58,046 moscas de la fruta arrojan luz sobre 100 años de edad evolutiva pregunta

¿Por qué algunas relaciones de forma y tamaño del cuerpo se mantienen constantes durante millones de años?

Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología

Los investigadores de Noruega y Florida fueron capaces de cambiar la relación fundamental entre el tamaño y la redondez de moscas de la fruta en 26 generaciones – pero la selección natural tuvieron mucho menos tiempo … ver más

Crédito: David Hole, Florida State University

En todo el mundo natural, la forma, la fisiología y el comportamiento están fuertemente relacionadas con el tamaño de los organismos.

Estas relaciones se encuentran tanto dentro de las especies y entre las especies, y con frecuencia se mantienen sin cambios en las especies separadas por millones de años. Por ejemplo, los corazones de las especies pequeñas golpearon mucho más rápido que las de especies de gran tamaño, y las astas de ciervo de especies pequeñas son más pequeñas, en relación con el tamaño corporal, en comparación con astas de especies de gran tamaño.

A veces, estas relaciones son tan fuertes que se considera que son las leyes de la naturaleza, tanto es así que las generaciones de biólogos lo largo de los últimos 100 años se han preguntado si o no estas relaciones pueden ser modificados por la selección natural.

En un artículo publicado esta semana en theProceedings de la Academia Nacional de Sciencesof los Estados Unidos (PNAS), los investigadores de la Universidad Noruega de Ciencia y el Centro de Tecnología para la biodiversidad Dinámica (CDB), el Centro para la evolutiva y Síntesis Ecológica de la Universidad de Oslo y la Universidad del Estado de Florida ahora dicen que la respuesta a esta pregunta es sí (en principio), pero no (en la práctica).

“Nuestros resultados sugieren que estos rasgos pueden evolucionar, pero cambiando estas relaciones crean efectos secundarios perjudiciales para el organismo. Por lo tanto, la evolución por selección natural se verá fuertemente limitada, al menos en escalas de tiempo más cortos de menos de un millón de años “, dijeron los investigadores.

Los investigadores tuvieron ayuda a explorar esta cuestión desde 58,046 moscas de la fruta (Drosophila melanogaster) en un experimento en el que las moscas fueron criadas deliberadamente para tener relaciones entre la forma del ala y el tamaño que normalmente no se vea en la naturaleza.

“En tan sólo 26 generaciones, hemos conseguido crear relaciones entre la forma y el tamaño de las alas de la mosca que eran más extremas que las que resultan de más de 50 millones de años de evolución”, dice Geir H. Bolstad, un antiguo compañero postdoctoral en el CDB, y ahora un investigador en el Instituto Noruego para la Investigación de la Naturaleza (NINA) quien también es el autor principal de thePNASpaper.

Sin embargo, cuando los investigadores se taparon los esfuerzos de reproducción artificial y dejar que la naturaleza siga su curso, la relación entre la forma y el tamaño volvió a la normalidad en sólo 15 generaciones.

En otras palabras, muchas generaciones de selección artificial se revirtieron rápidamente cuando la propia selección natural quedaba decidir qué características eran las mejores para las moscas. Para entender por qué esto es así requiere una explicación más detallada.

La ley natural: Las pequeñas alas son más redondo

En las moscas, las pequeñas alas son normalmente más redonda que las grandes alas. Esta relación entre la redondez y tamaño es muy consistente, y se ha mantenido más o menos cierto lo largo de más de 50 millones de años de evolución.

Sin embargo, mediante la cría artificial, el equipo de investigación logró cambiar esta relación en sólo 26 generaciones.

“Hemos conseguido criar selectivamente las moscas de modo que las grandes alas eran más redondos que pequeñas alas, sino todo lo contrario, para que las pequeñas bandas eran incluso más redondo y las grandes alas aún más alargada de lo esperado en comparación con la población normal”, dijo Bolstad.

Esto significa que las proporciones entre los diversos rasgos cambian sistemáticamente de diferentes maneras, como si no hubiera dedos más largos en las manos más pequeñas que en las manos grandes.

Pero cuando los investigadores se taparon los esfuerzos de reproducción artificial, la relación entre el tamaño y la redondez de las alas de las moscas volvió a la normalidad en sólo 15 generaciones.

Lo más sorprendente, en las moscas, donde los investigadores habían en gran medida la forma del ala modificados por selección artificial, pero sin afectar a la relación entre la forma y el tamaño del ala, no hubo tal retorno al punto de partida.

En la naturaleza, la forma y el tamaño de un ala son importantes para la aerodinámica. En un laboratorio, sin embargo, siendo aerodinámica no es crítica para la supervivencia de una mosca.

“La razón por la que la relación entre el tamaño y la redondez regresó al punto de partida es probablemente porque se seleccionaron genes que también afectaron negativamente a otras características,” dijo Bolstad.

La selección natural por lo que “corrige” los cambios que los investigadores habían creado a través de la cría artificial. Al cabo de sólo relativamente pocas generaciones para hacer estas correcciones ya que las características negativas que resultaron de la cría artificial moscas ponen en desventaja en la competencia para reproducirse.

Esto es consistente con una teoría biológica fundamental que los procesos de desarrollo básicas en un organismo están relacionados con muchas otras propiedades, debido a que los mismos genes afectan a un número de propiedades.

relaciones alométricas, tales como la relación entre el tamaño y la forma del ala en las moscas, se considera que son el resultado de tal desarrollo fundamental.

Por esa razón, los investigadores esperan selección artificial para tener efectos negativos sobre las características esenciales del organismo.

“De hecho, esto puede ser una parte importante de la explicación de por qué algunas propiedades y relaciones se mantienen sin cambios durante millones de años de evolución”, dijo Bolstad.

“Este proyecto ha sido una maravillosa colaboración entre varias instituciones de investigación en los que hemos hecho un importante avance en los procesos que limitan la comprensión de la evolución. Nuestros resultados responden a varias de nuestras preguntas iniciales, pero también plantean nuevas preguntas sobre el desarrollo y la selección “, dijo Christophe P & # 233; labon, profesor de biología evolutiva de la Universidad Noruega de la Ciencia y la Tecnología, que fue jefe de proyecto en el CDB.

El experimento no proporciona la respuesta definitiva a la cuestión de qué límites evolución, según los investigadores, que estudiaron porque sólo un rasgo de un organismo, y debe llevarse a cabo para determinar si los hallazgos se pueden aplicar de forma más general la investigación adicional.

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