El experimento de evolución de más larga duración
Publicado: Lun Dic 15, 2025 4:19 pm
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Después de 34 años y 75.000 generaciones de evolución bacteriana, el Experimento de Evolución a Largo Plazo se trasladó a la Universidad de Texas en Austin en el verano de 2022.
El Experimento de Evolución a Largo Plazo comenzó cuando una docena de huevos costaba 65 centavos, la película Rain Man lideró la taquilla y la canción "Faith" de George Michael arrasó en las listas de éxitos. Las bacterias clave de este experimento de larga duración —descendientes de E. coli extraídas de la naturaleza y que han pasado unas 75.000 generaciones en cautiverio— viven ahora en el campus de la Universidad de Texas en Austin.
Habiendo aparecido en importantes noticias de todo el mundo, estas bacterias son famosas, y es comprensible por qué. Comparemos la versión de estos microbios de la década de 1980 con los que se encuentran hoy en el laboratorio del profesor asociado de biociencias moleculares Jeff Barrick en Austin, y es como comparar a nuestros peludos ancestros humanos de hace 1,5 millones de años, justo cuando están aprendiendo a controlar el fuego, con una persona actual. Así de lejos los ha distanciado la evolución.
Richard Lenski, en ese momento biólogo evolutivo de la Universidad de California en Irvine y más tarde mentor de Barrick, comenzó el experimento cuando tomó una sola bacteria E. coli , la dejó dividirse unas cuantas veces en clones idénticos y luego inoculó 12 matraces llenos de un medio de crecimiento azucarado y los colocó en una incubadora ajustada a la temperatura corporal humana.
A la mañana siguiente, las bacterias de cada matraz se habían atiborrado de glucosa y se habían duplicado unas siete veces. Entonces comenzó una rutina que se ha llevado a cabo casi a diario durante los últimos 34 años: él (o un investigador de su laboratorio) diluía las bacterias transfiriendo pequeñas muestras a 12 matraces nuevos con glucosa fresca para consumir.
Ese fue el comienzo de lo que se convertiría en el experimento de evolución microbiana más largo del mundo, un experimento que continúa hoy y alcanzó un gran hito este verano.
El 21 de junio de 2022, Barrick revivió una docena de muestras de bacterias congeladas en crioprotector y enviadas en hielo seco a su laboratorio en la Universidad de Texas en Austin. Con un equipo de noticias de televisión capturando el momento histórico, Barrick pipeteó cuidadosamente una porción de cada población bacteriana en frascos estériles llenos de su medio de cultivo habitual y los colocó en una incubadora. Había una sensación palpable de entusiasmo en el laboratorio por esta transferencia única en una generación (humana) en un experimento que se ha vuelto mucho más grande que un solo científico o una sola pregunta de investigación.
“El tiempo es fundamental para observar la evolución en acción”, afirmó Barrick, profesor asociado de biociencias moleculares en la Universidad de Texas en Austin y actual director del Experimento de Evolución a Largo Plazo (LTEE). “Cuanto más largo sea el experimento, más interesantes serán las cosas que se podrán observar. Lo comparo con la astronomía. Cuanto más grande sea el telescopio, más lejos en el tiempo y el espacio se podrá ver”.
La evolución según un calendario humano
Cuando Lenski inició el LTEE en 1988, quería saber hasta qué punto era repetible la evolución.
“Cada una de esas poblaciones ha evolucionado independientemente desde el inicio del experimento”, dijo Barrick. “Así que todas han explorado diferentes trayectorias evolutivas. Se puede preguntar qué sucede igual al reproducir esta cinta, en comparación con qué sucede diferente solo en uno de los doce frascos”.
Al principio, a pesar de estar aisladas, las bacterias de cada matraz evolucionaron de forma similar. Pero después de más de 15 años de experimento, o unas 30.000 generaciones, ocurrió algo peculiar. Los científicos se sorprendieron al descubrir que las bacterias de uno de los 12 matraces habían desarrollado la capacidad de consumir no solo la principal fuente de alimento que consumían las demás (glucosa), sino también otro componente del medio, el citrato. Casi todas las bacterias E. coli carecen de esa capacidad, incluidas las utilizadas al inicio del experimento. Hasta la fecha, ninguna otra bacteria E. coli de los otros 11 matraces del experimento ha evolucionado para aprovechar este recurso no utilizado.
El experimento también ha demostrado ser una herramienta fundamental para hacer tangible la teoría evolutiva. A medida que las generaciones bacterianas transcurrían, surgieron nuevas mutaciones genéticas que permitieron a algunas bacterias consumir el medio de cultivo azucarado con mayor rapidez y dividirse más rápido que sus primos silvestres. Con el tiempo, las bacterias con mutaciones que las hicieron más aptas superaron a sus vecinas de alimentación lenta y finalmente dominaron. Y esto no ocurrió solo una vez, sino con frecuencia. Sigue ocurriendo hoy en día.
