El canvi climàtic demostrat amb mosques13 min de lectura

Quan l’ambient en què viu una espècie varia, la selecció natural actua sobre les poblacions perquè puguin seguir vivint i reproduint-se en condicions que no són les seves. Com un programa informàtic, el genoma busca actualitzar-se perquè els individus presentin caràcters que els permetin funcionar en nous contextos. La clau és la variabilitat genètica, a través de la qual sorgeixen noves adaptacions que la selecció natural s’encarrega d’impulsar.

Fent i desfent aprèn l’aprenent

Amb tot, és d’esperar que el canvi climàtic i l’escalfament global tinguin efectes sobre la genètica de les espècies. En són un exemple els canvis en els patrons estacionals, afectacions en la floració o pertorbacions en les migracions. Queda clar, doncs, que davant les variacions ambientals del canvi climàtic, com ara l’augment de les temperatures, han de sorgir noves adaptacions. Entre aquestes, n’hi haurà que afavoreixin la supervivència, de tal manera que aniran passant a la descendència fins fixar-se en les poblacions. Dit d’altra manera, es dona una evolució de les espècies. L’estudi dels mecanismes adaptatius en el temps ens permet entendre millor tots aquests fenòmens i relacionar-los amb el canvi climàtic. I precisament aquest és el llegat de l’investigador català Antoni Prevosti.

Antoni Prevosti, genètica i llegat

Antoni Prevosti Pelegrín (Barcelona, 19/02/1919 – 01/09/2011) fou un genetista amb un paper de vital importància en el desenvolupament de la genètica com a disciplina en el nostre país.

Llicenciat en Ciències Naturals per la Universitat de Barcelona l’any 1942, i després d’anys d’investigació –entre els quals es va doctorar l’any 1948– va fer una estada d’un any a la Universitat d’Edimburg. Allà va iniciar-se en l’estudi de les poblacions d’una espècie de mosques: Drosophila subobscura. Així, va quedar definida una de les seves principals línies d’investigació, analitzant les variacions genètiques en les poblacions i les seves migracions.

L’any 1955 va ser nomenat professor del primer curs de Genètica impartit a la Universitat de Barcelona (UB) i va ser el primer catedràtic de Genètica d’Espanya. Va contribuir a fer un lloc a la genètica en la ciència catalana, va ostentar diversos càrrecs importants –com ara president de la Societat Espanyola de Genètica o membre del comitè espanyol de la Unió Internacional de Ciències Biològiques de la UNESCO– i fou reconegut a través de diversos premis.

Casa obrada, vinya plantada

La relació de Drosophila subobscura amb el canvi climàtic es va poder establir gràcies a dècades d’investigació i suposà una gran contribució científica per entendre com els organismes ens veiem afectats per aquest fenomen.

Drosophila subobscura, la nostra protagonista

Abans de poder parlar de per què aquesta espècie és un indicador del canvi climàtic, l’hem de conèixer bé. El gènere Drosophila inclou espècies de mosques de l’ordre dels dípters, com ara la famosa mosca de la fruita Drosophila melanogaster, organisme model per excel·lència en tot tipus d’estudis de biologia. Drosophila subobscura és una espècie similar, també molt usada en genètica evolutiva.

Aquesta espècie es pot trobar a gran part d’Europa –incloent les illes del Mediterrani–, al nord d’Àfrica fins al desert del Sàhara i a l’Orient Mitjà. També es troba a les Canàries, les Açores i Madeira. Tot i que és d’origen europeu, a finals dels setanta es va detectar per primer cop a Xile –probablement provinent de poblacions mediterrànies–, des d’on es pensa que va colonitzar zones de l’oest de Nord Amèrica. En conjunt, el fet de trobar poblacions en llocs tan allunyats i diferents entre si fa que sigui un organisme molt interessant per estudiar la seva evolució.  

Reina de les inversions

Per estudiar com una espècie es veu afectada pels factors ambientals és convenient estudiar el seu DNA. Drosophila subobscura només té 6 cromosomes diferents, a diferència dels humans, que en tenim 23 (46 en total). Anant més enllà, presenta el que s’anomenen cromosomes politènics, propis d’alguns teixits de dípters. 

Quan la cèl·lula es divideix, es dupliquen els cromosomes per repartir-se entre les cèl·lules filles. Els cromosomes politènics són el resultat de la duplicació sense la divisió, és a dir, són “cúmuls” amb força còpies unides de cromosomes (arriben al miler!). Això els fa molt visibles al microscopi òptic i realment útils per estudiar les seves alteracions.

A més, tots els cromosomes de Drosophila subobscura excepte un presenten inversions cromosòmiques. Podríem dir que les inversions són un tipus de mutacions a gran escala, en què un fragment de cromosoma canvia de sentit i es col·loca a l’inrevés. En definitiva, el fet de tenir aquestes alteracions i presentar cromosomes politènics la fa un model agraït per fer estudis. 

