El 11 de noviembre de 1954, Syuiti Mori apagó las luces de un pequeño grupo de moscas de la fruta. Más de sesenta años después, los descendientes de esas moscas se adaptaron a la vida sin luz. Estas moscas, una variedad ahora conocida como "Dark-fly ": superan a sus primos amantes de la luz cuando viven juntos en una oscuridad constante, según una investigación publicada en la edición de febrero de G3: Genes | Genomas | Genética . Esta diferencia competitiva permitió a los investigadores reproducir la evolución de Dark-fly e identificar las regiones genómicas que contribuyen a su éxito en la oscuridad.
"Esperamos que la comprensión de la genética detrás de las adaptaciones de Dark-fly arroje luz sobre cómo se seleccionan los genes durante la rápida evolución", dice el líder del estudio Naoyuki Fuse de la Universidad de Kyoto. El proyecto Dark-fly es el ejemplo más antiguo de una evolución experimentalestudio en el que los científicos siguen a una población durante muchas generaciones. También es el primero en analizar la evolución del genoma en un organismo multicelular adaptado a una condición definida en el laboratorio.
El proyecto fue iniciado por Mori como parte de una serie de experimentos que investigan cómo se alteran los rasgos de las moscas de la fruta en respuesta a los cambios en su entorno. La mosca de la fruta Drosophila melanogaster es un organismo modelo muy estudiado que a menudo se usa para examinar los cambios genéticos durante la evolución. Para mantener a las moscas alejadas de la luz, se crían en viales mantenidos en una olla grande pintada de negro en el interior y cubiertos con una tela opaca. Cuando los vialesy la comida necesita ser cambiada, los investigadores atienden a las moscas en la oscuridad total, luego usan una débil luz roja para verificar su trabajo. Las moscas de la fruta no pueden ver esta luz porque la especie carece de esas proteínas receptoras de luz que absorben las longitudes de onda rojas.
Cuando Mori se retiró, pasó las preciosas existencias de moscas a sus colegas de la Universidad de Kyoto, que las han mantenido continuamente hasta el día de hoy. Las existencias de moscas ahora han pasado más de 1.500 generaciones sin luz. En términos humanos, eso seríacomo secuestrar a generaciones de nuestros antepasados en la oscuridad durante 30,000 años.
Hoy, Dark-fly se ve casi idéntico a lo normal tipo salvaje D. melanogaster pero la variedad también es sutilmente diferente. Por ejemplo, las personas con mosca oscura se mueven más en respuesta a la exposición repentina a la luz, incluso después de pasar una generación en ciclos normales de día / noche. También son más sensibles a ciertos olores y tienencerdas de cabeza más largas, que son órganos sensoriales que sirven como la versión de la mosca de la fruta de los bigotes de un gato. La mosca oscura también produce más descendencia cuando se mantiene en una oscuridad constante que en la alternancia de luz y oscuridad.
Pero aunque Dark-fly funciona mejor en la oscuridad que en la luz, ¿está más adaptado que el tipo salvaje a su ambiente oscuro? El equipo probó esta hipótesis al unir los dos tipos de moscas de la fruta, permitiéndoles aparearseal azar, y luego evaluando la paternidad de las moscas que formaron las próximas generaciones. Los resultados mostraron que Dark-fly tiene una ventaja competitiva en la reproducción sobre el tipo salvaje cuando se cría en la oscuridad. Fuse sugiere que esto podría deberse a diferenciasen la señalización de feromonas cuando las moscas seleccionan a sus parejas o alteran los ritmos circadianos de las conductas de apareamiento o de sueño.
¿Qué genes son responsables de la adaptación a las condiciones oscuras? Anteriormente, el equipo secuenciaba el genoma de la mosca oscura, identificando mutaciones que lo distinguían del tipo salvaje. Pero no es probable que muchas de esas variantes genéticas sean responsables de las adaptaciones queayudar a la mosca oscura a prosperar sin luz; muchas de las variantes pueden no tener efecto o pueden afectar rasgos no relacionados. Para afinar los genes de adaptación a la oscuridad, el equipo realizó otro tipo de estudio experimental de evolución.
Primero criaron moscas oscuras y moscas normales en colonias mixtas, permitiendo que los dos tipos se cruzaran libremente durante 49 generaciones. Estas colonias se mantuvieron en oscuridad constante y se compararon con las colonias de control con ciclos normales de luz / oscuridad de 24 horas.generación, esas moscas que produjeron la mayor cantidad de crías contribuyeron con más genes a la colonia en su conjunto. A medida que los genomas de los dos tipos de moscas se mezclaron, los genes responsables de las adaptaciones únicas de Dark-fly deberían volverse más comunes en la colonia mantenida enPara encontrar esos genes, el equipo secuencia los genomas de las moscas al principio y al final del experimento y busca variantes genéticas originadas en Dark-fly que se hicieron más comunes solo en las condiciones oscuras.
Tales variantes se ubicaron en 28 regiones del genoma de la mosca oscura. De estas regiones, los investigadores redujeron los candidatos a 84 genes. Entre estos candidatos se encuentran los genes asociados con los rasgos de adaptación oscura. Estos incluyen genes que codifican químicosreceptores y genes involucrados en la síntesis de feromonas, la formación de recuerdos olfativos y ritmos circadianos. En el trabajo futuro, el equipo examinará la actividad y las funciones de estos candidatos para vincularlos con adaptaciones específicas de la mosca oscura.
"Pronto tendremos la capacidad de probar el experimento de mis sueños: usar la tecnología de edición del genoma para introducir mutaciones definidas en el tipo salvaje para intentar reproducir los rasgos de la mosca oscura. Esto nos daría un perfil molecular preciso de este notableejemplo de evolución en el laboratorio ", dice Fuse.
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Materiales proporcionados por Sociedad de Genética de América . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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