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# Biología # Biología evolutiva

Gusanos vs. Bacterias: Una batalla por la supervivencia

Descubre cómo las variaciones genéticas afectan la resistencia a enfermedades en los gusanos.

Sayran Saber, Lindsay M. Johnson, Md. Monjurul Islam Rifat, Sydney Rouse, Charles F. Baer

― 8 minilectura


Guerra de Gusanos: Guerra de Gusanos: Batalla por la Supervivencia Genética supervivencia. mientras revelan secretos de Los gusanos luchan contra las bacterias
Tabla de contenidos

Entender cómo las enfermedades afectan a los huéspedes es clave para la biología. Se sabe que algunas personas son más susceptibles a las enfermedades que otras, y esto a menudo se relaciona con su genética. Algunos genes ofrecen protección, mientras que otros pueden dejar al organismo vulnerable a diferentes Patógenos. Esta idea ha llevado a teorías interesantes sobre cómo evolucionan las especies.

Base Genética de la Susceptibilidad

Ciertos genes pueden jugar un papel importante en la capacidad de un organismo para resistir diversas enfermedades. Por ejemplo, en los humanos, hay genes específicos relacionados con la resistencia a la malaria. Sin embargo, la resistencia a los patógenos rara vez se determina por uno o dos genes; en muchos casos, varios genes trabajan juntos, haciendo que sea complicado entenderlo. A veces, los científicos descubren que, a pesar de estos genes conocidos, todavía hay elementos de susceptibilidad que no se explican solo por la genética.

Preguntas Clave

Dos preguntas principales surgen al estudiar la resistencia a los patógenos:

  1. ¿Qué tan rápido entra en juego la variación genética debido a Mutaciones?
  2. ¿Cómo se relaciona esta resistencia con la adaptación general del organismo?

Al intentar responder estas preguntas, explicaciones más simples como los cambios genéticos aleatorios a menudo son suficientes. Sin embargo, cuando esto no es cierto, los investigadores recurren a ideas como la Selección Natural, donde la supervivencia de los individuos se ve afectada por su capacidad para manejar enfermedades.

Experimentos de Acumulación de Mutaciones

Los científicos realizan experimentos para ver cómo las nuevas mutaciones afectan la resistencia de los huéspedes a los patógenos. En estos experimentos, organismos especialmente criados (como gusanos) se colocan en condiciones que limitan la selección natural, lo que permite a los investigadores observar cómo se acumulan los cambios genéticos con el tiempo.

En uno de estos experimentos, los científicos tomaron dos cepas diferentes del gusano C. Elegans y las expusieron a diversas bacterias. Al estudiar cómo sobrevivieron estos gusanos, pudieron analizar el impacto de los cambios genéticos en su resistencia a estos patógenos, revelando algunos hallazgos fascinantes.

Entendiendo la Susceptibilidad a Patógenos

El objetivo general de estos estudios es ver qué características son únicas para ciertas cepas y qué aspectos se aplican en general a diferentes tipos de patógenos. Los investigadores clasifican cómo reaccionan las diferentes cepas a varias bacterias, desde fuentes de alimento hasta patógenos conocidos.

Se rastrean las tasas de supervivencia, y los investigadores analizan cuánto afectan los cambios genéticos a la supervivencia. ¡Es como ver un reality show donde solo los concursantes más resistentes sobreviven los desafíos de las bacterias!

Fitness Competitivo

Otro aspecto importante de estos estudios es entender cómo la resistencia a los patógenos se relaciona con la adaptación general. Los investigadores también miden qué tan bien estos gusanos compiten entre sí por recursos y cómo esta competencia se ve afectada por la exposición a patógenos.

En este juego, los gusanos que son mejores para sobrevivir a los patógenos pueden no ser necesariamente los mejores para competir por comida. Es un poco como ser increíble en dodgeball pero terrible en fútbol: ¡diferentes habilidades para diferentes desafíos!

Métodos de Prueba de Patógenos

Los científicos a menudo usan diferentes bacterias para las pruebas. En estos experimentos, podrían trabajar con bacterias benignas, junto a cepas más mortales. Observan cómo les va a los gusanos cuando se exponen a estos diferentes tipos de bacterias con el tiempo.

Al verificar a intervalos regulares, los investigadores obtienen una visión clara de qué cepas les va mejor o peor bajo condiciones estresantes. Es como una prueba de supervivencia a largo plazo donde la resistencia de los gusanos se pone a prueba.

Resultados y Observaciones

Las investigaciones muestran que muchas mutaciones tienden a hacer que estos gusanos sean menos capaces de sobrevivir cuando se enfrentan a los patógenos. En cada caso estudiado, se encontró que generalmente las mutaciones afectaban negativamente la supervivencia de los gusanos.

Algunos gusanos lo hicieron sorprendentemente bien contra ciertas bacterias, lo que plantea preguntas sobre qué genes estaban en juego. Al observar los resultados, se hizo evidente que los gusanos tenían diferentes niveles de éxito dependiendo de la cepa y el tipo de bacteria a la que se enfrentaban.

Supervivencia en Diferentes Bacterias

Los gusanos muestran diferencias en cómo manejan diferentes patógenos. En algunos casos, ¡la comida es más difícil de manejar que las bacterias dañinas! Por ejemplo, una cepa de laboratorio del gusano tuvo dificultades para sobrevivir en una bacteria popular de laboratorio en comparación con un patógeno más agresivo y dañino.