A diferència d’altres mutacions, on esperaríem conseqüències directes en canviar la seqüència de DNA, en aquest cas no canvien els gens en si, sinó el seu ordre. Quan tens una llista de música, no és el mateix afegir cançons, treure’n o posar-n’hi versions diferents o canviar l’ordre. Potser t’interessa mantenir un ordre determinat perquè una seqüència específica de les cançons et relaxa.

A riu revolt, pesca de profit

L’ordre importa

En el moment en què es formen els gàmetes (òvul i espermatozou) durant la meiosi, es donen processos de recombinació entre els cromosomes. D’aquesta manera, tot i que es mantenen els mateixos gens, es generen cromosomes barrejats diferents als inicials, aportant variabilitat. La importància de les inversions es troba en què els fragments invertits tendeixen a heretar-se junts, com si fossin un bloc. Així, una inversió que contingui una sèrie de gens que afavoreixen la supervivència i reproducció d’un organisme representa un avantatge. A mesura que es va heretant de generació en generació, la selecció natural afavoreix els individus que la presentin. Són com una bona mà de pòquer que l’evolució reserva i utilitza.

És clar, no tots els individus d’una mateixa població tindran les mateixes inversions, però es pot parlar de freqüències. I si es comparen les freqüències entre poblacions, es poden estudiar les diferències en les inversions. Això és el que va fer Antoni Prevosti.

Les mosques, les inversions i el canvi climàtic

Les inversions de Drosophila subobscura s’estudien des dels anys 50. Des de llavors, es va anar veient que les diferents poblacions presentaven variacions respecte les inversions. No només això, sinó que la freqüència d’algunes inversions estava relacionada amb la latitud de la zona geogràfica de la població. És a dir, podria ser que una inversió fos molt freqüent en poblacions del nord, mentre que una altra fos abundant en poblacions del sud. És el que es coneix com canvis clinals. Quina explicació podrien tenir?

Allà on vas, fes com veuràs

Podria ser que en un determinat moment, en una població, sorgís una inversió. Amb el pas del temps, per les migracions de la població cap a altres zones, la inversió s’aniria estenent, tot i que seguiria sent més freqüent en zones properes que en llunyanes. D’altra banda, no podria tenir un sentit adaptatiu? Si una determinada inversió afavoreix la supervivència dels individus en certes condicions climàtiques, aquesta inversió serà molt freqüent en les zones geogràfiques que presentin aquell clima. Aquesta darrera hipòtesi va anar prenent força.

La freqüència de les inversions s’ha vist afectada per l’escalfament global

Prevosti va ser dels primers en adonar-se de la importància de les inversions per les adaptacions. Durant els anys 80 va analitzar canvis en les freqüències a llarg termini en poblacions de mosques europees i americanes (del nord i del sud). Va demostrar com la freqüència de les inversions pròpies de climes càlids augmentava, independentment de la zona geogràfica. Això seguia una correlació amb l’increment de la temperatura del planeta. A més, disminuïen aquelles pròpies de climes més freds. Després d’ell, altres investigadors van continuar amb aquests estudis.Es confirmava la teoria: les inversions cromosòmiques serveixen com a resposta adaptativa i, a més, augmenten globalment aquelles inversions que afavoreixen la supervivència en climes càlids, d’acord amb l’escalfament global.

Es confirmava la teoria: les inversions cromosòmiques serveixen com a resposta adaptativa i, a més, augmenten globalment aquelles inversions que afavoreixen la supervivència en climes càlids, d’acord amb l’escalfament global.

---

Ja per acabar…

És possible fer servir les diverses poblacions de Drosophihla subobscura com a indicadores de l’escalfament global. Més enllà d’això, estudiar els mecanismes adaptatius de les espècies també ens pot servir en la reconstrucció d’ecosistemes danyats.

Antoni Prevosti morí l’any 2011, però les investigacions que va iniciar encara continuen i el seu llegat ha marcat moltes generacions científiques. L’any 2012, la UB va batejar amb una placa inaugural la tercera construcció que completava la Facultat de Biologia: naixia l’edifici Prevosti. Avui, Antoni Prevosti forma part de tot estudiant de la Facultat, impulsant, encara, noves generacions de científics i científiques.

Qui no té memòria, té cames

M’agradaria agrair al Dr. Francesc Mestres, catedràtic, professor de genètica a la Facultat de Biologia i autor en aquestes investigacions, la seva correcció i suport en l’elaboració d’aquest reportatge, així com la seva feina i dedicació com a docent.

Per saber-ne més

Revista Mètode – Com s’adapten els organismes al canvi climàtic? Les inversions cromosòmiques de Drosophila subobscura: el cas de les poblacions de Sèrbia

Universitat de Barcelona – Antoni Prevosti, un gran mestratge en genètica evolutiva a tot el país

Universidad de Oviedo – Los cromosomas de Drosophila melanogaster

---

Imatge de Drosophila subobscura extreta i modificada de flickr.com, Martin Cooper

Imatge del mapa extret de ResearchGate: Tracking the Genetic Effects of Global Warming: Drosophila and Other Model Systems – Scientific Figure on ResearchGate

L’esquema de la inversió cromosòmica s’ha fet amb Biorender.com

Imatge de l’edifici Prevosti extreta d’arquitectes.cat