Los investigadores de la Universidad de Nebraska-Lincoln han encontrado evidencia revolucionaria de que un fenómeno evolutivo en el trabajo en organismos complejos también está en juego en sus homólogos unicelulares y amantes del extremo.
Las especies evolucionan con mayor frecuencia a través de mutaciones en el ADN que son heredadas por generaciones sucesivas. Hace unas décadas, los investigadores comenzaron a descubrir que las especies multicelulares también pueden evolucionar a través de la epigenética: rasgos que se originan no por cambios genéticos sino por la herencia de proteínas celulares que controlan el accesoal ADN de un organismo.
Debido a que esas proteínas pueden responder a los cambios en el entorno de un organismo, la epigenética reside en el límite cada vez más delgado entre la naturaleza y la crianza. La evidencia de que había surgido solo en eucariotas, el dominio multicelular de la vida que comprende animales, plantas y varios otros reinos.
Pero una serie de experimentos de Sophie Payne de Nebraska, Paul Blum y sus colegas han demostrado que la epigenética puede transmitir resistencia extrema a los ácidos en una especie de arqueas: organismos microscópicos y unicelulares que comparten características con eucariotas y bacterias.
"La sorpresa es que está en estos organismos relativamente primitivos, que sabemos que son antiguos", dijo Blum, profesor de ciencias biológicas Charles Bessey en Nebraska. "Hemos estado pensando en esto como algo evolutivamente nuevo. Perola epigenética no es una recién llegada al planeta "
El equipo descubrió el fenómeno en Sulfolobus solfataricus, una especie que come azufre que prospera en las fuentes hirvientes y ácidas de vinagre del Parque Nacional de Yellowstone. Al exponer a la especie a niveles crecientes de acidez durante varios años, los investigadores desarrollaron tres cepas queexhibió una resistencia 178 veces mayor que la de sus antepasados de Yellowstone.
Una de esas cepas evolucionó la resistencia a pesar de no haber mutaciones en su ADN, mientras que las otras dos sufrieron mutaciones en genes mutuamente excluyentes que no contribuyen a la resistencia a los ácidos. Y cuando el equipo interrumpió las proteínas se pensó que controlaba la expresión de resistencia relevantegenes, dejando el ADN sin tocar, esa resistencia desapareció abruptamente en las generaciones posteriores.
"Predijimos que estarían mutados, y seguiríamos las mutaciones, y eso nos enseñaría qué causó la resistencia extrema al ácido", dijo Blum. "Pero eso no es lo que encontramos".
Aunque la epigenética es esencial para algunos de los procesos fisiológicos más productivos y destructivos en los humanos, la diferenciación de las células en aproximadamente 200 tipos, la aparición de cánceres, sigue siendo difícil de estudiar en eucariotas.
La simplicidad de las arqueas, combinada con el hecho de que sus células se parecen a las eucariotas en algunos aspectos importantes, debería permitir a los investigadores investigar preguntas epigenéticas mucho más rápido y más barato que antes, dijo Blum.
"No sabemos qué activa el interruptor en los humanos que cambia los rasgos epigenéticos", dijo Blum. "Y seguro que no sabemos cómo revertirlo muy a menudo. Eso es lo primero que buscaremos: cómoenciéndalo, cómo apagarlo, cómo hacer que cambie. Y eso tiene beneficios cuando piensa en manejar los rasgos en nosotros o los rasgos en las plantas ".
Sin embargo, el descubrimiento también plantea preguntas, dijo Payne, especialmente sobre cómo tanto los eucariotas como las arqueas adoptaron la epigenética como método de herencia.
"Tal vez ambos lo tuvieron porque se separaron de un antepasado común que lo tenía", dijo Payne, un estudiante de doctorado en ciencias biológicas. "O tal vez evolucionó dos veces. Es un concepto realmente interesante desde una perspectiva evolutiva".
Blum dijo que el equipo también tiene curiosidad sobre si la epigenética podría explicar por qué ninguna arquea conocida causa enfermedades o libra una guerra armada con antibióticos contra sus hermanos, como lo hacen las bacterias.
"No hay antibióticos en ese mundo", dijo. "¿Por qué es eso? Estamos pensando que tiene algo que ver con la epigenética, por lo que sus interacciones entre ellos son fundamentalmente diferentes a las bacterias."
El descubrimiento también introduce una pregunta aún más amplia, dijo Blum.
"¿Cuál fue el beneficio para ellos de tener esto? No lo sabemos"
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Materiales proporcionado por Universidad de Nebraska-Lincoln . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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