La mosca común de la fruta, el pequeño insecto atraído por su cerveza o vino, ha evolucionado para tener una tolerancia impresionante al alcohol.
Hace más de dos décadas, en uno de los primeros documentos que usaban secuencias de genes para encontrar firmas de selección natural, los científicos plantearon la hipótesis de que un cambio molecular en una enzima dio la Drosophila melanogaster la mosca de la fruta es su capacidad superior para metabolizar el alcohol. Los científicos concluyeron que el cambio que encontraron en la proteína Alcohol deshidrogenasa ADH podría ser la adaptación que permitió a D. melanogaster colonizar hábitats ricos en etanol en la fruta podrida mejor que su casi idénticarelativo, Drosophila simulans .
Parecía una conclusión lógica que los cambios en la secuencia del gen que alteraron los aminoácidos en una enzima que descompone el alcohol sería el mecanismo de selección natural.
Sin embargo, los autores de un nuevo artículo publicado en línea el 13 de enero por Ecología y evolución de la naturaleza digamos que ahora han refutado esa hipótesis.
Sus hallazgos indican que la intuición y las firmas de selección en la secuencia de genes pueden no ser suficientes para que los científicos resuelvan de manera concluyente los acertijos de la evolución molecular. También se necesitan pruebas para verificar cómo funcionan los cambios en los organismos.
Utilizando la ingeniería genética, los científicos resucitaron la proteína ADH de las moscas de la fruta de especies ancestrales para comparar si los cambios de aminoácidos que se han producido en D. melanogaster la enzima ADH de hecho mejoró la capacidad de las moscas de la fruta para tolerar el alcohol. La respuesta, concluyente, fue "no".
"Este documento aprovecha la biología molecular moderna y los enfoques genéticos para probar algunas de esas hipótesis", dijo la bióloga de la Universidad de Nebraska-Lincoln, Kristi L. Montooth, experta en moscas de la fruta que fue coautora del nuevo estudio ".No discuta que esta especie tiene una alta tolerancia al etanol. Pero sugiere que los cambios moleculares que han llevado a esa alta tolerancia no están en esta proteína. Deben estar en otros genes del genoma ".
La búsqueda de nuevas vías en las moscas de la fruta podría ofrecer nuevas pistas sobre la tolerancia al alcohol en humanos, agregó Montooth.
Montooth y el investigador de la Universidad de Chicago, Mohammad A. Siddiq, realizaron experimentos con moscas transgenéticas vivas en su laboratorio de Lincoln durante octubre de 2015. Descubrieron que los cambios de aminoácidos de ADH no hicieron una diferencia apreciable en la capacidad de la especie para sobrevivir mientras se alimentaban con dosis cada vez más pesadasde alcohol. Las moscas habían sido diseñadas genéticamente por el investigador David Loehlin de la Universidad de Wisconsin para que su única diferencia genética estuviera en la secuencia de la proteína ADH.
Los experimentos con moscas vivas de la fruta respaldaron los hallazgos de otros experimentos que investigan la bioquímica de la enzima.
Con la evolución molecular, los científicos buscan identificar los cambios moleculares específicos subyacentes a los cambios de rasgos que dan forma al árbol genealógico evolutivo.
"Estamos generando tantos datos de secuencia en este momento, de tantas especies, que es relativamente sencillo buscar firmas de selección en genes y encontrar buenos candidatos para adaptaciones", dijo Montooth. "Pero esos son solo candidatos.Tienes que probarlos funcionalmente si quieres decir que esas son las variantes favorecidas por la selección natural ".
Siddiq y Montooth comenzaron a trabajar juntos en 2008 después de que Siddiq tomó el curso de biología de primer año que Montooth enseñó mientras estaba en la facultad de la Universidad de Indiana. Comenzó a trabajar en su laboratorio y fue coautora de la investigación con ella cuando era estudiante universitario.
"A pesar de estar ahora en mi quinto año de posgrado, todavía estoy publicando documentos con el profesor que conocí en mi primer día de universidad", dijo Siddiq.
Siddiq, quien es el primer autor del estudio, ahora está cursando un doctorado en la Universidad de Chicago, donde estudia con el coautor Joseph W. Thornton, un profesor que estudia los mecanismos moleculares de la evolución. David W. Loehlin, un investigador postdoctoral en la Universidad de Wisconsin-Madison, también participó en el estudio, creando las moscas transgénicas utilizadas en los experimentos.
Dijo que vino a Lincoln para trabajar con Montooth en el estudio de la mosca de la fruta, debido a su experiencia y pericia en fisiología evolutiva y por su influencia en su carrera.
"Tomé su clase introductoria de biología como estudiante de primer año de la universidad y me encantó porque su pasión por la evolución y su papel como principio unificador en biología realmente surgió", dijo Siddiq. "Mi aprecio por estudiar los rasgos no solo en eltubo de ensayo, pero en el nivel de organismos, proviene de los experimentos que hice durante mis años de pregrado ".
El nuevo estudio es la primera demostración de un enfoque que combina la reconstrucción de secuencias ancestrales con la creación de organismos transgénicos para probar directamente las hipótesis en múltiples niveles biológicos, dijo Siddiq. Es un enfoque ampliamente aplicable que en teoría podría usarse con otros organismos que prestanellos mismos a la ingeniería transgénica.
"Una de las cosas interesantes de este documento es que analiza los efectos de las mutaciones de este gen al nivel de cómo funciona la enzima en el tubo de ensayo, cómo funciona en la mosca y luego las consecuencias de cómo se maneja la moscacon etanol ", dijo Montooth." Está analizando los efectos de las mutaciones en diferentes niveles de organización biológica. Cada uno de los coautores desempeñó un papel investigando un nivel diferente de organización ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Nebraska-Lincoln . Original escrito por Leslie Reed. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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