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Un legendario experimento que comenzó en 1988 sugiere que la evolución es predecible

La paciencia de un científico, que ha cultivado 75.000 generaciones de bacterias durante 35 años, ha permitido descubrir que es posible anticipar transformaciones en los seres vivos

El biólogo evolutivo Alejandro Couce, en el Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas de la Universidad Politécnica de Madrid.
El biólogo evolutivo Alejandro Couce, en el Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas de la Universidad Politécnica de Madrid.Álvaro García
Manuel Ansede

Los fanáticos convencidos de que un dios creó el mundo tal como es —los llamados creacionistas— han atacado con saña a Richard Lenski. Este biólogo estadounidense inició en 1988 uno de los experimentos más audaces de la historia. Comenzó a cultivar 12 poblaciones de bacterias idénticas en recipientes independientes, para contemplar en directo su evolución. El proyecto iba a durar unos meses, pero sus resultados fueron tan asombrosos que el equipo de Lenski, de la Universidad Estatal de Míchigan, lleva ya más de 35 años cuidando a sus microbios día a día. Van unas 75.000 generaciones, el equivalente a ver la transformación del linaje humano durante más de un millón y medio de años. El biólogo español Alejandro Couce y sus colegas se han sumergido ahora en el micromundo de Lenski y han llegado a una conclusión extraordinaria: “La evolución puede ser predecible a corto plazo”.

Couce, nacido en el pueblo coruñés de Irixoa hace 42 años, cita un célebre experimento mental propuesto por el paleontólogo Stephen Jay Gould en su libro La vida maravillosa, de 1989. Si se pudiese rebobinar cientos de millones de años lo ocurrido sobre la faz de la Tierra y volver a empezar, ¿pasaría lo mismo? ¿Surgirían de nuevo seres bípedos inteligentes capaces de escribir El Quijote? ¿Aparecerían jirafas y mariposas? La gran pregunta de Gould era si la evolución depende del azar o está determinada.

El trabajo de Lenski desde 1988 ha sido titánico. La bacteria cultivada es la Escherichia coli, presente en los intestinos humanos. En un solo día viven casi siete generaciones. Los científicos tienen que cambiar cada jornada su medio de cultivo, ya sea festivo, fin de semana o vacaciones de verano. Las 12 poblaciones han vivido todo este tiempo básicamente de agua, sales y glucosa, pero el resultado es sorprendentemente diferente en los 12 recipientes. En la generación 31.500, una de las colonias aprendió a alimentarse de citrato de sodio, uno de los ingredientes de su medio de cultivo, hasta entonces repudiado por este tipo de bacterias. De facto, apareció una nueva especie, pero solo en uno de los 12 frascos.

Lenski ha guardado pacientemente muestras congeladas de sus bacterias cada 500 generaciones. En sus cámaras frigoríficas es posible explorar qué ha ocurrido desde 1988 y algo incluso más ambicioso y casi filosófico: analizar si todo pudo transcurrir de otra manera. Couce, de la Universidad Politécnica de Madrid, explica que su equipo pidió a Lenski microbios de diferentes generaciones, con el fin de descongelarlos, multiplicarlos y probar en ellos cientos de miles de mutaciones, una a una, para analizar el efecto de cada una de ellas.

El biólogo Richard Lenski (derecha) y su colega Zachary Blount, ante cientos de placas de laboratorio empleadas para cultivar bacterias.
El biólogo Richard Lenski (derecha) y su colega Zachary Blount, ante cientos de placas de laboratorio empleadas para cultivar bacterias.Brian Baer / Universidad Estatal de Míchigan

“Si retrocedes 75.000 generaciones humanas hasta hace 1,5 millones de años, todavía no existían los Homo sapiens. Lo que hemos hecho sería como coger un Homo erectus, hacer todas las mutaciones posibles en todos sus genes y preguntarte si esas mutaciones van a dar lugar a un neandertal, al Homo antecessor de Atapuerca o al Homo sapiens”, señala Couce. Su equipo, afirma, ha sido capaz de predecir “hasta el 75% de los primeros pasos adaptativos” de las bacterias. Sus resultados se publican este jueves en la revista Science, avanzadilla de la mejor ciencia mundial.

