Cambios en el genoma observables dentro de una sola generación.

Investigadores de Basilea han identificado la base genética de la adaptación rápida utilizando una especie de pez nativa. Compararon peces espinosos de diferentes hábitats en la región del lago Constanza. Su estudio revela que los cambios en el genoma se pueden observar dentro de una sola generación.

La evolución generalmente se ve como un proceso lento, con cambios en los rasgos que surgen solo en miles de generaciones. Sin embargo, en los últimos años, la investigación ha indicado que la adaptación en rasgos específicos puede ocurrir más rápidamente. Sin embargo, muy pocos estudios fuera de los microorganismos pudieron demostrar empíricamente lo rápido que la selección natural da forma a todo el genoma.

Un equipo de investigación dirigido por el doctor Daniel Berner, del Departamento de Ciencias Ambientales de la Universidad de Basilea, ahora ha proporcionado evidencia de una rápida evolución dentro de una sola generación, utilizando el pez espinoso (Gasterosteus aculeatus) como organismo modelo. El estudio de cinco años combinó trabajo de laboratorio, experimentos de campo, modelado matemático y análisis genómico. Los resultados fueron publicados en la revista Nature Communications.

En el área del lago de Constanza, el espinoso se ha adaptado a hábitats ecológicamente diferentes: lagos y ríos. Para examinar qué tan rápido ocurre la adaptación a través del genoma, los peces que habitan en lagos y ríos se cruzaron en el laboratorio durante varias generaciones. Los genomas de los dos ecotipos se mezclaron, lo que resultó en una población experimental genéticamente diversa.

En un segundo paso, los investigadores liberaron miles de estos peces experimentales en un hábitat natural del río sin espinoso residente, exponiéndolos a la selección natural. Después de un año, los peces restantes fueron recapturados y examinados genéticamente.

"La hipótesis de este experimento fue que en el hábitat del río en el que los animales experimentales tenían que sobrevivir, las variantes genéticas de la población original del río aumentarían en frecuencia", dice Berner. "Sin embargo, no teníamos idea de si esto sería medible dentro de una sola generación".

Para registrar posibles cambios en el genoma, los investigadores primero tuvieron que identificar las regiones de ADN con mayor probabilidad de ser seleccionadas por la selección natural. Para hacerlo, compararon las poblaciones originales de lagos y ríos basándose en datos de secuencia de ADN. Esto reveló cientos de regiones en el genoma probablemente importantes para adaptarse a las condiciones del lago y el río. Precisamente en estas regiones, los datos de la secuencia de ADN de la población experimental de antes y después del experimento de campo se compararon para identificar cambios en la frecuencia de las variantes genéticas.

El resultado apoyó la hipótesis: en promedio, la frecuencia de las variantes del río aumentó en alrededor de 2.5% a expensas de las variantes del lago. "Esta diferencia puede parecer pequeña a primera vista, pero es realmente sustancial cuando se extrapola a lo largo de unas pocas docenas de generaciones", dice Berner. El experimento demuestra que la evolución puede ocurrir muy rápidamente frente a nuestros ojos, y no solo en microorganismos. "Tal rápida evolución puede ayudar a algunos organismos a hacer frente a los rápidos cambios ambientales actuales causados ??por los humanos", concluye Berner.