Datos similares, conclusiones diferentes

E. coli poblaciones del experimento de evolución a largo plazo (LTEE). La población del centro evolucionó la capacidad de uso del citrato.WIKIMEDIA; BRIAN BAER, NEERJA HAJELAS Desde 1988, Richard Lenski ha estado propagando las mismas 12 culturas de E. coli en la Universidad Estatal de Michigan, observando cómo cambian con el tiempo. Estos cultivos se cultivan en un medio bajo en glucosa que incluye citrato. Todos los días, los miembros del laboratorio de Lenski transfieren los cultivos a nuevos medios a una dilución de 1:100.

El hallazgo del equipo en 2008 de que algunas de las bacterias podrían utilizar el citrato como fuente de carbono en condiciones aeróbicas. se consideró un cambio de juego: un ejemplo potencial de cómo podría surgir una nueva especie (la incapacidad de E. coli para metabolizar el citrato aeróbicamente es una de sus características fenotípicas definitorias). Lenski y sus colegas atribuyeron el retraso de 15 años en la aparición de E. coli a la lenta acumulación de “mutaciones potenciadoras” cambios genéticos que no aportan…

Ahora, los autores de un estudio publicado este mes (1 de febrero) en el Journal of Bacteriology sugieren que el retraso en la aparición del citrato -comiendo E. coli puede no haber sido el resultado de una contingencia histórica, sino de condiciones experimentales que favorecieron a los no consumidores de citrato. La Universidad de Idahos Scott Minnich y sus colegas han demostrado que cuando se alteraron ciertas condiciones experimentales, la E. coli mutantes (Cit+) aparecieron mucho más rápidamente y mostraron cambios genéticos similares a los observados en las bacterias del experimento de evolución a largo plazo de Lenski (LTEE).

Estamos mostrando que existe una explicación genética simple para la adquisición de mutantes de citrato en los experimentos de evolución a largo plazo que no se requieren contingencias históricas, dijo Minnich a The Scientist

Lenski y el postdoctorado de Michigan State Zachary Blount están cuestionando cómo Minnich y sus colegas Sin embargo, interpretó sus datos. Tras la solicitud de entrevista de The Scientist, Lenski y Blount escribieron en una publicación en el blog de Lenskis que este último análisis es un intento de socavar el LTEE como un ejemplo de evolución, alegando un motivo ulterior no científico detrás el trabajo.

Minnich, miembro del Discovery Institute sin fines de lucro con sede en Seattle, es un defensor del diseño inteligente, la teoría de que ciertas características del universo y de los seres vivos se explican mejor por una causa inteligente, no un proceso no dirigido como la selección natural, según el sitio web de la organización. Le dijo a The Scientist que sus creencias personales no jugaron ningún papel en la investigación. No estoy cuestionando las posiciones religiosas o filosóficas de nadie en este documento, escribió en un correo electrónico. [Mi visión del mundo] es irrelevante.

Si bien las explicaciones de los equipos sobre sus observaciones difieren, sus datos concuerdan en gran medida.

Tipo salvaje E. coli no puede metabolizar el citrato en presencia de oxígeno. El E. coli incluye un transportador de citrato (que toma citrato y exporta otra molécula, succinato), pero el gen que codifica el transportador, citT, normalmente solo se expresa en condiciones anaeróbicas. En los mutantes Cit+, los equipos de Lenski y Minnichs encontraron que citT se fusionó con otro promotor (uno que normalmente está activo en condiciones aeróbicas), lo que permitió a las bacterias importar esta fuente de energía alternativa. Tal adquisición se denomina captura de promotores.

Lenski y sus colegas han propuesto que los mutantes Cit+ evolucionan a través de un proceso de tres pasos: potenciación, actualización (captura de promotores) y refinamiento (la adición de otras mutaciones que mejoran metabolismo del citrato). En experimentos en los que reprodujeron la evolución repitiendo el experimento con muestras congeladas en diferentes momentos, los investigadores descubrieron que las células desarrollaron el fenotipo Cit+ de generaciones posteriores, pero no de las anteriores, lo que respalda la idea de contingencia histórica.

Sospechar que la rareza del fenotipo Cit+ podría deberse a condiciones experimentales que podrían detener la evolución de Cit+, Minnich y sus colegas diseñaron un estudio para probar cuánto tiempo tardarían en emerger mutantes de Cit+ en diferentes condiciones.

Minnich y sus colegas creció el LTEE E. coli cepa  (REL606) en el mismo medio que contiene glucosa y citrato utilizado en el LTEE, pero permitió que la bacteria creciera durante una semana antes de pasar. Bajo esta condición, el equipo encontró que los mutantes Cit+ aparecieron mucho más rápido: tan pronto como 63 días. En un experimento separado, los investigadores cultivaron varios E. coli (excepto REL606) en un medio en el que el citrato era la única fuente de carbono, para seleccionar las bacterias que comen citrato. Los mutantes de Cit+ surgieron en menos de 40 días en todas las cepas probadas excepto en una, informaron los investigadores.

Lo que el nuevo experimento nos ha dicho es [que] en realidad estos fenotipos pueden evolucionar mucho más fácilmente de lo que pensábamos inicialmente. dijo Rees Kassen, quien estudia la evolución utilizando sistemas microbianos en la Universidad de Ottawa pero no participó en la investigación. Para mí [esto] sugiere que si vamos a hacer inferencias sobre la evolución de una especie en sí misma durante largos períodos de tiempo, tenemos que tener mucho cuidado con la ecología de cómo hacemos nuestros experimentos.