El propio Lenski, coautor del nuevo estudio, es cauteloso. Su experimento ha mantenido unas mismas condiciones, totalmente controladas, desde 1988, día a día, algo muy diferente a lo que ocurre en el planeta Tierra, sometido a cambios climáticos, meteoritos, llamaradas solares y una cantidad inimaginable de interacciones entre seres vivos. “Estoy emocionado por estos nuevos resultados, pero la ciencia todavía está lejos de poder predecir la evolución en el vasto y complejo mundo natural. En cualquier caso, así es como suele funcionar la ciencia: avanzando gradualmente, no resolviendo todo de una vez”, opina Lenski, que participó en la investigación de los ataques con carbunco —el mal llamado ántrax— tras los atentados del 11 de septiembre de 2001 en Estados Unidos.

El enigma de Gould, probablemente, jamás tendrá respuesta. “Estos nuevos datos, así como otros hallazgos del experimento que comencé en 1988, muestran que, incluso con estas sencillas condiciones, la evolución produce una mezcla rica y fascinante de lo predecible y lo impredecible. Sospecho que lo mismo ocurre cuando la evolución se amplía a la gran escala planetaria en la que pensaba Gould”, expone Lenski.

Las 12 poblaciones de bacterias cultivadas por el equipo de Richard Lenski, en una imagen tomada el 25 de junio de 2008.
Las 12 poblaciones de bacterias cultivadas por el equipo de Richard Lenski, en una imagen tomada el 25 de junio de 2008.Brian Baer y Neerja Hajela

Couce explica que su equipo ha aplicado las nuevas técnicas de ingeniería genética masiva al denominado Experimento de Evolución a Largo Plazo. El biólogo español cree que sus resultados permiten “soñar” con hacer predicciones concretas sobre la evolución de patógenos y plagas, como ya se hace con el clima. “Este trabajo abre la puerta a predecir qué es importante para que un nuevo virus salte del pangolín y se adapte al humano”, celebra.

La microbióloga Sara Hernando Amado alaba la “brillante idea” de Alejandro Couce y sus colegas. “No solo plantean una de las preguntas más interesantes que pueden hacerse en biología —si es posible predecir la evolución—, sino que nos lleva a una cuestión clave para resolver uno de los mayores retos sanitarios a los que nos enfrentamos: ¿Es posible predecir la aparición de resistencia a antibióticos en bacterias patógenas?”, apunta la investigadora, del Centro Nacional de Biotecnología, en Madrid. “Disponemos de una herramienta, el conocimiento evolutivo, que nos puede permitir frenar o ralentizar la emergencia de resistencia asociada al uso de antibióticos, simplemente escogiéndolos mejor”, destaca Hernando Amado.

El microbiólogo Jerónimo Rodríguez Beltrán también aplaude el nuevo estudio, en el que no ha participado. “Demuestra que, al menos en el laboratorio, la evolución es hasta cierto punto predecible. Siempre que las condiciones permanezcan constantes, la cinta de la vida reproduciría la misma canción. Al menos los primeros acordes”, apunta el investigador, del Instituto Ramón y Cajal de Investigación Sanitaria, en Madrid. “Es un descubrimiento tremendamente importante, porque abre la puerta a predecir la evolución bacteriana, lo cual tiene aplicaciones en campos tan dispares como la biotecnología, donde las bacterias se usan para producir compuestos de interés, o la medicina, en el que las bacterias resistentes a los antibióticos están alcanzando una prevalencia alarmante”, añade.

Un informe elaborado para el Gobierno británico alertó en 2016 de que los microbios resistentes a los fármacos —sobre todo las bacterias— ya mataban a 700.000 personas cada año en el mundo. Según el documento, los fallecimientos por esta causa pueden alcanzar los 10 millones en 2050, más que los provocados por el cáncer. Rodríguez Beltrán recalca que los nuevos datos son válidos solo para bacterias que no intercambian material genético entre sí, un fenómeno muy frecuente en otros microbios y que está detrás de la diseminación de la resistencia a los antibióticos. El microbiólogo, no obstante, es optimista: “Los resultados de este trabajo son un espaldarazo a los científicos que estamos intentando predecir la aparición de bacterias multirresistentes: nos dice que es posible. Que hay luz al final del túnel”.

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Sobre la firma

Manuel Ansede
Manuel Ansede es periodista científico y antes fue médico de animales. Es cofundador de Materia, la sección de Ciencia de EL PAÍS. Licenciado en Veterinaria en la Universidad Complutense de Madrid, hizo el Máster en Periodismo y Comunicación de la Ciencia, Tecnología, Medioambiente y Salud en la Universidad Carlos III

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