Tres mutaciones, tres

Los pobrecitos creacionistas no saben por dónde les caen los palos. ¿Quieren leer la historia de un tipo con paciencia? Pues lean, lean:

One of the most important experiments in evolution is going on right now in a laboratory in Michigan State University. A dozen flasks full of E. coli are sloshing around on a gently rocking table. The bacteria in those flasks has been evolving since 1988–for over 44,000 generations. And because they’ve been so carefully observed all that time, they’ve revealed some important lessons about how evolution works.

The experiment was launched by MSU biologist Richard Lenski. I wrote about Lenski’s work last year in the New York Times, and in more detail my new book Microcosm. Lenski started off with a single microbe. It divided a few times into identical clones, from which Lenski started 12 colonies. He kept each of these 12 lines in its own flask. Each day he and his colleagues provided the bacteria with a little glucose, which was gobbled up by the afternoon. The next morning, the scientists took a small sample from each flask and put it in a new one with fresh glucose. And on and on and on, for 20 years and running.

Based on what scientists already knew about evolution, Lenski expected that the bacteria would experience natural selection in their new environment. In each generation, some of the microbes would mutate. Most of the mutations would be harmful, killing the bacteria or making them grow more slowly. Others would be beneficial allowing them to breed faster in their new environment. They would gradually dominate the population, only to be replaced when a new mutation arose to produce an even fitter sort of microbe.

El diseño del experimento es genial: cada 500 generaciones, se congelaban muestras para poder rebobinar si fuese preciso. Para la chicha, les paso con el viejo PZ:

These bacteria have been raised in a constant environment, one which is somewhat less than ideal: they’ve been fed on small quantities of glucose, and nothing but glucose, in a lean regimen that has encouraged selection for somewhat different properties than you’ll find in your gut, one of the normal habitats of E. coli. They have evolved, and even have distinctive morphological characters, and many of their properties are consistent from population to population. There is one property that would be useful for the bacteria, but that has evolved in only one of the 12 populations: the ability to use citrate as a carbon source. There’s plenty of citrate in the medium, and it would be a bit of a coup for any bacterium to acquire the ability to take up and metabolize it, but it just hasn’t happened as often as might be hoped…except in one of the 12 populations, which around the 33,000th generation, suddenly expanded its stable population size by exploiting citrate in its environment.

How did that happen? As the abstract states, they were testing two alternatives. In one, the new ability is purely the product of an extremely rare mutation, some unlikely combination of events that gave a fortunate individual in this population the ability to take up and use citrate. If this were the case, and we rewound the tape of E. coli history back to before the mutation arose, and allowed it to play forward again, we’d expect no enhanced likelihood of a repeat performance — it’s just like the other 11 populations. The other alternative is that the population had some prior enabling characteristic, some quirk in its genome that didn’t really affect survival in one way or another, but that, in combination with some other ordinary mutation of ordinary probability, could predispose the population to acquire the useful citrate characteristic. In this case, rewinding the tape of life back to before the appearance of the ability, and re-running it forward, would show an increased frequency of reappearance of the ability. Furthermore, by running the tape back further still, they can identify when the enabling change in the population first arose.

The citrate+ trait was first observed in the population called Ara-3 at roughly generation 33,000. By looking back at the frozen populations, they determined that the initial mutation that enabled growth on citrate actually appeared sometime between generation 31,000 and generation 35,000. These early generations were not as efficient at growing on citrate, so another mutation is thought to have occurred around generation 33,000 that allowed much more rapid growth. E. coli from generations prior to 31,000 had no significant, detectable ability to grow on citrate.

So they pushed it back further, by taking samples from earlier generations and allowing them to replicate again, replaying history. If the citrate mutation was a rare, unique mutation, they wouldn’t expect to see the novel trait arise again. What they saw, though, was that the bacteria sampled after the 20,000th generation re-evolved the citrate capability with a greater frequency — there is something that arose around generation 20,000 in the Ara-3 population that did not make them citrate+, but did make it easier for subsequent generations to evolve citrate+, confirming their hypothesis of a historical contingency.

