En el nuevo modelo de evolución, Los polímeros pueden formar nuevos polímeros de diferentes longitudes a través de un proceso de ligación enzimática. como se muestra aquí. Crédito:Worst et al. © 2016 IOP Publishing
(Phys.org) —Una de las cosas más desconcertantes sobre la evolución es que, incluso después de 4 mil millones de años, no se ha detenido. En lugar de culminar en una única especie mejor adaptada, hoy la Tierra contiene aproximadamente 8,7 millones de especies diferentes, todo lo cual algún día se extinguirá a medida que una variedad de nuevas especies ocupen su lugar.
Aunque los científicos han intentado modelar estas dinámicas evolutivas en el laboratorio, como mediante el uso de sistemas de moléculas que cambian con el tiempo de alguna manera, la mayoría de estos modelos eventualmente generan una única especie dominante y luego se paralizan. Los científicos aún no comprenden completamente cómo la evolución continúa generando nuevas especies, que se sabe que ocurre incluso en ausencia de presiones externas cambiantes.
Ahora en un nuevo estudio, un equipo de físicos ha desarrollado un modelo teórico y experimental de evolución que continúa sin fin, incluso en condiciones externas constantes. El modelo puede ayudar a los científicos a comprender mejor cómo la biosfera continúa evolucionando durante miles de millones de años.
"Esperamos comprender las condiciones necesarias de las estadísticas darwinianas, en particular, la coexistencia de especies, cada una de las cuales tiene una vida finita, que surgen con la evolución darwiniana, "el coautor Albrecht Ott de la Universidad de Saarland en Saarbruecken, Alemania, dicho Phys.org . "Este parece ser un problema importante que debe abordar la investigación sobre el origen de la vida. Además, Los sistemas moleculares pueden ayudar a dilucidar los mecanismos de especiación. en particular, la aparición y desaparición de nichos ".
El nuevo sistema modelo consta de polímeros de ADN lineales de diferentes longitudes, donde la longitud de un polímero determina su "especie". Los polímeros pueden reproducirse (creando polímeros de la misma longitud) o unirse a través de la enzima de unión a polímeros ADN ligasa (creando polímeros más largos, que son especies nuevas).
En sus experimentos, los investigadores comenzaron con polímeros de 10 o 20 pares de bases de largo. Después de exponerlos a variaciones de temperatura que promovieron la reproducción y la unión en varios grados, los investigadores encontraron que comenzaron a surgir polímeros de diferentes longitudes.
En el nuevo modelo, diferentes especies (longitudes de polímero) emergen por un tiempo, y luego "morir" a medida que nuevas especies toman su lugar; no existe una especie dominante permanente. Crédito:Worst et al. © 2016 IOP Publishing
Los resultados revelaron que la evolución de las especies depende del mecanismo de crecimiento que domine. En situaciones en las que domina el mecanismo de ligadura, Se generan todas las longitudes posibles de polímero (todos los múltiplos de 20 comenzando con una longitud de 20, como 40, 60, 80, y 100 pares de bases y superiores).
Pero cuando la reproducción domina, solo aparecen ciertas longitudes (específicamente, longitudes de 10, 20, 40, 80, o 160 pares de bases), y solo por períodos de tiempo limitados. Cada longitud de polímero sigue un patrón en el que sus números aumentan exponencialmente, luego meseta, y finalmente disminuir, permitiendo que emerjan nuevas longitudes de polímeros.
En estas situaciones de reproducción dominante, la evolución de polímeros de diferentes longitudes guarda similitudes con la evolución darwiniana. Como explican los investigadores, es la dinámica de todo el sistema lo que selecciona un particular, nuevas especies (longitud del polímero) de tal manera que pueda utilizar la situación existente de la manera más eficiente para multiplicarse. Cada vez, el sistema escapa de este dominio creando una nueva especie que utiliza la nueva situación en su beneficio.
"Creemos que hemos creado un sistema modelo que expone un mecanismo dinámico que refleja los rasgos esenciales de la evolución darwiniana, ", dijo el coautor Karsten Kruse de la Universidad de Saarland." En una situación dominada por la reproducción, en nuestro sistema, sólo se producen ciertos tipos de reproductores moleculares:los que más se benefician de una situación determinada. Sin embargo, estas 'especies' no logran dominar la situación debido a la aparición de otras especies siempre nuevas ".
En el futuro, los investigadores planean modificar el modelo para que las moléculas adquieran funcionalidad, haciéndolos más similares a las especies biológicas.
"Aunque la simplicidad de nuestro sistema es lo que constituye su calidad y hace que el mensaje sea tan claro, no está claro cómo diseñar un sistema más complejo que permita nuevas funcionalidades en un entorno darwiniano, ", Dijo Ott." Esto es algo que planeamos abordar en el futuro ".
