En un descubrimiento histórico que desafía décadas de comprensión científica, un nuevo estudio ha revelado que la evolución no es tan aleatoria como se creía anteriormente.
La investigación sugiere un modelo de evolución más predecible, abriendo la puerta a avances sin precedentes en una variedad de campos, incluyendo la medicina, la biología sintética y la ecología.
Universidad de Nottingham Trent Dra. Junto con María Rosa Domingo-Sananes, el profesor James McInerney de la Facultad de Ciencias de la Vida de la Universidad de Nottingham y el Dr. El estudio fue realizado por un equipo de investigadores respetados, incluido Alan Beavan.
Evolución aleatoria versus predecible
Los expertos han analizado de cerca el panganoma, el conjunto completo de genes dentro de una especie. Al implementar una técnica de aprendizaje automático llamada Random Forest y procesar datos de 2500 genomas completos de una sola especie bacteriana, el equipo se embarcó en un viaje para desentrañar los misterios de la predicción evolutiva.
«Las implicaciones de esta investigación son nada menos que revolucionarias», afirmó el profesor McInerney, autor principal del estudio.
«Al demostrar que la evolución no es tan aleatoria como alguna vez pensábamos, hemos abierto la puerta a una variedad de posibilidades en biología sintética, medicina y ecología».
El proceso de investigación implica la creación de «familias de genes» a partir de genomas para facilitar las comparaciones entre ellos.
Tras identificar estas familias de genes, el equipo analizó cómo las familias estaban presentes en algunos genomas y no en otros.
Dr. Domingo-Sananes destacó los complejos patrones observados. Explicó: «Encontramos que algunas familias de genes nunca aparecieron en el genoma cuando otra familia de genes ya estaba presente y, en otros casos, algunos genes dependían en gran medida de la presencia de una familia de genes diferente».
Consecuencias de largo alcance
Los investigadores han descubierto un ecosistema esencialmente invisible donde los genes pueden cooperar o entrar en conflicto entre sí.
«Estas interacciones entre genes hacen que algunos aspectos de la evolución sean algo predecibles y, lo que es más, tenemos una herramienta que nos permite hacer esas predicciones», afirmó el Dr. dijo Domingo-Saanes.
«Con este trabajo, podemos comenzar a explorar qué genes apoyan un gen de resistencia a los antibióticos, por ejemplo. Entonces, si estamos tratando de eliminar la resistencia a los antibióticos, no sólo podemos atacar el gen focal, sino también sus genes de apoyo. » Dijo el Dr. Beavan.
«Podemos utilizar este método para sintetizar nuevos tipos de construcciones genéticas que pueden usarse para desarrollar nuevos medicamentos o vacunas. Saber lo que sabemos ahora abre la puerta a una gran cantidad de otros descubrimientos.
Conclusiones clave de la evolución aleatoria
En resumen, esta importante investigación presenta importantes oportunidades en varias áreas. Los científicos ahora pueden diseñar genomas sintéticos, que proporcionan una forma estructurada de manipular el material genético, un gran avance en el diseño de genomas novedosos.
En la lucha contra la resistencia a los antibióticos, la comprensión de las dependencias genéticas permite a los investigadores identificar genes accesorios que contribuyen a esta resistencia. Este descubrimiento podría allanar el camino para terapias más dirigidas.
Además, el estudio proporciona información valiosa sobre la mitigación del cambio climático. Esto sugiere la posibilidad de diseñar microbios para capturar carbono o degradar contaminantes.
Finalmente, en el campo de la medicina, la predicción de interacciones genéticas puede conducir a avances significativos en la medicina personalizada. Esto incluye el desarrollo de nuevas métricas para evaluar el riesgo de enfermedad y la efectividad de los tratamientos.
Más sobre la evolución aleatoria
Como se analizó anteriormente, la evolución, piedra angular de la biología moderna, proporciona una explicación convincente de la diversidad de la vida en la Tierra.
Básicamente, la evolución es el proceso mediante el cual se cree que diferentes tipos de organismos se desarrollaron y diversificaron a partir de formas anteriores durante la historia de la Tierra.
La teoría postula que todas las especies, pasadas y presentes, están conectadas a través de este proceso gradual de cambio y diversificación.
Mecanismo de evolución
- seleccion natural: Iniciada por Charles Darwin, la selección natural es el proceso mediante el cual los organismos mejor adaptados a su entorno tienden a sobrevivir y producir más descendencia. Este concepto introduce la idea de «supervivencia del más apto», donde es más probable que los rasgos que ayudan a la supervivencia se transmitan a la siguiente generación.
- Mutación genética: Las mutaciones son cambios en la secuencia del ADN de un organismo. Si bien la mayoría de las mutaciones son neutras o dañinas, algunas pueden ser beneficiosas y otorgan a un organismo una ventaja que puede transmitirse a su descendencia.
- Flujo de genes: También llamada migración de genes, el flujo de genes ocurre cuando se transfiere material genético entre poblaciones de la misma especie. Esto puede introducir nuevas variaciones genéticas en la población.
- Deriva genética: Es el cambio en la frecuencia de mutación genética presente en una población debido al muestreo aleatorio de organismos. Es un mecanismo establecido que produce cambios significativos en poblaciones pequeñas.
Evidencia que respalda la evolución
- El registro fósil: El registro fósil proporciona evidencia cronológica de organismos que vivieron en el pasado. Muestra el progreso evolutivo y revela formas de transición que cierran las brechas entre las especies existentes.
- Anatomía comparativa: El estudio de la estructura anatómica de diferentes organismos revela similitudes y diferencias que apuntan a un ancestro común. Por ejemplo, las extremidades anteriores de los seres humanos, las ballenas, las aves y los perros tienen sistemas óseos estructuralmente similares.
- Biología Molecular: Los estudios de ADN y proteínas han confirmado muchas relaciones evolutivas, mostrando cómo las especies se relacionan a través de un ancestro común. Por ejemplo, los humanos y los chimpancés comparten un porcentaje significativo de su ADN.
- Biogeografía: La distribución geográfica de las especies también apoya la teoría de la evolución. Por ejemplo, las especies insulares suelen ser más similares a las especies continentales cercanas que a las especies de islas similares pero distantes.
Impacto de la evolución en la ciencia y la sociedad
El concepto de evolución tiene profundas implicaciones. En ciencia, proporciona un marco para comprender la historia de la vida, el desarrollo de la resistencia a los antibióticos y las bases genéticas de las enfermedades.
En la sociedad, afecta nuestra comprensión de nuestro lugar en el mundo natural y plantea preguntas importantes sobre la biodiversidad y la conservación.
Desafíos y conceptos erróneos
A pesar de la abrumadora evidencia, la evolución enfrenta desafíos y conceptos erróneos. Algunos argumentan en contra debido a creencias religiosas o filosóficas. Otros malinterpretan aspectos de la teoría, como el papel de la aleatoriedad en la evolución o la idea errónea de que la evolución tiene una dirección o un objetivo.
En resumen, la evolución no es sólo una teoría sino la explicación científica fundamental de la diversidad de la vida. Nos ayuda a comprender la interrelación de todos los seres vivos y proporciona información sobre el proceso de cambio que tiene lugar en el mundo natural.
A medida que nuestro conocimiento se expande, también lo hace nuestra comprensión de la evolución, moldeando constantemente nuestra percepción de la vida en la Tierra.
El estudio fue publicado en la revista procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.
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