De izquierda a derecha, Marina Barba, José E Pérez, Vicente Arnau. Foto: UVVALÈNCIA (EP). El equipo de investigación del Instituto de Biotecnología y Biomedicina (Biotecmed) de la Universitat de València, en colaboración con el Instituto de Biología Integrativa de Sistemas (I2SysBio, UV/CSIC), ha descubierto que la levadura de pan es capaz de evolucionar sorteando las reglas de la selección natural.
Y es que no todos los organismos vivos evolucionan siempre por selección natural o deriva genética, según plantea el estudio recién publicado en la revista 'PLOS One'.
El equipo de investigación de la institución académica valenciana ha demostrado que la levadura común Saccharomyces cerevisiae puede prosperar mediante un mecanismo determinista que no sigue las reglas de la 'supervivencia del más apto'. El trabajo abre una vía más en el estudio de la herencia genética y augura su utilidad en el campo de los organismos de interés biotecnológico.
La evolución de los seres vivos sucede mediante la selección natural de los individuos más aptos -el mecanismo propuesto por Charles Darwin-, o bien por deriva genética implicando al azar en el proceso de selección. Se trata de los únicos mecanismos demostrados hasta ahora en los seres vivos con información genética heredable.
En los sistemas físicos no vivos, tales como los minerales, los planetas, los átomos o las moléculas, la evolución se produce de forma distinta, siguiendo leyes fisicoquímicas que permiten predecir el resultado del proceso evolutivo.
En este sentido, los investigadores han constatado que, bajo determinadas condiciones, la levadura de panadería (Saccharomyces cerevisiae) es capaz de evolucionar desde un genoma inestable a otro estable mediante un mecanismo determinista -es decir, predecible-, que es independiente de la selección natural.
"Se trata de un proceso evolutivo guiado por principios químico-físicos, formalmente similar a los mecanismos deterministas que actúan en los sistemas no biológicos, sin herencia", explica el catedrático de Bioquímica José. E Pérez Ortín, responsable del Laboratorio de Genómica Funcional de Levaduras de Biotecmed, desde donde se desarrolla el proyecto.
"Con este ejemplo planteamos la existencia de organismos capaces de desarrollar circuitos de regulación génica que se activan en condiciones determinadas y conducen a una evolución independiente de la selección natural", comenta el científico.
El trabajo parte de un estudio previo en el que, al analizar células de volúmenes diferentes en esta levadura, se observó que las de mayor tamaño contenían más copias del gen rDNA y se postuló que era un proceso de selección natural en el que las células con un número más elevado de copias de rDNA -es decir, las células más evolucionadas- eran las más aptas. Sin embargo, los resultados se mostraron contrarios a dicha deducción. Las células con mayor número de copias no eran más aptas que el resto y el equipo se dispuso a buscar un nuevo mecanismo que diera explicación a este resultado.
"Partiendo de los estudios del grupo de Kobayashi de la Universidad de Tokio, donde se propone que el mecanismo para el gen rDNA en levadura ocurre por 'solo amplificación' y, por tanto, el número de copias de un gen únicamente puede crecer en la población de células, hemos realizado simulaciones de ordenador del proceso observado por nosotros y hemos comprobado que el modelo bioinformático explica perfectamente los resultados observados", detalla Pérez Ortín. "En estas condiciones, la población va aumentando gradualmente el número de copias del gen, pero el proceso no deriva en producción de células más aptas", añade.
Aunque, hoy por hoy, se trata de un caso excepcional a la ley darwiniana de la selección natural, el estudio demuestra que pueden existir procesos independientes de ella en los seres vivos.
"No sabemos si mecanismos de este estilo podrían darse en otros genes u organismos para escapar de la selección natural en circunstancias en que, a largo plazo, sea más favorable no seguir la supervivencia del más apto" declara José E. Pérez, según el cual "los principios de diseño encontrados en este mecanismo podrían ser usados en la construcción artificial de circuitos de regulación con fines aplicados en organismos de interés biotecnológico".
