En 1988, un microbiólogo de la universidad estatal de Michigan llamado Richard Lenski se propuso comprobar experimentalmente la teoría de la evolución. Para ello realizó el siguiente experimento. Utilizó a una cepa de la bacteria Escherichia coli, una bacteria que habita en nuestro intestino, e inoculó doce matraces o frascos que contenían un medio de cultivo pobre en nutrientes. En esas condiciones se conseguía que las bacterias se replicaran cada cuatro horas, lo que quiere decir que cada día pasaban seis generaciones en cada uno de los doce matraces. Es decir, cada día se comenzaba con el tatarabuelo y se terminaba con el nieto.

La población de bacterias se mantenía siempre creciendo mediante diluciones seriadas, sin importar que hubiera fines de semana, vacaciones, navidades, etc. Cuando habían transcurrido 500 generaciones, Lenski tomaba una muestra de cada uno de los matraces y las congelaba. De esa forma se estaba creando una especie de “registro fósil” en el congelador de su laboratorio.

Ya han pasado 25 años y por los matraces de Lenski han pasado 58.000 generaciones de bacterias. Para poner las cosas en perspectiva, si asumimos que una generación humana equivale a 20 años, 58.000 generaciones equivaldrían al transcurso de un millón ciento sesenta mil años. Es decir, es como si nos estuviéramos remontando a los primeros Homo antecesor que hollaron la Tierra.

 

El experimento empezó como algo muy barato y sencillo. Lenski pretendía que como mucho durase unos años. Lo que esperaba ver era que al principio las bacterias evolucionaran rápidamente, adaptándose a las condiciones impuestas. Una vez adaptadas esperaba que la evolución fuera más lenta hasta que dejaran de evolucionar llegando a un equilibrio, ya que se habrían adaptado perfectamente a las condiciones de crecimiento. Si esto se representara en un gráfico saldría una hipérbole.

Y lo cierto es que durante la primera década sucedió así. Lenski incluso empezó a pensar en abandonar el experimento, pero sus colegas le dijeron que ya había durado mucho y que le compensaba seguirlo, ya que seguramente le faltaba poco para alcanzar el estado de equilibrio. Pero entonces empezaron a suceder cosas muy curiosas, como por ejemplo que en uno de los matraces las bacterias desarrollaron la capacidad de poder comer el citrato que había presente en el medio de cultivo como agente amortiguador del pH. Era la primera vez que una bacteria como Escherichia coli era capaz de comer citrato, algo que sí pueden hacer otras especies de bacterias como por ejemplo Enterobacter o Klebsiella. Y la aparición de dicha capacidad metabólica daba pistas sobre cómo podrían generarse nuevas especies de seres vivos.

Evidentemente, Lenski y su grupo continuaron su experimento. 25 años después los números son muy llamativos. En la revista Science le han dedicado un largo comentario acompañado de una infografía (ver más abajo) cuyos datos son los siguientes: en junio de 2013 se alcanzaron las 58.000 generaciones y por los matraces habían pasado sobre 100 billones de bacterias. Se estima que ha costado 4 millones de dólares y que ha gastado 10.000 litros de cultivo. Se necesitan seis arcones de refrigeración para mantener las 4.000 muestras del “registro fósil”. Finalmente, ha generado más de 50 artículos en revistas de alto nivel. Y ahora se ha publicado uno más.

Como hemos dicho antes, se esperaba que el progreso evolutivo fuera como una hipérbole. Pero después de 58.000 generaciones y 25 años, lo que puede decir Lenski es que su hipótesis inicial estaba equivocada. Las bacterias no han dejado de evolucionar y no sólo no han llegado a un equilibrio evolutivo, es que nunca lo van a hacer. Resulta que la evolución sigue una cinética típica de una ley de la potencia. Es decir, la evolución siempre está creciendo. Lenski hace la siguiente analogía para explicarlo. Es como una montaña en la que al principio hay una cuesta empinada y luego llegas a una zona en la que la pendiente es muy suave pero siempre vas cuesta arriba. Y cuando crees que vas a llegar al final, resulta que sigues subiendo y esa cuesta no se acaba nunca.

 

¿Cómo sabe Lenski que las bacterias siguen evolucionando? Pues comparándolas con sus antepasados que están almacenados en el “registro fósil” del congelador del laboratorio. Lo único que tiene que hacer es descongelar al abuelo y compararlo con el nieto para ver quién es el que se reproduce más rápido cuando los enfrentas entre sí en las mismas condiciones. Y por sus resultados se ha encontrado que la mejora evolutiva de las nuevas generaciones bacterianas es bastante evidente. Las bacterias que comenzaron el experimento tienen un tiempo de generación de 60 minutos. En las mismas condiciones, sus descendientes tienen tiempos de generación de 40. Con el modelo de ley de potencia, Lenski asegura que a ese ritmo de cambio llegarán a tener un tiempo de generación de 20 minutos dentro de 1 millón de años.

Incluso se han encontrado con la evolución de una interacción. A los tres años de empezar el experimento se encontraron que en uno de los frascos aparecieron dos variantes de bacterias que en lugar de competir parece que interaccionan la una con la otra de tal manera que ambas sobreviven sin llegar a desplazar a la otra. En opinión de Christopher Marx, uno de los doctorandos de Lenski, lo que habían conseguido era una especie de “islas Galápagos” en el laboratorio, haciendo referencia a las famosas islas que inspiraron a Darwin su famosa teoría de la evolución.

Pero el trabajo de Lenski no se ha quedado solo en la microbiología. También tiene aplicaciones en el campo de la llamada “evolución digital”. El abordaje experimental es como sigue. Tenemos unos programas informáticos que simulan a seres vivos, y lo que se hace es que se les permite hacer una determinada operación compleja y solo aquellos programas que la hacen rápidamente se seleccionan. Cada vez que se seleccionan a esos programas tan rápidos se permite que haya una tasa de mutación. Generalmente esa mutación estropea el programa afectado, lo hace ir más lento o incluso no le permite funcionar correctamente. Pero en ocasiones el programa mutado mejora, ya que va más rápido o realiza la función de manera más efciente, con lo cual ese programa queda seleccionado en la siguiente tanda y el proceso vuelve a empezar. Los programas evolucionan y cada vez son mejores y más rápidos.

Es sorprendente la cantidad de cosas que aún pueden enseñarnos unos seres vivos en apariencia tan simples.

 

Bibliografía:

Revista Science: The man who bottled evolution. http://www.sciencemag.org/content/342/6160/790

Evolución genómica y adaptación: http://curiosidadesdelamicrobiologia.blogspot.com.es/2009/10/evolucion-genomica-y-adaptacion.html

Figura 1 realizada a partir de imágenes de la Wikipedia y del blog http://anitayarba.blogspot.es/1236243600/