Fent la viu-viu

La pel·lícula de “Jurassic Park” es basa en la idea que es poden clonar els animals extints. Per fer-ho caldria trobar una cèl·lula viable de l’animal ben conservada i convertir-la en un clon. Una altra manera podria ser inserir l’ADN de la criatura extinta en la cèl·lula d’un organisme viu. Bé, ja sabem que ara per ara, tot plegat és ficció però a la natura, hi ha veritables animals, plantes i organismes que han estat inactius durant períodes de temps molt llargs i són els campions de la “resurrecció”.

18ZIMM-master675

NY Times. P. Boelen.

A les illes de l’Antàrtida, el clima no permet que creixi res. Res, excepte molses que estan acostumades a condicions extremes. Les molses creixen en forma de manta i van brotant en la part superior quan les condicions són bones. Quan no hi ha sol, la molsa es torna marró i vella, i a més a més, es pot quedar congelada durant centenars d’anys.

Uns investigadors varen perforar la manta de les molses per entendre el seu creixement i van veure una cosa ben estranya. En tota la perforació es podien veure brots de molsa. Normalment, les plantes es descomponen i no té cap sentit que brotin. La pregunta era si la molsa congelada podria créixer de nou després de segles de foscor. I era una pregunta una mica agosarada perquè ningú havia aconseguit reviure molses que havien estat congelades durant molt de temps. Doncs sí, aquestes molses, amb llum al laboratori i molta humitat, es van posar a créixer. I el  més sorprenent és que amb la datació varen veure que és una molsa de més de 1.500 anys, vaja, de l’edat mitjana.

Aquesta ja té el record Guinness de  les molses supervivents! Ara bé, els científics han reviscut altres organismes com virus, bacteris, plantes i animals que han estat inactius durant centenars, milers, fins i tot milions d’anys. Aquí van alguns exemples. Uns investigadors russos han trobat llavors de plantes conservades en el permafrost de 32.000 anys que creixen, uns viròlegs francesos han descobert un virus en el permafrost siberià de 30.000 anys que encara pot infectar amebes, i uns limnòlegs han reactivat ous de Daphnia (puça d’aigua) d’un llac que havien estat enterrats durant 700 anys i els crustacis han crescut fins a ser adults. Ara bé, els campions de la “resurrecció” són els bacteris. Hi ha bacteris que poden reviure després d’estar atrapats en el gel antàrtic durant 8 milions d’anys, ja que passen gran part del seu temps en un estat de latència. Qui havia de pensar que els organismes podrien fer aquestes coses?

Tot plegat em porta a pensar que, de manera pràctica, es podria utilitzar el gel o el sediment congelat com una mena de còpia de seguretat on emmagatzemar organismes en fase latent. Ara bé, ens pensem que els organismes poden reviure amb l’ajuda dels científics, però a mi em sembla que ho podrien fer sense la nostra ajuda.

Alícia, la reina i el gat

Alice2

Well, in our country,” said Alice, still panting a little, “you’d generally get to somewhere else — if you run very fast for a long time, as we’ve been doing.”

A slow sort of country!” said the Queen. “Now, here, you see, it takes all the running you can do, to keep in the same place. If you want to get somewhere else, you must run at least twice as fast as that!

El diàleg és del conte “A través del mirall” d’Alícia al País de les Meravelles, on l’Alícia i la Reina corren per quedar-se al mateix lloc.

Podríem adaptar la idea al món actual, doncs sembla que tot s’ha convertit en una gran cursa, però la idea de seguir funcionant només per romandre al mateix lloc està adoptada en el terreny de la biologia evolutiva. El biòleg Leigh Van Valen va utilitzar el model de la Reina Roja per descriure l’evolució que s’estableix entre els organismes i el seus enemics quan estan en plena guerra. Són dinàmiques, com la competència o la depredació, que s’estableixen entre les preses o els hostes amb els seus virus, bacteris, depredadors o paràsits.

