Bactéria de 2.000 gerações resolve o mistério de evolução a longo prazo

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Uma experiência de 2.000 gerações de bactérias sugere que a variação existente tem uma contribuição menor para a evolução do que pensávamos.

Existe um longo debate em biologia sobre a importância da variação existente em relação a novas mutações em evolução, segundo a New Scientist.

As opções foram agora postas à prova numa experiência com bactérias com 2.000 gerações — e as novas mutações rapidamente venceram.

Após 500 gerações, a variação pré-existente já não importava e toda a evolução posterior acontecia devido a novas mutações, explicou Minako Izutsu, da Universidade Estatal de Michigan.

“Quinhentas gerações na nossa experiência são 75 dias. É realmente curto”, refere Izutsu. “Pensei que os efeitos da variação durariam mais tempo”.

As mutações nos genomas dos organismos mostram a variação através da qual a seleção natural pode atuar — algo com o qual os biólogos concordam.

O que já há muito discutem é se a evolução atua principalmente sobre mutações passadas ou se tem de ficar à espera de novas mutações, e até que ponto a evolução pode ser moldada por mutações ocasionais.

Darwin propôs que a evolução ocorresse através de mudanças graduais. Mas com a ascensão da genética no início do século XIX, alguns biólogos apoiaram uma ideia conhecida como mutacionismo, que sugeria que a evolução se devia essencialmente a novas mutações, e que mutações ocasionais poderiam ter efeitos drásticos.

O mutacionismo foi rejeitado pelos defensores da chamada síntese moderna da evolução. “As mutações são raramente ou nunca a fonte direta de variação em que se baseia a mudança evolutiva”, notou George Ledyard Stebbins, geneticista, em 1966.

Hoje em dia, é evidente que as coisas são mais complexas. “Sabemos que, na evolução, não só a seleção natural é importante, como existem estas outras forças como a mutação, a recombinação e a deriva genética“, explica Richard Lenski, co-autor do novo estudo, publicado na boiRxiv.

No entanto, a importância das novas mutações em comparação com a variação desenvolvida a partir das mutações passadas não ficou clara.

As experiências de evolução com plantas e animais normalmente começam com uma população diversificada e duram apenas algumas gerações, pelo que as mudanças observadas dependem inteiramente da variação pré-existente, realça Lenski.

Alguns modelos matemáticos também assumem que existe uma variação ilimitada para que a evolução possa acontecer.

Pelo contrário, as experiências com bactérias normalmente começam com bactérias geneticamente idênticas, sublinha Lenski, e assim a evolução observada é inteiramente devido a novas mutações.

Izutsu criou 72 populações de bactérias Escherichia coli, desde as geneticamente idênticas até às altamente diversas. Todas as bactérias foram retiradas do Projeto de Evolução Experimental a Longo Prazo que Lenski iniciou em 1988, que está agora a entregar a outro grupo depois de o ter gerido durante 75.000 gerações.

As 72 populações de bactérias, alimentadas antes com glucose, foram alimentadas com outro nutriente (D-serina) para as forçar a adaptarem-se a um novo ambiente.

“A variação genética que estava lá no início era realmente importante no começo da experiência, talvez durante as primeiras 50 a 100 gerações”, conta Lenski.

“Mas depois de 500 gerações, essa variação inicial já não importava de todo. Foi um pouco surpreendente, pelo menos para mim”, relata.

“Os resultados são provas bastante convincentes de que a variação permanente contribuiu para fases muito iniciais da evolução destas bactérias, mas que a adaptação a longo prazo parece exigir novas mutações”, salienta David Stern, do Instituto Médico Howard Hughes, na Virgínia.

O que é menos claro é se isto também se aplica aos organismos que se reproduzem sexualmente. Stern pensa que a evolução a longo prazo em animais e plantas também é dominada por novas mutações, mas diz que costuma debater com colegas que pensam que a variação domina.

“Simplesmente não temos, de momento, o tipo certo de dados para resolver esta questão”, sublinha Stern.

Outra surpresa da experiência foi que, em algumas das populações mistas, uma linhagem de bactérias começou de uma pior forma, diminuindo a sua abundância após cerca de 30 gerações.

Em teoria, as bactérias dominantes deveriam então ter evoluído mais rapidamente por estarem em maior número e assumido o controlo. Mas, em vez disso, a linhagem regressou após cerca de 100 gerações, tornando-se dominante.

Izutsu suspeita que esta linhagem é melhor a evoluir, talvez porque se modifica mais rapidamente. Está a planear mais estudos para descobrir o porquê.

  ZAP //

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