This is the lesson: the likelihood of certain mutations arising is strongly affected by historical contingencies — different populations will have different probabilities of producing a particular trait. There were at least 3 events in the history of this one population of E. coli that enabled growth on citrate. The first was an enabling variation at around generation 20,000; the second was an initial mutation that actually allowed slow citrate uptake at around generation 31,000; and the third was a refinement at generation 33,000 that made the bacteria grow much better on citrate. Note: 3 mutations had to occur to produce the visibly better growing citrate+ population.

Tres mutaciones, tres, tuvieron que ocurrir para que este efecto tuviese lugar. Tras muchas mutaciones dañinas que mataban individuos u ocasionaban que creciesen y se reprodujesen de forma más lenta, una de las colonias desarrolló encadenó una serie de ellas que le permitió extraer alimento de un material del que antes no podía hacerlo. Que es, ni más ni menos, algo llamado evolución. Y además ahora se sabe que la probabilidad de que una determinada mutación ocurra depende en gran medida de las anteriores.

DeliciousTumblrTuentiShare
Esta entrada fue publicada en Ciencia. Guarda el enlace permanente.

31 respuestas a Tres mutaciones, tres

  1. Elric dijo:

    Aunque te sigo habitualmente (algo hay que hacer en el trabajo), te aseguro que este es uno de los post mas interesantes que he leído.
    Seguiremos aquí cada dia!

  2. Hobbes dijo:

    Es mentira: ese experimento está manipulado. O acaso teneis pruebas de que no sea así?
    Los ‘científicos’ progres no parais de exigirle a los demás pruebas, demostraciones, comprobaciones… pero luego en la práctica sois incapaces de darlas y os tragais dobladas todas aquellas que os meten las empresas.

  3. Sanni dijo:

    Es mentira: ese experimento está manipulado. O acaso teneis pruebas de que no sea así?
    Los ‘científicos’ progres no parais de exigirle a los demás pruebas, demostraciones, comprobaciones… pero luego en la práctica sois incapaces de darlas y os tragais dobladas todas aquellas que os meten las empresas.

  4. Jorge dijo:

    ¡Qué bueno el experimento! Menuda paciencia la de este científico.
    Gracias por dar a conocer estos artículos a los que no solemos leer tanta ciencia.
    Saludos

  5. Héctor dijo:

    En este vídeo muestran como se puede crear un reloj con evolución en el mundo de Matlab:
    [en] http://youtube.com/watch?v=mcAq9bmCeR0

    El programa es un algoritmo genético para crear relojes a partir de ruedas dentadas, varillas y muelles, la selección natural se hacia con la capacidad de medir el tiempo. Despues de miles de generaciones se conseguia un reloj con segundero, minutero y hora.

  6. JC dijo:

    Es que no lo veis? Fue Dios el que quiso que extrayeran el citrato de la atmósfera! Ja! A ver como negáis eso ahora.

  7. gfunho dijo:

    René!!!

    Dónde estás, Rene?????

    :P

  8. nushh dijo:

    Cuánto dinero malgastado en pseudo-experimentos, qué vergüenza. Este buen hombre lo dice mejor:

    No sé si llorar o simplemente reír por la cantidad de disparates que inventan los ateos con tal de intentar sacar a Dios del escenario del origen del universo y la vida. Es tan fenomenal el esfuerzo que hacen y el descomunal desgaste de energía, que terminan haciendo el ridículo.

  9. Y es a esto a lo que nos referimos cuando decimos que la evolución es una teoría, en su significado científico. Una teoría que lleva exponiéndose durante décadas a experimentos que ponen a prueba sus tesis, incluso si los experimentos se ponen en marcha mucho después de que se formulase la teoría. Basta con formular un experimento que ponga a prueba alguno de los pilares de la teoría, en este caso que la evolución se producirá de forma natural y mediante incrementos graduales (climbing mount improbable). Durante décadas todos los que no creen en el darwinismo han tenido todo el tiempo del mundo para montar experimentos como estos que pusiesen en duda los fundamentos de la teoría, en lugar de dedicarse a apelar a la incredulidad y a sus creencias religiosas. Seguiremos esperando.

