Si B es mejor que A, y C es mejor que B, se sigue de la propiedad transitiva de que C es mejor que A. Y, sin embargo, no siempre es así. Todos los niños están familiarizados con el Rock-Paper-Juego de tijeras: el epítome de la no transitividad en el que no hay una jerarquía clara entre las tres opciones, a pesar de que cada interacción bidireccional tiene un claro ganador: el papel vence a la piedra, las tijeras al papel y la piedra vence a las tijeras.
La evolución también puede estar repleta de interacciones no transitivas. Si bien la selección natural, el proceso por el cual los organismos mejor adaptados a sus entornos tienen más probabilidades de sobrevivir y transmitir sus genes, puede observarse en intervalos de tiempo más cortos, todavía haydebate acerca de si las ganancias de aptitud física se acumulan a lo largo de escalas de tiempo evolutivas largas. En otras palabras, uno podría esperar que sucesivos eventos adaptativos como las interacciones bidireccionales de Piedra-Papel-Tijera se traduzcan en un aumento acumulativo de la aptitud, lo que resultará en la muyla última generación siempre está más en forma que todos sus antepasados genealógicos. Sin embargo, esto resulta no ser cierto en todos los casos.
El proceso evolutivo, entonces, incluye lo que se conoce como interacciones no transitivas, que a veces producen organismos que son menos aptos que sus ancestros. Sin embargo, han faltado demostraciones experimentales de tal no transitividad.
Hasta ahora. Un grupo de científicos de la Universidad de Lehigh dirigido por Gregory Lang, profesor asociado en el Departamento de Ciencias Biológicas, ha proporcionado recientemente evidencia empírica de que la evolución puede ser no transitiva. Lang y su equipo identifican una secuencia evolutiva no transitiva a través de 1000experimento de evolución de levadura de generación. En el experimento, un clon evolucionado supera a un antepasado reciente pero pierde en competencia directa con un antepasado lejano.
La no transitividad en este caso surgió como resultado de una selección multinivel que involucró cambios adaptativos tanto en el genoma nuclear de levadura como en el genoma de un virus de ARN intracelular. Los resultados, que proporcionan evidencia experimental de que la acción continua de la selección puede dar lugar aorganismos que son menos aptos en comparación con un antepasado lejano, se describen en un artículo publicado en eLife Diario de hoy llamado "Evolución adaptativa de aptitud no transitiva en levadura" DOI: 10.7554 / eLife.62238.
Este estudio confronta dos conceptos erróneos comunes sobre la evolución, según Lang. El primero, dice, es que la evolución es una "marcha de progreso" lineal en la que cada organismo a lo largo de una línea de descendencia está más en forma que todos los que le precedieron..
Lang y sus colegas se propusieron determinar cómo surgía la no transitoriedad a lo largo de una línea particular de ascendencia genealógica. En su experimento de levadura de 1000 generaciones, la no transitividad surgió debido a la adaptación en el genoma nuclear de la levadura combinada con el deterioro gradual de un virus intracelular. Inicialmentela población produjo una toxina codificada por virus y fue inmune a la toxina. A medida que la población se adaptó, corrigió las mutaciones nucleares beneficiosas, así como las mutaciones dentro de la población viral intracelular que resultaron en la pérdida de la producción de toxina. Con el tiempo, las mutaciones nucleares más beneficiosas, y la selección en la población viral resultó en una pérdida de inmunidad a la toxina, ya que la toxina ya no se producía. Cuando se colocó en competencia contra su ancestro lejano, la población evolucionada de 1,000 generaciones se perdió debido a la toxina producida por el ancestro.
"Otro concepto erróneo es que hay un solo lugar de selección", dice Lang. "La selección multinivel, como su nombre lo indica, establece que la selección puede actuar simultáneamente en múltiples niveles de organización biológica".
En el contexto de este experimento, la selección multinivel era común, dice Lang. "La selección actúa a través de múltiples niveles de organización biológica, desde genes dentro de una célula hasta individuos dentro de una población. La selección en un nivel puede afectar la aptitud en otro.
"De hecho, cuando ampliamos nuestro estudio de la evolución del genoma del virus huésped a poblaciones adicionales, encontramos que casi la mitad de las aproximadamente 140 poblaciones que estudiamos experimentaron una selección multinivel, fijando mutaciones adaptativas tanto en el genoma nuclear como en el viral", dijo.agrega.
"Los experimentos de evolución de laboratorio han demostrado ser altamente efectivos para estudiar los principios evolutivos, sin embargo, este trabajo es el primero en documentar una interacción no transitiva y proporcionar una explicación mecanicista", dice el coautor Sean W. Buskirk, profesor asistente en West ChesterUniversity que colaboró en la investigación cuando era estudiante de posdoctorado en el laboratorio de Lang. "En última instancia, la presencia de un virus en el antepasado impacta drásticamente la forma en que las poblaciones de levaduras evolucionadas compiten e interactúan entre sí".
El trabajo de la coautora Alecia B. Rokes, que en ese momento se especializaba en biología en Lehigh, se centró en la competencia de dos virus intracelulares dentro de las células de levadura en lo que ella denomina su propio "club de lucha contra los virus".
"Trabajé en la competencia de dos virus dentro de las células de levadura para ver si cualquiera de las variantes del virus tenía una ventaja sobre la otra, lo que llevó a una frecuencia más alta y un virus a superar al otro", dice Rokes, ahora un estudiante graduado en microbiología en elUniversidad de Pittsburgh. "Fue asombroso ser parte del proceso de eliminación, persistencia y pura curiosidad que se utilizó para descubrir qué estaba sucediendo realmente en estas poblaciones".
Al mostrar que las interacciones no transitivas pueden surgir a lo largo de una línea de sucesión genealógica, el trabajo del equipo tiene amplias implicaciones para la comprensión de la comunidad científica de los procesos evolutivos.
"Resuelve lo que el biólogo evolutivo Stephen Jay Gould denominó 'la paradoja del primer nivel', que es la imposibilidad de identificar patrones amplios de progreso en escalas de tiempo evolutivas largas, a pesar de la clara evidencia de que la selección actúa sobre sucesivos intervalos cortos de tiempo", dice Lang." Además, pone en duda si existen verdaderos máximos de aptitud y, más ampliamente, implica que la direccionalidad y el progreso en la evolución pueden ser ilusorios ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Lehigh . Original escrito por Lori Friedman. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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