Teoria adaptării în evoluția moleculară contestă neutralitatea mutațiilor
Un studiu realizat de cercetători de la Universitatea din Michigan a adus o schimbare radicală în înțelegerea procesului evolutiv, contrazicând teoria neutralității mutațiilor. Teoria neutrală a evoluției moleculare, care a fost dominantă timp de decenii, susține că majoritatea mutațiilor genetice sunt neutre, nefiind nici benefice, nici dăunătoare. Pe de altă parte, studiul condus de biologul evoluționist Jianzhi Zhang a descoperit că mutațiile benefice sunt mult mai frecvente decât se credea anterior.
Teoria neutrală propune că mutațiile dăunătoare sunt rapid eliminate prin selecția naturală, iar cele beneficiale sunt atât de rare încât majoritatea fixărilor sunt neutre. Cu toate acestea, cercetarea lui Zhang sugerează că mutațiile benefice apar în număr considerabil și că rata fixării acestora este prea scăzută pentru a susține teoria existentă.
Mutațiile și adaptarea la mediu
Conform calculelor făcute de echipa lui Zhang, mutațiile care sunt benefice într-un anumit mediu pot deveni dăunătoare în altul. Aceasta înseamnă că, deși unele mutații pot să îmbunătățească supraviețuirea într-un context, schimbările frecvente ale mediului pot împiedica fixarea acestora. „Spunem că rezultatul a fost neutru, dar procesul nu a fost”, a afirmat Zhang, subliniind că populațiile naturale nu sunt complet adaptate mediului lor înconjurător din cauza acestor schimbări rapide.
Teoria propusă de Zhang, denumită „Tracking Adaptiv cu Pleiotropie Antagonică”, sugerează că adaptarea completă este o țintă greu de atins, dat fiind că mediu este în continuă schimbare. Aceasta are implicații profunde asupra speciei umane: genele noastre, care s-au adaptat la condiții din trecut, ar putea să nu fie cele mai potrivite pentru provocările actuale ale mediului nostru.
Contextul istoric și metodele de cercetare
Teoria neutralității a evoluției moleculare a fost propusă pentru prima dată în anii 1960. De atunci, cercetătorii au început să studieze evoluția la nivel molecular prin secvențierea proteinelor și genelor. Zhang și colegii săi au folosit date provenite din studii de scanare mutațională profundă, testând mutațiile pe organisme-model precum drojdia și E. coli.
Aceste studii au arătat că mai mult de 1% din mutații sunt benefice, o cifră mult mai mare decât permite teoria neutrală. Această frecvență ridicată a mutațiilor benefice unește necesitatea de a reconsidera ratele de evoluție ale genelor observate în natură. Aceștia au realizat că presupunerea conform căreia mediul organismului rămâne constant a fost o eroare majoră în analiza lor.
Descoperiri experimentale asupra schimbărilor de mediu
Pentru a investiga impactul schimbărilor de mediu, echipa lui Zhang a comparat două grupuri de drojdie. Un grup a evoluat într-un mediu constant timp de 800 de generații, în timp ce al doilea grup s-a dezvoltat într-un mediu variabil, schimbându-se între 10 tipuri diferite de mediu. Rezultatele au arătat că mutațiile benefice au fost mult mai puține în grupul cu mediu variabil, deoarece acestea nu au avut suficient timp să fie fixate înainte ca mediul să se schimbe.
Limitări și direcții viitoare de cercetare
Cu toate acestea, Zhang avertizează asupra limitărilor studiului, dat fiind că datele au fost obținute de la organisme unicelulare, precum drojdia și E. coli. Studiile viitoare ar putea explora efectele acestor descoperiri asupra organismelor multicelulare, precum oamenii. Cercetările ulterioare se vor concentra pe motivele pentru care organismelor le ia atât de mult timp să se adapteze complet la mediile constante.
Alți autori ai acestui studiu includ foști studenți absolvenți de la U-M, Siliang Song și Xukang Shen, precum și fostul cercetător postdoctoral Piaopiao Chen.
Informații suplimentare sunt disponibile în publicația „Adaptive tracking with antagonistic pleiotropy results in seemingly neutral molecular evolution”, publicată în Nature Ecology & Evolution (2025). DOI: 10.1038/s41559-025-02887-1.
