es decir, a lo largo de veinte millones de generaciones”.

Fuente: Publicado en La Nación el 24/08/2011