No es sorprendente que las restricciones metabólicas pueden alterar drásticamente los resultados experimentales, agregó Kassen. Esa no es una observación inusual.

Lenski y Blount están de acuerdo. Ya habíamos demostrado que si colocaba las bacterias en placas de Petri donde el citrato era la única fuente de carbono disponible y estaban sujetas a una inanición prolongada, también podríamos obtener . . . mutantes de citrato que aparecen en el orden de unas pocas semanas, dijo Lenski a The Scientist. Su ya conocido [cuándo aparecen los mutantes] depende del contexto ecológico.

Los mutantes de Cit+ que identificó el equipo de Minnich mostraron características genéticas similares: expansión de citT, captura del promotor y activación de un transportador que devuelve el succinato a la cella como los observados en el LTEE, excepto que estas bacterias que comen citrato carecían de las mutaciones potenciadoras descritas por Lenski y sus colegas, informaron los investigadores.

En su artículo, Minnich y sus colegas sugirieron que en el LTEE, la evolución del metabolismo del citrato se detuvo en el primer paso: la replicación de citT en el genoma.

En LTEE, escribió el equipo, E. coli se alimentan de glucosa en sus medios hasta que se agota, todos los días. En ese punto, cualquier bacteria que pueda metabolizar el citrato tiene una ventaja selectiva. Los investigadores propusieron que citT podría expresarse con fugas a niveles muy bajos, incluso en condiciones aeróbicas. En ese caso, las bacterias con múltiples copias del gen filtrado continuarían creciendo usando el citrato mientras que la otra E. dependiente de la glucosa. coli detuvo la división celular. Después del paso de las células a medios frescos que contenían glucosa al día siguiente, los comedores de citrato perderían su ventaja competitiva. Además, escribieron los investigadores, mantener material genético adicional podría ser una desventaja para E. coli; algunas bacterias podrían desechar copias adicionales de citT. Si este ciclo se repitiera diariamente, podría detener el proceso evolutivo en la etapa anterior a la fusión del promotor. Si las bacterias hubieran tenido más tiempo para alimentarse de citrato antes de pasar, o si hubieran crecido solo con citrato, los mutantes de Cit+ podrían haber aparecido antes, sugirieron los autores.

Por lo tanto, es posible que la demora no refleje la necesidad de un método no selectivo. evento de potenciación (la contingencia histórica), sino más bien debido a eventos selectivos con una baja probabilidad de transferencia en serie, de la Universidad de California, Davis, el genetista microbiano John Roth y la postdoctoral Sophie Maisnier-Patin, que no participaron en el estudio, escribieron en un documento adjunto. editorial.

Lenski y Blount cuestionan un modelo en el que la duplicación de citT se vuelve ventajosa y conduce a la captura de promotores. Y no han encontrado que citT tenga fugas, dijo Blount a The Scientist, por lo que E. coli que contiene múltiples copias del gen sin captura del promotor que tiene una ventaja selectiva no computa. Además, en sus experimentos, los investigadores de LTEE descubrieron que la duplicación de citT y la captura del promotor ocurren simultáneamente, y juntos estos eventos representan la actualización del fenotipo citT, dijo Blount. El editorial, por el contrario, parece sugerir que la expansión de citT representa una potenciación. Van Hofwegen et al. y John Roth parecen haber estado un poco confundidos en el uso de nuestra terminología, dijo Blount. Y fueron un poco imprecisos en la forma en que usaron esos términos de potenciación y actualización.

Los investigadores de LTEE aplauden los experimentos realizados por el equipo de Minnich. El problema . . . no es con los experimentos y datos. Más bien, el problema es que los resultados están envueltos en interpretaciones que, en nuestra opinión, son poco científicas e impropias, escribieron Blount y Lenski en su publicación de blog.

Los mutantes Cit+ ejemplifican la capacidad de adaptación de los microorganismos, pero a partir de sin embargo, el LTEE no ha corroborado la evolución en el sentido más amplio mediante la generación de nueva información genética, es decir, un gen con una nueva función, escribieron Minnich y sus colegas en su artículo.

Reordenamiento de la información genética existente que conduce a nuevos fenotipos es un proceso evolutivo, argumentan los autores de LTEE. Cuando la selección natural, es decir, la supervivencia y reproducción diferencial, favorece a las bacterias cuyos genomas tienen mutaciones que les permiten crecer en citrato, esas mutaciones sin duda proporcionan información nueva y útil a las bacterias, respondieron Lenski y Blount en su publicación de blog. Decir que no hay nueva información genética cuando una nueva función ha evolucionado (o incluso cuando una función existente ha mejorado) es una pista falsa promulgada por los oponentes de la ciencia evolutiva.

DJ Van Hofwegen et al., La rápida evolución de la utilización de citrato por Escherichia coli mediante selección directa requiere citT y dctA, Journal of Bacteriology, doi:10.1128/JB.00831-15, 2016.

Aclaración (24 de febrero): Se actualizó el sexto párrafo de este artículo para incluir una definición de diseño inteligente del sitio web de Discovery Institutes.

¿Le interesa leer más?

The Scientist ARCHIVES

Conviértase en un Miembro de

Reciba acceso completo a más de 35 años de archivos, así como a TS Digest, ediciones digitales de El científico, artículos destacados ¡y mucho más!Únete gratis hoyYa un miembro?Iniciar sesión aquí