La Evolución sin mutación a sido probada en organismos unicelulares

Investigadores han encontrado evidencia revolucionaria de que un fenómeno evolutivo que funciona en organismos complejos también actúa en sus contrapartes unicelulares. Las especies evolucionan más a menudo a través de mutaciones de ADN heredadas por generaciones sucesivas. Hace unas décadas, los investigadores comenzaron a descubrir que las especies multicelulares también pueden evolucionar a través de la epigenética: rasgos que se originan de la herencia de proteínas celulares que controlan el acceso al ADN de un organismo, en lugar de cambios genéticos.

Debido a que esas proteínas pueden responder a los cambios en el entorno de un organismo, la epigenética reside en la línea siempre delgada entre la naturaleza y la nutrición. La evidencia de esto había emergido solo en los eucariotas, el dominio multicelular de la vida que comprende animales, plantas y varios otros reinos.

La Evolución sin mutación a sido probada en organismos unicelulares

Sin embargo, una serie de experimentos de científicos de la Universidad de Nebraska-Lincoln ha demostrado que la epigenética puede transmitir una resistencia extrema a los ácidos en una especie de arqueas: organismos microscópicos, unicelulares que comparten características con eucariotas y bacterias. "La sorpresa es que está en estos organismos relativamente primitivos, que sabemos que son antiguos", dijo Paul Blum, profesor de Ciencias Biológicas en Nebraska.

"Hemos estado pensando en esto como algo (evolutivamente) nuevo. Pero la epigenética no es un recién llegado al planeta". El equipo descubrió el fenómeno en Sulfolobus solfataricus, una especie que come azufre que crece en los manantiales de vinagre y ácido del Parque Nacional de Yellowstone. Al exponer a la especie a niveles crecientes de acidez durante varios años, los investigadores desarrollaron tres cepas que mostraron una resistencia 178 veces mayor que la de sus ancestros de Yellowstone.

Una de esas cepas desarrolló la resistencia a pesar de que no había mutaciones en su ADN, mientras que las otras dos sufrieron mutaciones en genes mutuamente excluyentes que no contribuyen a la resistencia a los ácidos. Y cuando el equipo interrumpió las proteínas que se creía que controlaban la expresión de los genes relevantes para la resistencia, dejando el ADN sin tocar, esa resistencia desapareció abruptamente en las generaciones posteriores.

Debido a que esas proteínas pueden responder a los cambios en el entorno de un organismo, la epigenética reside en la línea siempre delgada entre la naturaleza y la nutrición.

"Predijimos que serían mutados y seguiríamos las mutaciones, y eso nos enseñaría qué causó la resistencia extrema al ácido", dijo Blum en un comunicado. "Pero eso no es lo que encontramos". Si bien la epigenética es esencial para algunos de los procesos fisiológicos más productivos y destructivos en los seres humanos, la diferenciación de las células en aproximadamente 200 tipos, la aparición de cáncer, sigue siendo difícil de estudiar en eucariotas.

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Dijo Blum que la simplicidad de archaea, combinada con el hecho de que sus células se parecen a las de los eucariotas en algunos aspectos importantes, debería permitir a los investigadores investigar las preguntas epigenéticas de manera más rápida y económica que antes era posible. "No sabemos qué cambia el interruptor en humanos que cambia los rasgos epigenéticos", dijo Blum. "Y seguro que no sabemos cómo revertirlo muy a menudo.

Eso es lo primero que buscaremos: cómo encenderlo, cómo apagarlo, cómo hacerlo cambiar. Y eso tiene beneficios cuando pensar en (gestionar) rasgos en nosotros o rasgos en plantas ". Sin embargo, el descubrimiento también plantea preguntas, dijo Payne, especialmente sobre cómo tanto los eucariotas como las arqueas adoptaron la epigenética como un método de herencia. "Quizás ambos lo tuvieron porque se separaron de un ancestro común que lo tenía", dijo Sophie Payne, estudiante de doctorado en ciencias biológicas. "O tal vez evolucionó dos veces. Es un concepto muy interesante desde una perspectiva evolutiva".

Blum dijo que el equipo también tiene curiosidad acerca de si y cómo la epigenética podría explicar por qué ninguna archaea conocida causa enfermedad o libra una guerra armada con antibióticos contra sus hermanos, como lo hacen las bacterias. "No hay antibióticos en ese mundo", dijo. "¿Por qué es eso? Estamos pensando (que) tiene algo que ver con la epigenética, por lo que sus interacciones entre sí son fundamentalmente diferentes a las bacterias". La investigación introduce una pregunta aún más amplia, dijo Blum. "¿Cuál fue el beneficio para ellos de tener esto? No lo sabemos". El equipo informó sobre sus hallazgos en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

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