Universidad Estatal de East Lansing, Michigan, EEUU, 2020
«Emma, por favor, ven aquí…», dijo con voz rota la joven, nerviosa.
«Dime que hay novedades, por favor, dímelo», le contestó su supervisora, levantándose después de horas y horas tecleando en el ordenador. «Ay, toda la tarde sentada y tengo la columna… La edad».
«Ha salido la PCR de la última cepa del registro, hice ya el western blot y la densitometría…».
«Lo ha calibrado mal, como siempre», pensó Emma. «Lleva unas semanas tan despistada, la pobre. Todas hemos empezado así. Tiene que aprender aún mucho, pero es tenaz».
María proyectó la imagen en su pantalla. Emma quedó en silencio: las bandas de colores en las distintas columnas estaban bien marcadas. Y el escalón entre las últimas dos era neto y claro.
«¡Muy bien, chiquilla! Parece ser una mutación, una nueva cepa de bichos va a salir, sí, señora, a saber con qué superpoderes». A María le temblaba un poco la mano. «Has tenido suerte, ¡bravo! Yo llevaba meses sin ver una».
La emoción de su aprendiz, que ahora parecía una niña nerviosilla y expectante antes de abrir un juguete nuevo, su cara de asombro que casi viraba al susto por lo desconocido, le trajo recuerdos lejanos.
El lugar era el mismo, aunque algunas máquinas eran diferentes. Ayer, pioneras; hoy, relucientes y sofisticadas. «Hace unos años los técnicos del laboratorio estaban más entretenidos. Cuando venía aquí a ver a mi mamá, les salía una mutación nueva cada pocas semanas, y entonces me compraba un helado enorme para celebrarlo…».
«¿Tu madre trabajaba aquí? ¿Ella hacía…?»
«Sí, el mismo trabajo que estás haciendo tú ahora mismo. Yo tenía 8 años. ¿Por…?»
12 matraces. Experimento de evolución a largo plazo de Richard Lenski con E. coli tomada el 25 de junio de 2008. Cada matraz alberga una de las 12 poblaciones en evolución. Las poblaciones crecen en un medio con baja concentración de glucosa, para que el cultivo no sea muy turbio. Sin embargo, la población A-3, evolucionó para utilizar el citrato que también está presente en el medio. Tiene una densidad de células mucho mayor que los demás y, por tanto, es mucho más turbio, debido a la alta concentración de citrato en el medio que favorece un mayor crecimiento celular.
El Long-Term Evolution Experiment (LTEE, experimento a largo plazo de la evolución) es un experimento dirigido por el biólogo Richard Lenski que ha ido siguiendo los cambios genéticos de 12 poblaciones inicialmente idénticas de la bacteria asexual Escherichia coli desde el 24 de febrero de 1988. El uso de E.coli como el organismo experimental ha permitido que se estudiaran muchas generaciones y poblaciones grandes en un periodo de tiempo relativamente corto. Las poblaciones alcanzaron las 75000 generaciones en 2022.
A lo largo del experimento, se ha observado una gran variedad de cambios fenotípicos y genotípicos en las poblaciones en evolución. La adaptación más sorprendente reportada, a día de hoy, es la evolución de crecimiento aeróbico con citrato, el cual es raro en E. coli, en una población en algún momento entre las generaciones 31000 y 31500.
El experimento comenzó con tres objetivos principales: estudiar las dinámicas de la evolución incluyendo la velocidad del cambio evolutivo, examinar la repetibilidad de la evolución y, finalmente, entender la relación entre los cambios a nivel fenotípico y genotípico. Sin embargo, el alcance del experimento ha crecido a medida que la evolución de las poblaciones ha presentado nuevos fenómenos a estudiar y que las técnicas metodológicas han avanzado, lo que ha provocado que surjan nuevas preguntas en biología evolutiva, necesitadas de respuestas.
Gráfico de Muller que muestra las abundancias relativas de 42 mutaciones encontradas en la población A-1 durante sus primeras 20.000 generaciones. Las etiquetas son nombres de los genes mutados; Los puntos antes del nombre del gen indican mutaciones que eventualmente se fijaron en la población. Obsérvese el período comprendido entre ~7.000 y ~14.000 generaciones, cuando dos clados principales, es decir grupos formados por un ancestro común y toda su descendencia, uno mostrado en tonos de verde y el otro en amarillos y rojos, coexistieron transitoriamente antes de que el último finalmente extinguiera al primero. Créditos: R. Lenski, “Experimental evolution and the dynamics of adaptation and genome evolution in microbial populations”. ISME J 11, 2181–2194 (2017).
La línea de E.coli elegida para el experimento se reproduce solo y estrictamente de manera asexual, por lo cual los marcadores genéticos se mantienen en los linajes de un antepasado común, y no pueden extenderse de otra forma en las poblaciones. Como consecuencia, la evolución del experimento ocurre únicamente por los procesos principales y fundamentales de la evolución, como mutaciones, deriva genética y selección natural.
Las doce poblaciones son mantenidas en una incubadora a 37 °C en laboratorio. Cada día se transfiere el 1% de la población a un matraz con un nuevo medio de crecimiento. Debido a esta dilución, cada población experimenta 6.64 generaciones, o duplicaciones, cada día. Las poblaciones son regularmente analizadas para detectar cambios en el fenotipo promedio. La bacteria puede congelarse para su preservación y permanecer viable. Esto ha permitido la creación de un “registro fósil congelado” de muestras de poblaciones que pueden ser revividas en cualquier momento, permitiendo la comparación de ejemplares vivos de clones ancestrales y evolucionados.
Las poblaciones de E.coli han sido estudiadas por más de 75000 generaciones y se cree que han sufrido suficientes mutaciones espontáneas para que cada mutación puntual posible haya ocurrido múltiples veces en su genoma.
Micrografía electrónica de barrido de Escherichia coli en cultivo. Crédito: NIAID
Un sonido agudo y molesto devolvió Emma al presente.
«Venga, ¿estas escuchando la alarma, o qué? Vamos a darle de comer a los bichos. Luego salimos ya de aquí, y comemos nosotras: te invito a cenar, hay que celebrarlo.»