  10. Maduixa dijo:

    Y que a pesar de un experimento tan claro, todavía tengan valor los creacionistas de negar lo innegable…que pena, y cuanta ceguera voluntaria!!

  11. Sonicando dijo:

    Muy bueno el artículo y también el experimento.

    Ejemplos de evolución a nivel molecular hay muchísimos. Y de hecho confiamos en ellos para hacer determinadas cosas.

    Yo trabajo con virus atenuados, es decir, virus que no son patogénicos. ¿sabes como se generan? Creciéndolos una y otra vez en células en cultivo.
    Los virus tienen tantos genes para reproducirse como para evadir la respuesta inmune.
    Puesto que en cultivo no hay sistema inmune, las mutaciones en genes implicados en defenderse del sistema inmune no tienen ninguna desventaja, por lo que se acumulan. Sin embargo los que tienen mutaciones en genes implicados en replicación no se selecciónan.

    Al cabo de muchos muchos pases los virus se quedan sin genes viables para defenderse del sistema inmune. Cuando los inyectas en un animal no pueden defenderse y por eso no son patogénicos.

    Ahora podemos usarlos para terapia génica, vacunas…

  12. El típico experimento creacionista, disponible en youtube, es a un evangélico diciendo que nadie ha visto cómo surge vida espontáneamente en los frascos de mantequilla de cacahuete ni de mermelada, así que la evolución está refutada. Eso, o que la banana se ve claramente que está diseñada para la mano del hombre.

    Vamos, lo que se dice Ciencia con mayúsculas.

    Lo de Hobbes mola: decir la misma parida con dos nicks diferentes. Si cuando se es torpe, se es torpe. Mueve a la ternura, la verdad.

  13. Jeau dijo:

    Ese experimento viola la 3ª Ley de la Termodinámica y, por tanto, no es válido. No es más que un Artículo Bonito (AB). Preguntad a René, él os abrirá los ojos. xDD

  14. txarlie dijo:

    #12 Yo sigo pensando que hobbes no es un troll de verdad, es demasiado ridículo, aunque claro, al final la realidad siempre supera la ficción.

    Sobre el experimento genial, eso si, los que no han querido ver los experimentos anteriores tampoco querrán ver este.

  15. “los que no han querido ver los experimentos anteriores tampoco querrán ver este”

    Efectivamente. Y tampoco van dirigidos estos experimentos a convencerles. Lo cual me parece bien, porque está claro que la ciencia tiene que seguir su camino sin pararse a esperar, ni a intentar razonar con aquellos que se quedan atrás porque no les gusta lo que se descubre. Aunque de la misma forma me parece un error adoptar esa falsa postura imparcial en la que no se entra a discutir el creacionismo, ni cualquier otra forma pseudocientífica de legitimar la religión, con la excusa de que hay que dejarle “su espacio” a ésta última. Porque estamos viendo que eso lleva a meter (o dejar) en las escuelas cosas que no deben estar en las escuelas, y el resultado es que las nuevas generaciones vuelven a educarse con un cacao en la cabeza monumental, cuando a estas alturas todas esas cosas están más que claras en el mundo científico.

  16. gromenawer dijo:

    Hay una conferencia creacionista en la expo de Zaragoza a la cual, si no me pilla turno de guardia, voy a intentar ir. Me llevo recopilaciones como estas para encadenar OWND! a los conferenciantes y a ver si alguien lo cuelga en youtube.

  17. Daniel dijo:

    Jeau, se ve que René se repitió poco porque no te quedó claro: ¡era la 2ª! :-P Vamos, que ni siquiera llegas a ser Generación Copy-Paste (GCP) porque alteras las cosas al copiar. ¿O será que ha mutado en el portapapeles? X-DDDD

    ¡René, vuelve! :D

  18. ¿La 2ª Ley? ¿Qué coño tiene que ver el tocino con la entropía?