Per exemple, en un model hoste i paràsit, l’hoste ha de córrer evolutivament per evitar ser superat pel seu paràsit, però és clar, l’enemic també està en marxa. Per tant, es pot suposar que els paràsits imposaran una selecció d’hostes resistents, mentre que els hostes seleccionaran una millor infectivitat dels paràsits. Aquesta selecció recíproca dóna lloc a la coevolució, amb canvis continus tant de l’hoste com del paràsit. I com es donen aquests canvis? La Reina Roja prediu que la recombinació genètica i la reproducció sexual poden ser suficients per permetre que els organismes d’una determinada espècie es puguin adaptar al que passa al seu entorn.

Al laboratori treballem amb un model hoste i paràsit. Utilitzem diferents especies de dinoflagel·lades com a hostes i una flagel·lada paràsita que les infecta. Els nostres experiments concorden amb el que el model de la Reina Roja prediu. Les dinoflagel·lades presenten dues fases en el seu cicle de vida, l’asexual i la sexual. Quan exposem les dinoflagel·lades al paràsit, aquestes tendeixen a seguir el camí de la sexualitat i s’afavoreix un genotip resistent en front l’enemic. Amb la reproducció sexual, els gens es van remodelant en cada generació. És una dinàmica de selecció a nivell d’espècie, gradual i continua, on el sistema, a la llarga, roman estable.

A nivell genètic, però, la competència entre dos organismes i la coevolució pot adoptar altres formes diferents. En comptes d’aquesta dinàmica gradual, es poden fixar mutacions avantatjoses de manera successiva. Imagineu que els paràsits evolucionen produint armes eficaces per infectar. A la vegada, els seus hostes han de contrarestar aquests avenços amb antídots. En aquest cas es parla de la “cursa armamentista” (continuem amb termes bèl·lics!). Aquest tipus de coevolució té conseqüències radicalment diferents al model de la Reina Roja. La cursa armamentística condueix a una evolució ràpida dels gens involucrats. La contrapartida de seguir aquesta estratègia és que aquesta “cursa” no creix fora de control, ni els organismes es transformen en màquines perfectes de “captura-fugida” perquè tenir estratègies de lluita suposa un altre cost per l’organisme, per exemple, una disminució de l’èxit reproductiu. Ara, amb els cultius de laboratori, estem treballant per esbrinar quins costos tenen els hostes, metabòlics o de creixement, per exemple, quan els exposem als paràsits.

Ara bé, a part de la contribució dels factors genètics, la interacció entre dos organismes depèn dels trets fenotípics, els caràcters visibles que presenta l’organisme. Si tornem de nou a l’Alícia, recordareu que tenia un amic, el gat de Cheshire, el gat que apareix i desapareix. L’exemple biològic d’aquesta estratègia correspon a una microalga i el seu virus. Les microalgues tenen dues formes en el seu cicle de vida, que són radicalment diferents en com són i que fan, són les fases de reproducció asexual i sexual. Els virus infecten de manera molt efectiva a les microalgues quan estan en la fase de creixement. Però, quan els virus les comencen a atacar, les cèl·lules canvien cap a l’altre fase del seu cicle de vida. Amb aquest canvi, els virus no reconeixen la nova forma de la microalga i no la poden infectar. Com el gat de l’Alicia, la microalga desapareix literalment de la vista del virus per evitar la infecció, i es per això que els investigadors varen anomenar la estratègia d’amagar-se: “el gat de Cheshire”.

Manllevar idees i conceptes dels contes ens ajuda a explicar processos biològics quan tenen certa semblança. Ara, per un moment, penseu en sistemes complexes existents: internet, l’economia, estructures socials, estructures empresarials i organitzatives. Aquests sistemes encara que no siguin biològics, tenen els seus paràsits, virus, depredadors… els models teòrics d’abans també serveixen per aquests sistemes. Quina estratègia ha de seguir l’hoste per sobreviure? Intentar seguir una dinàmica d’equilibri per fer-se resistent? Dedicar recursos per lluitar contra del seu enemic? Canviar perquè la estratègia del teu enemic no t’atrapi?

Ens hem passat la setmana pensant i discutint la millor estratègia.