PANEL 30 ¿GENES ADAPTABLES? ADAPTABLE GENES?

¿GENES ADAPTABLES?
Todos los seres vivos evolucionan ante los cambios. Se ajustan a las nuevas condiciones, hasta el punto de llegar a modificar sus genes si las alteraciones persisten el tiempo suficiente. Sin embargo, las transformaciones genéticas suelen ser más lentas que otro tipo de adaptaciones que no incluyen cambios en la secuencia de ADN... Sembremos la misma variedad de trigo en dos lugares con distinta disponibilidad de agua. Las dos cosechas tendrán características diferentes. Una misma especie, con un único patrón genético, muestra distintos rasgos en función de las condiciones del medio que le rodea. Sin necesidad de que sucedan cambios en el ADN, existe la capacidad potencial para adaptarse.

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Las consecuencias evolutivas del cambio global, implicando la modificación de la secuencia de ADN de los organismos, son esperables con el transcurso del tiempo suficiente. Sin embargo, el papel que la adaptación juega para mitigar el impacto de los nuevos desafíos ambientales es incierto. Lo que sí está fuera de discusión es que la adaptación para hacer frente al rápido cambio global futuro será importante tanto para las especies silvestres como para aquellas con importancia agrícola para los seres humanos. De hecho, los cambios fenotípicos en respuesta al cambio global parecen estar ocurriendo mucho más rápido que los cambios genéticos, como sugiere la escasez de evidencias de respuestas genéticas adaptativas frente a la multitud de ejemplos de respuestas ecológicas ante el cambio contemporáneo. La capacidad de un mismo genotipo de expresar diferentes fenotipos ante distintos ambientes se conoce como plasticidad fenotípica, la cual es simplemente el resultado de alteraciones en la expresión génica en respuesta a estímulos ambientales. Por ejemplo, la cosecha para una variedad determinada de trigo está fuertemente influenciada por algunas condiciones de crecimiento, tal como la disponibilidad de agua. Dichos cambios en la expresión génica están modulados por regulación epigenética, es decir, sin necesidad de que ocurran cambios en la secuencia de ADN.

BIBLIOGRAFÍA

1) C. M. Herrera, P. Bazaga (2011) Untangling individual variation in natural populations: ecological, genetic and epigenetic correlates of long-term inequality in herbivory. Molecular Ecology 20: 1675-1688. doi: 10.1111/j.1365-294X.2011.05026.x
2) O. Paun, R. M. Bateman, M. F. Fay, M. Hedrén, L. Civeyrel, M. W. Chase (2010) Stable epigenetic effects impact adaptation in allopolyploid orchids (Dactylorhiza: Orchidaceae) Molecular Biology and Evolution 27: 2465-2473. doi: 10.1093/molbev/msq150
3) C. L. Richards, K. J. F. Verhoeven, O. Bossdorf (2012) Evolutionary significance of epigenetic variation. Plant Genome Diversity 1: 257-274. doi: 10.1007/978-3-7091-1130-7_16

FOTOGRAFÍA: Trigo. © HÉCTOR GARRIDO/EBD-CSIC

ADAPTABLE GENES? 

All living things evolve in response to changes. They adjust to new conditions including genetic changes after sufficiently long periods. However, genetic changes tend to be slower than other changes that don't require DNA sequence changes... If we sow the same variety of wheat in two locations with distinct water availability, the resulting yields will be different. The same species, with a single genetic make-up, can show a variety of features depending on the environmental conditions it experiences. There is some potential for variation and adaptation without necessarily making changes to DNA.

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It is likely that many organisms will show evolutionary responses, involving changes in DNA sequence, to global change over time. However, it is not certain to what extent adaptation can cope with new environmental conditions. Certainly, new adaptations will have be quickly found to cope with rapid global change; a fact that applies both to wild and domestic species. Evidence suggests that many ecological responses to global changes occur before genetic responses. The ability for a genetically identical individual to express different features in different environments is known as phenotypic plasticity and is based on changes in gene expression in response to environmental signals. For example, the yield from the same variety of wheat is strongly influenced by growing conditions such as water availability. These changes in gene expression are under epigenetic regulation; in other words, these responses don't require changes in the DNA sequence.

FURTHER READING
1) C. M. Herrera, P. Bazaga (2011) Untangling individual variation in natural populations: ecological, genetic and epigenetic correlates of long-term inequality in herbivory. Molecular Ecology 20: 1675-1688. doi: 10.1111/j.1365-294X.2011.05026.x
2) O. Paun, R. M. Bateman, M. F. Fay, M. Hedrén, L. Civeyrel, M. W. Chase (2010) Stable epigenetic effects impact adaptation in allopolyploid orchids (Dactylorhiza: Orchidaceae) Molecular Biology and Evolution 27: 2465-2473. doi: 10.1093/molbev/msq150
3) C. L. Richards, K. J. F. Verhoeven, O. Bossdorf (2012) Evolutionary significance of epigenetic variation. Plant Genome Diversity 1: 257-274. doi: 10.1007/978-3-7091-1130-7_16

PHOTOGRAPH: Wheat. © HÉCTOR GARRIDO/EBD-CSIC