No tots els organismes vius evolucionen sempre per selecció natural o deriva genètica, així ho planteja un estudi de la Universitat de València acabat de publicar en la revista PLOS One. L’equip d’investigació ha demostrat que el llevat comú Saccharomyces cerevisiae pot prosperar mitjançant un mecanisme que no segueix les regles de la ‘supervivència del més apte’. El treball obri una via més en l’estudi de l’herència genètica i n’augura la utilitat en el camp dels organismes d’interès biotecnològic.
L’evolució dels éssers vius succeeix mitjançant la selecció natural dels individus més aptes –el mecanisme proposat per Charles Darwin–, o bé per deriva genètica implicant l’atzar en el procés de selecció. Es tracta dels únics mecanismes demostrats fins ara en els éssers vius amb informació genètica heretable.
En els sistemes físics no vius, com ara els minerals, els planetes, els àtoms o les molècules, l’evolució es produeix de forma diferent, seguint lleis fisicoquímiques que permeten predir el resultat del procés evolutiu.
Un equip de recerca de l’Institut de Biotecnologia i Biomedicina (BIOTECMED) de la Universitat de València, en col·laboració amb l’Institut de Biologia Integrativa de Sistemes (I2SysBio, UV/CSIC), ha descobert que, sota determinades condicions, el llevat de pa (Saccharomyces cerevisiae) és capaç d’evolucionar des d’un genoma inestable a un altre estable mitjançant un mecanisme determinista –és a dir, predictible–, que és independent de la selecció natural. “Es tracta d’un procés evolutiu guiat per principis quimicofísics, formalment similar als mecanismes deterministes que actuen en els sistemes no biològics, sense herència”, explica el catedràtic de Bioquímica José. E Pérez Ortín, responsable del Laboratori de Genòmica Funcional de Llevats de BIOTECMED, des d’on es desenvolupa el projecte. “Amb aquest exemple plantegem l’existència d’organismes capaços de desenvolupar circuits de regulació gènica que s’activen en condicions determinades i condueixen a una evolució independent de la selecció natural”, comenta el científic.
El treball parteix d’un estudi previ en què, en analitzar cèl·lules de volums diferents en aquest llevat, es va observar que les més grans contenien més còpies del gen rDNA i es va postular que era un procés de selecció natural en què les cèl·lules amb un nombre més elevat de còpies d’rDNA –és a dir, les cèl·lules més evolucionades– eren les més aptes. Tot i això, els resultats es van mostrar contraris a aquesta deducció. Les cèl·lules amb més còpies no eren més aptes que la resta i l’equip es va disposar a buscar un nou mecanisme que donara explicació a aquest resultat.
“Partint dels estudis del grup de Kobayashi de la Universitat de Tòquio, on es proposa que el mecanisme per al gen rDNA en llevat ocorre per “només amplificació” i, per tant, el nombre de còpies d’un gen únicament pot créixer a la població de cèl·lules, hem fet simulacions d’ordinador del procés observat per nosaltres i hem comprovat que el model bioinformàtic explica perfectament els resultats observats”, detalla Pérez Ortín. “En aquestes condicions, la població va augmentant gradualment el nombre de còpies del gen, però el procés no deriva en producció de cèl·lules més aptes.”
Encara que, ara com ara, es tracta d’un cas excepcional a la llei darwiniana de la selecció natural, l’estudi demostra que hi poden haver processos independents en els éssers vius. “No sabem si mecanismes d’aquest estil podrien donar-se en altres gens o organismes per escapar de la selecció natural en circumstàncies en què, a llarg termini, siga més favorable no seguir la supervivència del més apte” declara José E. Pérez, segons el qual “els principis de disseny trobats en aquest mecanisme podrien ser usats en la construcció artificial de circuits de regulació amb finalitats aplicades a organismes d’interès biotecnològic”.
Reference: A feedback mechanism controls rDNA copy number evolution in yeast independently of natural selection. Vicente Arnau, Marina Barba-Aliaga, Gaurav Singh, Javier Ferri, José García-Martínez and José E. Pérez-Ortín. PLOS One.
Llista d'enllaços:
