Imagen de microscopía electrónica de barrido de la cabeza de una mosca de la oscuridad
Imagen de microscopía electrónica de barrido de la cabeza de una mosca de la oscuridad - Naoyuki Fuse, Kyoto University

El experimento de las moscas mutantes que dura 60 años

1.500 generaciones después, estos insectos han sufrido cambios genéticos que les permiten adaptarse a la vida en la oscuridad

MADRIDActualizado:

Este es uno de esos experimentos científicos que resultan tan fascinantes porque se prolongan mucho en el tiempo y afectan a más de mil generaciones... De moscas, claro. El 11 de noviembre de 1954, el investigador Syuiti Mori apagó las luces de su laboratorio a un pequeño grupo de moscas de la fruta (Drosophila melanogaster). Desde entonces, se mantuvieron en constante oscuridad. 62 años después, los descendientes de esos insectos están perfectamente adaptados a la vida sin luz. La variedad, conocida como «moscas de la oscuridad», se las arregla mucho mejor que sus primos silvestres cuando viven juntos a oscuras. Esta diferencia competitiva ha permitido a un equipo de investigadores japoneses identificar las regiones genómicas que contribuyen a la adaptación de esta mosca a la penumbra.

El experimento de la mosca de la oscuridad es el más largo sobre la evolución en el que los científicos siguen una población a lo largo de muchas generaciones. También es el primero que analiza la evolución del genoma en un organismo multicelular adaptado a una condición definida en laboratorio.

Para mantenerlas lejos de la luz, las moscas se criaron en viales guardados en una vasija grande con el interior pintado de negro y cubierta con una tela. Cuando los viales y los alimentos debían ser cambiados, los investigadores mantenían a las moscas en la oscuridad total, y utilizaban una luz roja débil para comprobar su trabajo. Las moscas de la fruta no pueden ver esta luz, porque la especie carece de las proteínas receptoras de luz que absorben longitudes de onda roja.

Cuando se retiró Mori, pasó sus preciosas poblaciones de moscas a sus colegas de la Universidad de Kyoto, que las han mantenido de forma continua sin luz hasta nuestros días, durante más de 1.500 generaciones. En términos humanos, eso sería como mantener generaciones de nuestros antepasados en la oscuridad durante 30.000 años.

Las actuales moscas de la oscuridad parecen casi idénticas a las D. melanogaster normales, pero hay sutiles diferncias. Por ejemplo, los individuos muestran más movimiento en respuesta a una exposición repentina a la luz, incluso después de pasar una generación en los ciclos normales de día-noche. También son más sensibles a ciertos olores y tienen cerdas más largas en la cabeza, que son órganos sensoriales con una utilidad similar a la de los bigotes de un gato. De igual forma, esta variedad produce más descendencia cuando se mantiene en la oscuridad constante que en los ciclos alternos de luz-oscuridad.

Ventaja en la reproducción

Los investigadores también compararon el comportamiento de las moscas de la oscuridad con sus compañeras silvestres. Al hacerlas convivir en un ambiente en penumbra, lo que les permitía aparearse al azar, vieron que las de la oscuridad tienen una ventaja competitiva en la reproducción, posiblemente debido a diferencias en la señalización de feromonas cuando las moscas seleccionan a sus compañeras o por los ritmos circadianos alterados de los comportamientos de acoplamiento o de sueño.

Para conocer qué genes son responsables en la adaptación a la oscuridad, los investigadores iniciaron un nuevo experimento. Primero criaron moscas de la oscuridad y normales en colonias mixtas, permitiendo que los dos tipos se cruzaran libremente durante 49 generaciones. Estas colonias se mantuvieron en constante oscuridad y se compararon con las colonias de control con ciclos normales de luz-oscuridad de 24 horas.

Con cada generación, las moscas que produjeron la mayor descendencia contribuyeron con más genes a la colonia en su conjunto. A medida que los genomas de los dos tipos de mosca se mezclaban, los genes responsables de las adaptaciones únicas de las moscas de la oscuridad deberían ser más comunes en la colonia mantenida a oscuras. Para encontrar esos genes, el equipo secuenció el genoma de las moscas al principio y al final del experimento y buscó variantes genéticas originarias de las moscas de la oscuridad que se hicieran más comunes sólo bajo la falta de luz.

Genes distintivos

Tales variantes se encuentran en 28 regiones del genoma de la mosca de la oscuridad. A partir de estas regiones, los investigadores redujeron el número de candidatos a 84 genes. Entre estos candidatos están los genes probablemente asociados con rasgos de adaptación a la oscuridad, como genes que codifican receptores químicos, genes implicados en la síntesis de feromonas, la formación de recuerdos de olor, y los ritmos circadianos.

«Vamos a tener pronto la posibilidad de probar mi experimento soñado: Utilizar la tecnología de edición del genoma para introducir mutaciones definidas en el tipo silvestre para tratar de reproducir los rasgos de la mosca de la oscuridad. Esto nos daría un perfil molecular preciso de este notable ejemplo de la evolución en el laboratorio», dice el líder del estudio, Naoyuki Fuse, de la Universidad de Kyoto.