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03/2010

La evolución podría predecirse

Evolució predictible a Drosophila
Las clinas son las tendencias en la variación de un rasgo morfológico según los influjos medioambientales. En las moscas Drosophila, una de las clinas conocidas es la del tamaño del ala según la latitud. El estudio de las poblaciones americanas de Drosophila, por parte de un grupo de genetistas de la UAB, ha llevado a un sorprendente descubrimiento. La manera en que las primeras D.suboscura del continente americano, llegadas de Europa hace unos 30 años, variaron la forma de sus alas según la latitud en la que se encontraban, demuestra que siguieron un patrón evolutivo predecible. La única diferencia que muestran, respecto las europeas, responde a la arquitectura genética de las pioneras. Así, el rumbo que toma la evolución podría dejar de ser considerado como un fenómeno aleatorio e impredecible.

La variación clinal para el tamaño del cuerpo está muy extendida en Drosophila. Los individuos más grandes se encuentran en latitudes más altas, y estas diferencias tienen una base genética. Pero la razón de ello sigue siendo un misterio. Hace unos 30 años la especie Drosophila subobscura, originaria de la región Paleártica, invadió el continente americano y posibilitó la realización de un experimento natural a fin de averiguar si las clinas para el tamaño corporal pueden evolucionar en un periodo de tiempo razonablemente corto y si, además, son coincidentes con las clinas ancestrales; es decir, si la evolución es predecible.

Estudios detallados demostraron que 20 años después de la colonización inicial se estableció una clina para el tamaño de las alas que, efectivamente, coincidía con el patrón clinal de las poblaciones del Viejo Mundo. Sin embargo, ¡los detalles subyacentes eran diferentes entre las clinas nueva y la ancestral! En Europa, la variación clinal para el tamaño es consecuencia de una prolongación de la sección basal del ala, tanto mayor cuanto más alta sea la latitud. Por el contrario, en América es la sección distal la que aumenta con la latitud. Esto llevó a la conclusión de que la evolución de la variación geográfica clinal en la longitud del ala es predecible, pero los medios por los que se produce es contingente. Cuestionamos esta afirmación y concluimos que estos patrones de contraste resultaron ser una respuesta correlacionada del patrón clinal observado en otros marcadores genéticos, y que la diferencia entre Europa y América podría haberse previsto considerando la arquitectura genética inicial de los individuos colonizadores.

¿Sigue la historia algún patrón? El historiador inglés Herbert Fisher en su libro History of Europe, escribió: "Hombres más sabios y más eruditos que yo, han percibido en la historia una trama, un patrón predeterminado. Estas armonías están ocultas para mí. Sólo puedo ver una situación que se sucede a otra y sólo una regla segura para el historiador: que debe reconocer, en el desarrollo de los destinos humanos, el juego de lo contingente y lo imprevisto". La evolución es una ciencia histórica y la tensión entre la contingencia (un término utilizado para describir un fenómeno sujeto a la casualidad, aunque su significado exacto es diferente: lo contingente es algo que no es estrictamente necesario, que puede o no ser) y la previsibilidad ha alimentado los debates entre los biólogos evolutivos. Esto es puesto de relieve por las siguientes citas:

"... si la cinta de la evolución se repitiera un millón de veces, una especie como la nuestra no necesariamente evolucionaría".
Stephen Jay Gould, Wonderful Life (1989)

"La evolución muestra una inquietante previsibilidad, lo que lleva a la contradicción directa de la opinión generalizada que insiste en una evolución regida por las contingencias".
Simon Conway Morris, Life’s solution (2003)

 La invasión de las Américas por D. subobscura comenzó cuando un puñado de moscas (menos de 15), probablemente desde el sur-oeste de Europa, llegó a Chile en la década de 1970. El cuello de botella genético resultante de esta pequeña muestra no impidió la rápida evolución de las clinas latitudinales de estructuras cromosómicas (inversiones) que eran convergentes con las antiguas clinas de las poblaciones nativas de Europa. Sin embargo, hemos demostrado que el cuello de botella ha cambiado las asociaciones genéticas entre las inversiones y los genes relacionados con la longitud de las diferentes secciones del ala (basal y distal) que participan en las clinas del tamaño del ala, lo que lleva a la siguiente predicción. Ya que las inversiones que aumentan sus frecuencias a latitudes más altas son las mismas en Europa y América, y ya que su relación con la longitud de las dos secciones del ala es inversa, así, los detalles subyacentes de las clinas del tamaño del ala también deberían ser opuestos. ¡Eureka! Eso fue exactamente lo que encontramos. Por lo tanto, aunque los efectos históricos que se originaron por el cuello de botella son importantes, los patrones de contraste en los detalles de las clinas del ala eran, en gran medida, previsibles. Tome cualquiera de las anteriores citas, ambas son en parte verdad.


Figura.- La discrepancia en las clinas de la forma del ala se debe a los cambios en la estructura genética durante la colonización de América.

Mauro Santos

Referencias

"Contrasting patterns of phenotypic variation linked to chromosomal inversions in native and colonizing populations of Drosophila subobscura". Fragata, I.; Balanya, J.; Rego, C.; Matos, M.; Rezende, E. L.; Santos, M. JOURNAL OF EVOLUTIONARY BIOLOGY, 23 (1): 112-123 JAN 2010.

 
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