Las mutaciones: cuando las ganancias nivelado

Las mutaciones beneficiosas en una población bacteriana se acumule durante la evolución, pero su rendimiento tiende a estabilizarse. Los modelos teóricos de la evolución debe tener en cuenta un «freno» en el beneficio esperado en la supervivencia y reproducción de los organismos: este fenómeno (llamado epistasis negativo) tiene, por primera vez, se demostró experimentalmente. Resultado de una colaboración franco-estadounidense, incluyendo un equipo de la adaptación de laboratorio y la patogenia de los microorganismos (CNRS / Université Joseph Fourier), estos resultados fueron publicados en Science 03 de junio 2011.

Este estudio fue posible gracias a una experiencia única, la conducción durante más de veinte años en un laboratorio de la Universidad de Michigan. Las bacterias Escherichia coli se cultivan allí noche y día, 365 días al año, y los investigadores realizar un muestreo a intervalos regulares en las poblaciones, para analizar su evolución. Durante esta experiencia, se ha demostrado que ciertas bacterias – el más adecuado para el medio ambiente – prevalece sobre el resto de la población a través de generaciones. En otras palabras, la selección natural está en el trabajo. Conservación de las cepas bacterianas por congelación permite a los investigadores para mantener la memoria de este desarrollo. El mejor que pueden «revivir» el deseo de la cepa ancestral y todas las cepas aisladas durante la evolución, por comparación con las bacterias, al final, por ejemplo, de 50 000 generaciones (que, a escala humana, corresponde a casi dos millones de años). Se puede cuantificar la adaptación de las bacterias de su entorno a través del tiempo, la evaluación de la tasa de reproducción (o «fitness») de las cepas recientes en comparación con las cepas de más edad. El jefe del estudio, Richard Lenski, ha iniciado la colaboración con varios laboratorios internacionales, incluido el equipo de Dominique Schneider adaptación de laboratorio y la patogenia de los microorganismos (CNRS / Université Joseph Fourier). El uso de la genómica moderna – el análisis de genomas completos y no más de unos pocos genes – para caracterizar exhaustivamente los cambios que se produjeron durante la evolución de bacterias, especialmente las que tienen un efecto beneficioso, responsable por el aumento selectivo en el valor de la población. Aquí, los investigadores se han centrado en las interacciones entre varias de estas mutaciones. Una vez identificados los primeros cinco mutaciones beneficiosas combinadas sucesivamente y de manera espontánea en la población bacteriana, los científicos han generado, a partir de la cepa ancestral de bacterias, 32 cepas mutantes con todas las combinaciones posibles de cada uno de estos cinco mutaciones. Se encontró entonces que los beneficios debido a la presencia simultánea de las cinco mutaciones fue menor que la suma de los beneficios individuales otorgadas por cada uno de ellos. La epistasis tiende a reducir los beneficios conferidos por nuevas mutaciones beneficiosas, tal y como aparecen en los individuos más adaptados. Un fenómeno que explica el menor ritmo de adaptación, y como se ha señalado que los organismos vivos seguir adaptándose. Por lo tanto, las mutaciones beneficiosas se acumulan durante la evolución, pero el rendimiento de la población bacteriana Ella tiende a estabilizarse. Los modelos teóricos de la evolución, cuyo objetivo es predecir los resultados, debe incluir un «freno», vinculado al fenómeno de la epistasis negativo, el beneficio esperado en la supervivencia y la capacidad reproductiva de los organismos .Este trabajo también demuestra la existencia de redes de genes interconectados, y sugieren la posibilidad de que el mapa, para entender mejor y anticipar sus interacciones.

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