  19. Daniel dijo:

    Eso hay que [volver a] preguntárselo a René, que era el que podía demostrar que la evolución no existía por la 2ª ley de la termodinámica. Lo malo se que no lo hizo y nos lo dejó como deberes para casa. XDDD

  20. Parece que los creacionistas se hacen un lío (o hacen que se hacen un lío) con lo que significa un sistema cerrado, y según ellos se viola le segunda ley de la termodinámica porque en la evolución se genera orden y organismos más complejos. Bah, ni caso. Al fin y al cabo, ya puestos a hablar de leyes físicas que no se cumplen (y estas de verdad) podríamos empezar por ese ser omnipotente y omnipresente al que ellos suelen atribuir todo lo que no saben (o no quieren) explicar.

  21. La creación ex nihilo, me da la impresión, viola la ley de conservación de la energía.

  22. Maduixa dijo:

    ¿Que los creacionistas usan la segunda ley de la termodinámica como prueba de que la evolución no existe? madre mía, como degenera el tema !! para empezar (y en realidad para finalizar), la termodinámica es una disciplina que estudia sistemas en equilibrio, y los organismos vivos son sistemas abiertos a los que sencillamente no se les puede aplicar este razonamiento. Además, no hay que olvidar que el orden y la complejidad son cosas distintas, y habría que ver cómo miden la entropía en un ser vivo…

  23. Daniel dijo:

    Maduixa, ni te imaginas la de veces que tratamos de explicarle eso al tipo al que nos estamos refiriendo, que se puso cansino, cansino, en un debate sobre el mismo tema que se suscitó hace meses en este mismo blog, creo que se titulaba «lo que los creacionistas no sabían», por si tienes curiosidad. ;)

  24. fabel dijo:

    La evolución funcionaba muy bien y con ella se llegó hasta el Homo Sapiens, pero hace tiempo no aplica al ser humano. Estamos atrapados en una paradoja moral basada en la igualdad opuesta a la selección natural. Evolución es discriminación y creo que la humanidad se estancará e involucionará hasta que se acepten como moralmente validos ciertos patrones de discriminación que afecten a la procreación. Mentalidad de colmena o similar que busque el bien común por encima del individual y potencie la evolución. Gattaca plantea una situación de ese estílo pero en una sociedad que ha permitido que la discriminación genética se convierta en una realidad. No obstante vendemos una sociedad igualitaria que obviamente todos sabemos que no lo es, así que no creo que políticas destinadas a favorecer la evolución no puedan ser aceptadas en un futuro tal vez no muy lejano. En cualquier caso sin evolución estamos condenados a la idiocracia y a que cada vez más necios nos hablen de Dios.

  25. RinzeWind dijo:

    He de reconocer que lo de Hobbes ha estado muy, pero que muy bien :D

  26. Pingback: University Update - Michigan State University - Tres mutaciones, tres

  27. JOSE LUIS dijo:

    Para demostración de paciencia y fe las de aquel criador de pavos turco que en cuanto nacían les ponía a los pavitos en la cabeza un turbantito, con la esperanza de que a la larga se incubase una generación de pavos con turbante.
    Ah! Es intolerante que en los comentarios no se citen las fuentes. En este blog se está promoviendo la intoxicación de la red. Vamos de cabeza al caos de la comunicación.

  28. Jeau dijo:

    #17 Daniel, ¡me cachis en la mar salá! ¡Tienes razón! Ahora mismo saco mi cuaderno de ejercicios creacionistas para torpes y lo repito 100 veces. ¡Gracias por tu corrección! ;-)

  29. Maduixa dijo:

    joe, Rinzewind, los de la Universidad de Michigan te han puesto en su página web de noticias sobre ellos mismos… :-)

  30. Ruben dijo:

    Lo siento, tengo que decirlo… a ver, que lo hagan en siete días, a ver

  31. Ruben dijo:

    (se entendió que era un chiste, ¿no?)