As diferenças entre evolução experimental e adaptação natural

10/03/2022


Redação do Diário da Sade

Natureza vs. Trabalhado

Compreender a evolução no laboratório não significa que entendamos como ela ocorre no mundo natural.
[Imagem: Yasmin Cohen et al. – 10.1093/gbe/evac105]

Evoluir artificialmente

Os seres humanos têm realizado involuntariamente experimentos de evolução por milênios, através da domesticação de plantas, animais e fungos.

Com o desenvolvimento da ciência, no entanto, esses experimentos têm sido realizados voluntariamente, em condições controladas de laboratório, para melhor compreender os processos e as restrições da evolução.

Experimentos envolvendo evolução biológica geralmente envolvem a imposição de uma pressão seletiva bem definida (como mudanças de temperatura, limitação de nutrientes ou a presença de um composto tóxico) em um organismo e, em seguida, estudar como ele se adapta a essas mudanças. novas condições.

O experimento de evolução controlada de mais longa duração foi iniciado em 1998 pelo professor Richard Lenski e continua até hoje, envolvendo mais de 60.000 gerações da bactéria. Escherichia coli.

Isso está nos permitindo entender cada vez com mais precisão como a evolução funciona no mundo real, certo?

Talvez não.

Desenvolvimento de laboratório

Embora experimentos científicos tenham fornecido informações fundamentais sobre processos evolutivos como adaptação, seleção e mutação, está ficando cada vez mais claro que a evolução natural ocorre sob restrições muito mais complexas do que essas pequenas variações controladas de laboratório.

A consequência direta disso é que essa “evolução laboratorial” pode diferir do que ocorre na natureza.

“Nossos resultados mostram que a adaptação em laboratório, que ocorre em resposta a pressões muito simples e fortes, muitas vezes pode ocorrer por meio de mutações que não podem ocorrer na natureza, ou são muito transitórias se ocorrerem”, explicou a professora Ruth Hershberg, que comparou a evolução natural e evolução laboratorial junto com sua colega Yasmin Cohen.

Natureza vs. Trabalhado

Evolução naturalmente versus evolução no laboratório

Os dois autores buscavam explicações para um aparente paradoxo que detectaram ao refletir sobre as mutações identificadas em seus próprios experimentos de evolução envolvendo bactérias: a saber, que os genes em que as mutações ocorrem com mais frequência em laboratório são justamente aqueles que mudam mais lentamente ao longo do tempo. as longas escalas de tempo evolutivas na natureza.

Eles descobriram que a adaptação em laboratório não ocorre apenas por meio de mutações em proteínas altamente conservadas, mas mesmo dentro de proteínas RNAPC (enzima central da polimerase de RNA), os locais de aminoácidos comumente mutados em experimentos de laboratório tendem a ser mais altamente conservados. na natureza do que outras posições dentro dessas proteínas.

Análises posteriores mostraram uma série de padrões intrigantes: as posições em que a adaptação ocorreu em experimentos de laboratório também tendiam a cair dentro de domínios funcionais bem definidos de proteínas, agrupar-se intimamente na estrutura da proteína e localizar-se perto do sítio ativo da RNAPC com mais frequência do que em outros sites. E, assim como as proteínas RNAPC, os locais associados à adaptação em experimentos de laboratório tendem a ser mais altamente conservados entre as bactérias da natureza.

Ainda mais interessante, ao olhar para as quatro pressões seletivas para as quais havia dados suficientes, esses padrões eram válidos para exposição a antibióticos, esgotamento prolongado de recursos e fome de nutrientes, mas não para crescimento em altas temperaturas. Assim, as adaptações em altas temperaturas não são mais conservadas, não são agrupadas próximas umas das outras ou do sítio ativo do complexo e não são enriquecidas em domínios funcionais.

Em resumo, ficou claro que a dinâmica da adaptação laboratorial difere muito daquela da adaptação natural. Isso porque, como explicam os autores, “em experimentos de laboratório, as bactérias são frequentemente expostas a pressões seletivas relativamente simples, fortes e constantes. As pressões seletivas enfrentadas em ambientes mais naturais provavelmente são muito mais complexas, com vários fatores diferentes exercendo pressões sobre o meio ambiente”. simultaneamente contraditórios e/ou com pressões seletivas que mudam ao longo do tempo.

“Adaptações do tipo que surgem tão facilmente durante a evolução no laboratório podem não ser tão facilmente permitidas em ambientes naturais. frequência assim que as condições mudam”, acrescentaram.

Confira com artigo científico:

Artigo: A adaptação rápida geralmente ocorre por meio de mutações nas posições mais altamente conservadas da enzima central da RNA polimerase
Autores: Yasmin Cohen, Ruth Hershberg
Publicação: Genoma Biologia e Evolução
Vol.: 14, Edição 9
DOI: 10.1093/evac/evac105


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