Es un poco irónico que a veces la comida pueda ser más letal que las bacterias destinadas a matarlos.

Variaciones Entre Cepas

Al investigar la composición genética de varias cepas de gusanos, los investigadores descubrieron diferencias considerables en cómo estas cepas se enfrentaron a ataques bacterianos. La variación plantea preguntas interesantes sobre cómo la evolución moldea la capacidad de los organismos para lidiar con patógenos.

Diferentes cepas mostraron estrategias de supervivencia únicas, llevando a los científicos a reflexionar sobre los muchos factores ocultos que influyen en la resistencia a los patógenos.

Perspectivas de Aislados Silvestres

Al recoger aislados silvestres de C. elegans, los investigadores examinaron cómo estas cepas que ocurren naturalmente se desempeñaron en comparación con las cepas de laboratorio. Los aislados silvestres resultaron tener rasgos hereditarios diferentes que les ayudaron a sobrevivir mejor contra ciertos patógenos.

Estos hallazgos sugieren que a veces, lo que funciona en un entorno controlado de laboratorio puede no aplicarse en la naturaleza, revelando la naturaleza impredecible de la evolución.

Técnicas de Análisis Estadístico

Para dar sentido a los datos recogidos de estos experimentos, los investigadores utilizan diversas estadísticas para evaluar los resultados de supervivencia. Al formular modelos, pueden analizar cómo reaccionan diferentes cepas bajo diversas condiciones.

Este enfoque estadístico añade rigor a las observaciones, permitiendo interpretaciones más profundas de cómo las variaciones genéticas impactan la supervivencia contra los patógenos.

La Fuerza y Forma de la Selección Natural

Al examinar qué tan fuerte es la selección natural que actúa sobre estos rasgos, parece que las mutaciones que conducen a una mayor vulnerabilidad a los patógenos están en gran medida sujetas a selección negativa.

En términos más simples, si un gusano es malo para luchar contra las bacterias, probablemente no durará mucho. Esto muestra cuán crucial es la resistencia para la supervivencia de las especies.

La Búsqueda de un Equilibrio en la Selección

Aunque la selección negativa juega un papel prominente en estos experimentos, los investigadores consideran que la selección equilibrante también puede ayudar a mantener la variación genética.

La selección equilibrante sugiere que podría haber beneficios en tener múltiples variaciones de un rasgo dentro de una población. La lucha por la supervivencia crea una red compleja de interacciones.

La Imprevisibilidad de la Resistencia a los Patógenos

La supervivencia contra los patógenos puede ser impredecible, y estudiar cómo evolucionan los rasgos añade capas de complejidad a nuestra comprensión de la resistencia a enfermedades. Es un poco como un juego de piedra-papel-tijera, donde la evolución lanza contras y giros inesperados.

Conclusión

Los datos de estos experimentos han mostrado que, aunque algunas mutaciones afectan negativamente la supervivencia contra los patógenos, la situación puede variar ampliamente entre diferentes cepas. Estudiar estas interacciones proporciona perspectivas sobre el mundo de la evolución y la resistencia a enfermedades.

A medida que los investigadores continúan este trabajo, descubren cuán complejas son realmente las relaciones entre huéspedes y patógenos, dejando a los investigadores un poco aturdidos pero indudablemente emocionados por el futuro de este campo.

Así que, a medida que aprendemos más sobre estos pequeños gusanos y sus grandes batallas contra las bacterias, podemos encontrar que la lucha por la supervivencia es un viaje entretenido y esclarecedor sobre la evolución. ¡Después de todo, quién diría que criaturas diminutas podrían enseñarnos tanto sobre la vida, la muerte y todo lo que hay en medio!

Fuente original

Título: Cumulative effects of mutation and selection on susceptibility to bacterial pathogens in Caenorhabditis elegans

Resumen: Understanding the evolutionary and genetic underpinnings of susceptibility to pathogens is of fundamental importance across a wide swathe of biology. Much theoretical and empirical effort has focused on genetic variants of large effect, but pathogen susceptibility often appears to be a polygenic complex trait. Here we investigate the quantitative genetics of survival over 120 hours of exposure ("susceptibility") of C. elegans to three bacterial pathogens of varying virulence, along with the standard laboratory food, the OP50 strain of E. coli. We compare the genetic (co)variance input by spontaneous mutations accumulated under minimal selection to the standing genetic (co)variance in a set of 47 wild isolates. Three conclusions emerge. First, mutations increase susceptibility to pathogens, and susceptibility is uncorrelated with fitness in the absence of pathogens. Second, the orientation in trait space of the heritable (co)variance of wild isolates is sufficiently explained by mutation. However, with the possible exception of S. aureus, pathogen susceptibility is clearly under purifying, directional, selection of magnitude roughly similar to that of competitive fitness in the MA conditions. The results provide no evidence for fitness tradeoffs between pathogen susceptibility and fitness in the absence of pathogens.

Autores: Sayran Saber, Lindsay M. Johnson, Md. Monjurul Islam Rifat, Sydney Rouse, Charles F. Baer

Última actualización: 2024-12-18 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.09.07.459309

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.09.07.459309.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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