Un modelo matemático ayuda a acercar los laboratorios al mundo «real»
Científicos del Reino Unido y los Estados Unidos han creado un modelo matemático que puede predecir el resultado de los estudios sobre biodiversidad realizados en el laboratorio. Su objetivo era averiguar si los resultados de los experimentos sobre biodiversidad realizados en ecosistemas artificiales en miniatura pueden verdaderamente aplicarse a fenómenos del mundo real. Para descubrir por qué algunos lugares presentan un grado mayor de biodiversidad que otros, un científico podría pasarse décadas estudiando sobre el terreno una parte de un sistema muy complejo a medida que evoluciona. Una alternativa más asequible que ésta es la de crear miniecosistemas en un laboratorio en el que puedan observarse múltiples generaciones de bacterias en distintas situaciones. Este enfoque simplificado para estudiar la biodiversidad presenta algunos problemas inherentes. Uno de ellos es que existe una relación muy vaga entre los experimentos en el laboratorio y las cuestiones más amplias que pretenden resolver. Resulta difícil saber si los resultados son válidos únicamente en un laboratorio o experimento particular, o si son ciertos y pueden aplicarse de manera general. El Dr. Laurence Hurst de la Universidad de Bath (Reino Unido) y otros colegas intentaron dilucidar esta cuestión probando la llamada «teoría del mosaico geográfico de la coevolución». Según ésta, si se tienen tres elementos (un huésped, un parásito y nutrientes), se da la biodiversidad y, si se cambia alguno de estos elementos, se altera el grado de diversidad: si se incrementa o reduce la cantidad de nutrientes proporcionados al huésped y al parásito, la diversidad aumentará o disminuirá de forma análoga. En la primera parte del experimento, unos científicos de la Universidad de California en Santa Cruz (Estados Unidos) cultivaron una especie de bacteria (E.coli) junto con un virus (T7) y observaron el efecto de alimentarlos con una cantidad mayor o menor de azúcar durante el transcurso de ciento cincuenta generaciones (diecisiete días). Al cultivar la bacteria y el virus a la vez, amobos se vieron obligados a adaptarse continuamente en función del otro: aparecieron tres nuevas cepas de bacterias para tratar de frenar el virus, y éste sufrió mutaciones en varias ocasiones. Estos resultados refuerzan la teoría del mosaico geográfico de la coevolución. En este sistema, se observó más diversidad cuando la cantidad de nutrientes introducida en el mismo era menor. En un entorno rico en alimentos, se liquidaron las cepas de menor resistencia, mientras que en un entorno con pocos nutrientes, el reducido número de partículas de virus permitió que sobrevivieran más cepas de bacterias. Dicho de otro modo, se observó una mayor diversidad cuando se introdujo un nivel menor de nutrientes en este miniecosistema. Seguidamente, la Dra. Ivana Gudelj y el Dr. Robert Beardmore del Imperial College de Londres (Reino Unido) elaboraron un modelo matemático impecable y de complejidad técnica sobre este miniecosistema. «El modelo fue capaz de predecir el resultado del experimento, lo que resultó cuanto más emocionante», según informó el Dr. Hurst a CORDIS Noticias. El modelo predijo qué cepas de bacterias serían las más comunes, y qué grado de diversidad se observaría al aumentar o disminuir la cantidad de azúcar. El paso siguiente consistió en ver si se podría alcanzar el mismo resultado usando otro tipo de virus. El resultado fue radicalmente distinto: una mayor cantidad de azúcar dio lugar a una mayor diversidad. El estudio concluyó que, en cualquier sistema dado, los aspectos genéticos de cómo interactúan el huésped y el parásito son determinantes de cara a que aumente o disminuya la diversidad al modificar los niveles de nutrientes. Dicho de otra forma, la biodiversidad no depende tan sólo de la disponibilidad de nutrientes en un entorno, sino que más bien es producto de alteraciones muy leves en la composición genética de sus huéspedes y parásitos. El Dr. Hurst explicó que «dentro del modelo matemático la variación está omnipresente. Se mire donde se mire en este modelo, la diversidad cambia, y que aumente o disminuya depende de qué bacterias o virus se empleen.» Con respecto a la posibilidad de extrapolar al mundo real los resultados de experimentos en laboratorio, este estudio nos enseña que no se puede dar nada por sentado en cuanto a los niveles de nutrientes y biodiversidad. En cada ecosistema, es indispensable conocer con precisión los aspectos genéticos de las especies involucradas para determinar cómo afectarán los nutrientes a su evolución.
Países
Reino Unido, Estados Unidos