"Es una de las demostraciones más directas de adaptación darwiniana por selección natural que puedas imaginar", dijo Lenski, ahora profesor en la Universidad Estatal de Michigan, a Veritasium..
Inicialmente se predijo que las bacterias eventualmente alcanzarían un límite natural en su capacidad para volverse más aptas con el tiempo.
“Pero eso parece ser falso”, dijo Barrick. “La tasa está disminuyendo constantemente, pero la capacidad competitiva de los microbios sigue mejorando”.
Pasando la antorcha
Barrick fue investigador postdoctoral en el laboratorio de Lenski de 2006 a 2010 y conocía bien el experimento. Utilizando herramientas de secuenciación genómica disponibles recientemente al inicio de su carrera científica, Barrick pudo rastrear cómo se propagaban las mutaciones a lo largo del tiempo en el LTEE. Actualmente, como profesor titular, dirige un sólido laboratorio multidisciplinario con los estudiantes y otros recursos necesarios para mantener dicho experimento.
"Soy un gran defensor de la ciencia abierta", dijo Barrick a Nature.Este es un gran recurso que quiero apoyar, compartir y seguir utilizando. Se ha convertido en una especie de referente para muchas historias sobre la evolución bacteriana. Y algo que la gente puede llevar en muchas direcciones. Me entusiasma apoyar a la comunidad.
Lenski escribió en el sitio web del experimento sobre la decisión de entregarlo.:
¡Me emocioné mucho cuando Jeff Barrick aceptó mi invitación para liderar el LTEE hacia el futuro! Jeff es un científico excepcional con experiencia en diversas áreas relevantes, como la evolución, la microbiología, la genómica, la bioinformática, la bioquímica, la biología molecular y la biología sintética. Además, Jeff lidera un equipo de estudiantes, posdoctorados y técnicos talentosos; un equipo que no solo sustentará las transferencias diarias e incesantes de las líneas LTEE, sino que también formulará nuevas preguntas, propondrá nuevos análisis y creará nuevas colaboraciones para responder a sus preguntas.
12 matraces y 12 placas de Petri contienen las últimas generaciones de bacterias en el Experimento de Evolución a Largo Plazo
Una de esas preguntas es por qué las bacterias del experimento no han perdido más genes. La teoría evolutiva y los estudios sobre la diversidad bacteriana en la naturaleza sugieren que, con el tiempo, los organismos bien adaptados a su entorno perderán genes que ya no les son beneficiosos. Hasta ahora, los científicos no han observado una reducción significativa en el tamaño del genoma de las bacterias LTEE. Quizás se trate simplemente de un proceso muy lento. Esta es una de las muchas razones por las que, según Barrick y Lenski, es importante mantener el experimento el mayor tiempo posible.
Un aspecto que hace del experimento LTEE especialmente potente es que cada 500 generaciones, se congela una muestra de la versión más reciente de cada población. Esto ha dado lugar a una especie de registro fósil de las etapas pasadas de la evolución de cada frasco. Este archivo sirve como recurso para investigadores de todo el mundo. A medida que se disponga de nuevas tecnologías o los jóvenes científicos se planteen nuevas preguntas, pueden recurrir a este archivo, revivir las bacterias y realizar nuevas investigaciones.
Además de albergar las generaciones más recientes de bacterias, la Universidad de Texas en Austin también alberga este archivo principal. Sorprendentemente, incluso con 75.000 generaciones, este archivo ocupa solo la mitad del espacio de un congelador horizontal estándar. El tamaño compacto y la rápida reproducción de las bacterias facilitan mucho el estudio de su evolución que el de las moscas de la fruta, el maíz o los ratones.
Barrick espera con interés las nuevas tecnologías que pueden abrir nuevas vías de investigación. Afirmó que el código de barras de ADN, una forma de etiquetar bacterias individuales, podría permitir a los investigadores obtener una visión más detallada de la dinámica de las mutaciones competitivas y medir con precisión cómo las mutaciones individuales afectan la aptitud biológica. También existen dudas sobre si las bacterias en constante evolución del experimento alcanzarán una etapa en la que hayan acumulado tantas diferencias genéticas con respecto a sus ancestros que se conviertan esencialmente en una nueva especie.
“Se puede reintroducir en la naturaleza, mezclarlo con otros microbios y ver si fragmentos de este genoma se combinan con el genoma de otra bacteria”, dijo Barrick. “Esa es una de las cosas que mantiene unida a un grupo de bacterias como especie. Los investigadores están probando esta idea ahora mismo, buscando ver si están aumentando las barreras a la recombinación genética”.
https://molecularbiosci.utexas.edu/news ... experiment