Tres especies de pulgas de agua co-evolucionan al mismo tiempo que un parásito que las infecta
Los anfitriones y sus parásitos compiten constantemente. Gracias a la diversidad genética, el anfitrión puede cambiar de tal manera que la infección ya no sea posible. Sin embargo, el parásito se adapta rápidamente y el juego comienza de nuevo.
En biología evolutiva, esto también se denomina "Hipótesis de la Reina Roja", en honor al personaje del libro Alicia en el país de las maravillas que sigue corriendo sin llegar a ninguna parte.
Estos procesos pueden ocurrir sin interrupción durante muchos millones de años, como informa ahora un grupo de investigación del Departamento de Ciencias Ambientales de la Universidad de Basilea. Se trata de un período mucho más largo de lo que se creía. Para el estudio, el equipo dirigido por el profesor Dieter Ebert comparó el material genético de pulgas de agua de tamaño milimétrico infectadas por una bacteria parasitaria.
El parásito penetra en el intestino de la pulga de agua, donde se adhiere a la capa de moco. La pulga de agua puede defenderse de la infección modificando las moléculas que se encuentran fijadas en la superficie de este moco. El parásito adapta entonces su propia superficie a la estructura alterada del moco y vuelve a tomar la delantera durante un breve período. Este proceso de coevolución garantiza que en la pulga de agua se conserven siempre múltiples variantes genéticas de las moléculas de superficie sin que ninguna prevalezca.
Mirando aún más profundamente en el pasado
Hasta ahora, los investigadores han podido rastrear esta coevolución entre la pulga de agua y el parásito hasta antes de la última edad de hielo, hace unos 100.000 años.
"Ahora hemos dado otro gran paso adelante y hemos podido demostrar que el proceso se remonta al menos a 15 millones, tal vez incluso a 70 millones de años", afirma el profesor Ebert. Lo que es particularmente sorprendente es que este proceso se llevó a cabo sin interrupción, a pesar de que las condiciones de vida en la Tierra han cambiado drásticamente varias veces durante este período.
"No estamos hablando de una diferencia de temperatura de uno o dos grados, sino de fluctuaciones de más de 10 grados, incluyendo múltiples edades de hielo". El proceso podría incluso haber sobrevivido al impacto del meteorito al que se atribuye la extinción de los dinosaurios.
Imagen derecha: Fenotipos de infección de D. magna (a), D. similis (b) y D. sinensis (c). A la derecha se muestran animales infectados con P. ramosa, mientras que a la izquierda se muestran animales sanos. El cuerpo de los anfitriones infectados se vuelve opaco. La bacteria castra al huésped, lo que se reconoce por la ausencia de huevos en la cámara de cría.
El equipo de investigación utilizó tres diferentes especies de pulgas de agua recolectadas de poblaciones naturales en América del Norte, África, Europa y Asia. El análisis filogenético demostró que estas especies se separaron hace al menos 15 millones de años. Sin embargo, todas eran susceptibles a la misma bacteria parásita.
Los investigadores encontraron luego varias secciones en el material genético de la pulga de agua que codificaban componentes del sistema inmune y exhibían un alto grado de variabilidad. Esta diversidad permite que la pulga de agua siga negando el acceso al parásito.
Sorprendentemente, estas regiones variables se encontraron en las mismas secciones de material genético en todas las especies de pulgas de agua. Esto demuestra que la coevolución entre las pulgas de agua y el parásito comenzó antes de que se separaran las especies anfitrionas, hace al menos 15 millones de años. Esto también significa que este proceso no se interrumpió, ya que la interrupción significaría que las variantes genéticas se perderían en un tiempo relativamente corto.
Menor variabilidad, mayor susceptibilidad a las infecciones
"Tendemos a pensar que la evolución siempre está inventando algo nuevo. Aquí pudimos demostrar que las mismas variantes de genes se utilizaron una y otra vez durante amplios períodos de tiempo", dice Ebert.
También en los seres humanos la variación genética garantiza un sistema inmunológico flexible, por ejemplo, en el "complejo de histocompatibilidad", que reconoce y combate estructuras extrañas. Sin embargo, nadie había logrado rastrear estos procesos en tiempos muy remotos.
Y a diferencia de la pulga de agua, parece que involucra múltiples patógenos. "La diversidad genética ofrece protección contra enfermedades infecciosas, incluidas las nuevas enfermedades. "Por eso es tan importante entender cómo se mantiene esta variabilidad durante largos periodos de tiempo", afirma el biólogo evolutivo.
La investigación se ha publicado en la revista Nature Communications: Long-term balancing selection for pathogen resistance maintains trans-species polymorphisms in a planktonic crustacean
