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El componente molecular de la adaptación

La adaptación es un elemento clave de la biología evolutiva, responsable, por ejemplo, de la capacidad de las especies para sobrevivir a cambios en su entorno o de la resistencia a los antibióticos o a los tratamientos de quimioterapia para el cáncer. Los últimos avances de la secuenciación genética facilitan enormemente la identificación de casos de adaptación.
El componente molecular de la adaptación
Los métodos utilizados actualmente para estudiar la adaptación suelen basarse exclusivamente en genes preseleccionados como candidatos o en la búsqueda de señales de selección a nivel de ADN. No obstante, estas técnicas pueden arrojar una imagen sesgada e incompleta de los procesos que subyacen a la adaptación.

Conscientes de estas limitaciones, los responsables del proyecto ADAPT_EVOL (The molecular process and functional consequences of adaptation), financiado con fondos europeos, estudiaron la reciente adaptación inducida por elementos transponibles (ET) en la mosca de la fruta común (Drosophila melanogaster). Un ET es una secuencia de ADN que puede cambiar de posición dentro del genoma, pudiendo de este modo crearse o revertirse mutaciones.

Los investigadores identificaron inserciones adaptativas de ET en poblaciones naturales procedentes de distintas regiones geográficas, lo que permitió obtener secuencias del genoma completo de veintisiete cepas de Suecia y dieciséis del sur de Italia. Los análisis de estas 43 secuencias, unidos a los de 141 cepas de Carolina del Norte (Estados Unidos) y 20 cepas de una población de Ruanda, dieron lugar a la identificación de 39 posibles ET adaptativos.

El equipo observó que estos treinta y nueve transposones eran poco frecuentes o inexistentes en la población de Ruanda, aunque muy habituales en las poblaciones no procedentes de África. Este hallazgo parecía indicar que dichos transposones guardaban relación con la adaptación a entornos no africanos. Los socios sugirieron que quince de estos treinta y nueve posibles ET adaptativos habían visto aumentada su frecuencia como resultado de la selección positiva.

Estudios adicionales de los mecanismos moleculares y la viabilidad de seis posibles ET adaptativos revelaron que cinco de ellos intervenían en la respuesta al estrés y dos en la respuesta al estrés por frío. Asimismo, un transposón se relacionó con el estrés oxidativo, otro con el estrés por metales pesados y un tercero con el estrés xenobiótico.

ADAPT_EVOL demostró que la capacidad para sobrevivir en un entorno estresante es un rasgo adaptativo importante de las poblaciones naturales de D. melanogaster. Estos investigadores descubrieron que dos de los seis ET adaptativos afectaban a la estructura y la expresión del gen cercano, mientras que otros tres solo afectaban a su expresión.

Este proyecto ha demostrado que los ET constituyen una herramienta útil para estudiar los procesos de adaptación que se dan en las poblaciones naturales y, dado que se encuentran en prácticamente todos los organismos estudiados hasta la fecha, es más que probable que su función en la evolución adaptativa no se limite a la mosca de la fruta.

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Palabras clave

Adaptación, biología evolutiva, ADN, ADAPT_EVOL, elemento transponible, transposón, Drosophila melanogaster, población, evolución adaptativa
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