Los genes jóvenes se adaptan más rápido que los viejos
Los hallazgos demuestran cómo la evolución de los genes se produce como un "paseo adaptativo" a través del tiempo
Un nuevo estudio del Instituto Max Planck de biología evolutiva de Plön y de la Universidad de Sussex (Reino Unido) demuestra que la edad de un gen determina la rapidez de su adaptación. Estos hallazgos demuestran cómo la evolución de los genes se produce como un "paseo adaptativo" a través del tiempo.
El camino hacia la cumbre del fitness. Cuanto más jóvenes son los genes, más rápido se adaptan.
© MPI for Evolutionary Biology
Las nuevas especies surgen y evolucionan porque los individuos acumulan mutaciones en su genoma, algunas de las cuales no tienen ningún efecto. Otras dan lugar a cambios que confieren a sus portadores claras ventajas competitivas. Ya en 1932, Sewall Wright introdujo una metáfora que inspiró décadas de investigación teórica y experimental en biología evolutiva para describir el proceso de adaptación. Wright describió el modelo del "paisaje de la aptitud". En él describió a una población en evolución como "excursionistas" que avanzan hacia un pico de aptitud. De forma parecida a un alpinista que sube lentamente a la cima de una montaña. En 1998, Orr demostró que esta "caminata adaptativa" sigue una simple regla de rendimientos decrecientes: Cuanto más lejos esté una población de su pico de aptitud, mayores serán los pasos que dé. Una de las predicciones de esta teoría es que los genes recién evolucionados, es decir, "jóvenes", tienden a acumular más mutaciones adaptativas con mayores efectos que los genes más antiguos, porque están más lejos de su pico de aptitud. Esta es precisamente la hipótesis que querían comprobar Ana Filipa Moutinho y Julien Dutheil, del Instituto Max Planck de Biología Evolutiva, junto con Adam Eyre-Walker, de la Universidad de Sussex.
Sin embargo, comprobar esta hipótesis resultó bastante difícil. El registro histórico de las mutaciones acumuladas en un gen no suele estar disponible, y sus efectos sobre la aptitud son en gran medida desconocidos. Además, otras propiedades de los genes, como su longitud, pueden distorsionar el efecto de la edad del gen. Por ello, los autores propusieron un nuevo enfoque para probar el modelo de paseo adaptativo de la evolución de los genes.
En primer lugar, utilizaron modelos genéticos poblacionales que pueden evaluar la variación en el efecto de aptitud de las mutaciones. Para ello, compararon los genomas de varios individuos de una población y midieron la tasa de evolución adaptativa en diferentes categorías de genes. Asimismo, aprovecharon el hecho de que no todos los genes de un genoma tienen la misma edad. Algunos genes son jóvenes y los comparten sólo unas pocas especies estrechamente relacionadas, mientras que otros son más antiguos y los comparten especies que se separaron hace millones de años. Por último, utilizaron la distribución de las mutaciones entre los genes de diferentes edades para entender cómo se propagan las mutaciones adaptativas a lo largo del tiempo.
Utilizando dos especies distintas, la mosca de la fruta Drosophila melanogaster y la pequeña planta con flores Arabidopsis thaliana, este estudio demostró que la edad de un gen influye significativamente en la tasa de adaptación molecular y que las mutaciones en genes jóvenes tienden a tener efectos mayores. Estos resultados proporcionan la primera prueba empírica sólida de que la evolución molecular sigue un modelo de paseo adaptativo a lo largo de una profunda escala de tiempo evolutivo y añade una nueva capa de evidencia a la teoría del paisaje de fitness propuesta hace casi 100 años.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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