Elementos Genéticos Móviles Generan Diversidad en Respuesta al Estrés Ambiental

Los organismos cambian con el tiempo. Para responder a las exigencias de los entornos que inevitablemente producen nuevas circunstancias y desafíos, las especies deben ser capaces de cambiar y adaptarse, y cada generación debe estar más ajustada a los requisitos particulares de su ecosistema. Esto no sólo tiene sentido común, sino que es un hecho observable y demostrable. El término científico que se da a este tipo de cambio y adaptación natural de los organismos a lo largo del tiempo es evolución. Aunque esta teoría es una idea tan sólida como la de que "la Tierra crea el campo gravitatorio que hace que las cosas caigan", todavía hay dinámicas y mecanismos específicos que no se han delineado completamente, al igual que hay mecanismos subyacentes a la física de la gravedad que todavía se están investigando (¿existen gravitones? ¿se modifica la dinámica newtoniana en ciertos regímenes, produciendo efectos de materia oscura? ¿gravedad oscura? ¿gravedad emergente? gravedad fuerte? etc.).

Un aspecto importante que ha surgido en la síntesis ampliada de la teoría evolutiva es la cuestión de la evolucionabilidad. ¿Hasta qué punto los organismos tienen control sobre los procesos de cambio que les hacen responder a su entorno? Evidentemente, disponer de algunos mecanismos de respuesta que controlen las tasas de evolución -la evolucionabilidad- sería muy beneficioso para los organismos que, cuando se enfrentan a un cambio en el entorno, necesitan producir rápidamente nuevos rasgos en la progenie para hacer frente a los nuevos retos. William Brown, biofísico de Resonance Science Foundation, ha expuesto nuevos mecanismos de evolucionabilidad que permiten a los organismos cierto grado de adaptación dirigida, demostrando que la evolución no es un proceso tan aleatorio o ciego como se ha presumido. Una dinámica importante en el proceso es la que Brown denomina genes altruistas, que incluyen elementos genéticos compartidos entre organismos y que se transponen dentro del genoma, teniendo la capacidad de movilizarse a diferentes lugares y cambiar la expresión genética.

La capacidad de generar rápidamente diferentes perfiles de expresión genética puede permitir a un organismo un grado de diversidad y flexibilidad para generar fenotipos (rasgos físicos) que se adapten mejor a las condiciones ambientales. Además, los genes altruistas implican mecanismos de intercambio de genes entre organismos, una de cuyas propuestas implica la transferencia directa a través de vesículas unidas a la membrana, lo que explicaría el origen de los virus. Obviamente, esta teoría significaría que no todas las transferencias de tipo vírico son necesariamente perjudiciales o patógenas, una postulación que ha visto un reciente apoyo observacional con el intercambio de genes (transferencia horizontal de genes) entre Archaea utilizando el intercambio por membrana. Hay que tener en cuenta que los virus, así como los genes transponibles (que son elementos retrovirales endógenos), sólo se identifican en la mayoría de los casos cuando causan enfermedades, lo que plantea la cuestión de si se identificarían las vías de intercambio genético mediadas por virus que parecen neutrales o incluso beneficiosas. Se necesitó mucho trabajo y controversia para demostrar que los elementos genéticos transponibles pueden, sin duda, conferir beneficios mediante el aumento de la diversidad epigenética y la expresión genética alternativa.

La imagen que empieza a surgir es que hay una serie de mecanismos existentes que permiten un grado de adaptación dirigida en el que los organismos pueden, hasta cierto punto, controlar su propia evolucionabilidad. Un estudio reciente del Instituto de Astrobiología de la NASA en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, dirigido por el físico Nigel Goldenfeld, ha demostrado que la actividad de los transposones aumenta en una población de microbios en respuesta al estrés ambiental, permitiendo un mecanismo por el cual los microorganismos pueden adaptarse rápidamente a través de una mayor diversidad genética y fenotípica.

"Nuestro trabajo demuestra que el entorno afecta a la velocidad a la que los transposones se activan y, posteriormente, saltan al genoma y lo modifican", dijo Goldenfeld. "Por tanto, la implicación es que el entorno sí cambia la tasa de evolución. Lo que nuestro trabajo no responde en este momento es si la actividad de los transposones suprime los genes que son malos en el entorno particular de la célula. Sólo dice que la tasa de evolución aumenta en respuesta al estrés ambiental".

"Esta conclusión", añadió, "ya se conocía a través de otros estudios, para ciertos tipos de mutación, por lo que no es en sí misma una inversión completa del dogma actual. Esperamos que los trabajos futuros traten de medir si las inestabilidades del genoma que podemos medir son o no adaptativas".

Artículo: A Simple Bacterium Reveals How Stress Drives Evolution