Algunos gusanos están genéticamente predispuestos a morir antes de llegar a la vejez, lo que parece beneficiar a la colonia al reducir la demanda de alimentos, según un nuevo estudio dirigido por el University College London.
El estudio de modelado, publicado en Aging Cell , proporciona la primera evidencia de muerte programada y adaptativa en un animal que ha evolucionado debido a los beneficios para la comunidad.
El autor principal, el profesor David Gems (Instituto de Envejecimiento Saludable de la UCL) dijo:“Según la teoría de la evolución, la muerte altruista para dejar más comida a sus familiares normalmente no puede evolucionar. Esto se debe a que otras personas que viven más tiempo consumirían los recursos dejados por camaradas altruistas y los superarían, en lo que se llama una tragedia de los comunes.
“Pero recientemente se descubrió que la C. elegante los gusanos redondos viven en colonias de gusanos idénticos, lo que evitaría que los gusanos de larga vida con genes diferentes se hicieran cargo”.
Los investigadores explican que los teóricos de la evolución originalmente creían que el envejecimiento evolucionó para reducir la población con el fin de aumentar la disponibilidad de alimentos para los jóvenes, pero desde entonces los científicos han demostrado que esto no puede ser cierto para la mayoría de las especies animales, ya que los no altruistas de vida más larga generalmente se verían favorecidos por selección natural.
Sin embargo, ciertos organismos poseen lo que parecen ser programas de autodestrucción, lo que les impide vivir más allá de cierta edad. Por ejemplo, en el diminuto gusano redondo C. elegante , las mutaciones en genes particulares pueden aumentar enormemente su vida útil, presumiblemente al desactivar el programa de acortamiento de la vida.
En el estudio actual, los investigadores de UCL investigaron los detalles de C. elegante ciclo de vida para comprender por qué la muerte programada puede funcionar para ellos, ideando modelos informáticos de un C. elegante colonia que crece con un suministro limitado de alimentos. Probaron si una esperanza de vida más corta aumentaría la capacidad reproductiva de las colonias, al generar el equivalente de semillas de colonias (una forma de dispersión de gusanos llamada dauer).
Descubrieron que una vida útil más corta, así como un período reproductivo más corto y una tasa de alimentación de adultos reducida, aumentaron el éxito reproductivo de la colonia.
El primer autor, el Dr. Evgeniy Galimov (Instituto de Envejecimiento Saludable de la UCL) dijo:"Se sabe desde hace años que la muerte celular programada beneficia a los organismos vivos, pero ahora nos estamos dando cuenta de que también existe la muerte orgánica programada, que puede beneficiar a las colonias de animales".
Los hallazgos tienen importantes implicaciones para los estudios de la biología del envejecimiento, muchos de los cuales se llevan a cabo utilizando C. elegante . Otros animales tienen genes similares a los genes del gusano que acortan la vida y promueven enfermedades en la vejez, por lo que una mayor comprensión de la función de los genes podría contribuir a la investigación médica.
Pero los investigadores advierten que sus últimos hallazgos son específicos de gusanos cuyos ciclos de vida se adaptan a un mecanismo de adaptación de este tipo.
El profesor Gems dijo:“Nuestros hallazgos son consistentes con la antigua teoría de que el envejecimiento es beneficioso de una manera, ya que muestran cómo aumentar la disponibilidad de alimentos para sus familiares al morir temprano puede ser una estrategia ganadora, lo que llamamos sacrificio del consumidor. Pero la muerte adaptativa solo puede evolucionar bajo ciertas condiciones especiales donde las poblaciones de individuos estrechamente relacionados no se mezclan con los que no son parientes. Por lo tanto, no se prevé que esto se aplique a los humanos, pero parece suceder mucho en los microorganismos coloniales”.
El Dr. Galimov continuó:“Parece posible que la muerte adaptativa pueda ocurrir en algunos tipos de salmón, que desovan y mueren en grandes cantidades en los tramos superiores de los ríos. Se ha demostrado que el salmón muerto y podrido nutre a los alevines de salmón. A esta forma de muerte adaptativa la llamamos sacrificio de biomasa”.
El trabajo ilustra cómo la reducción de la aptitud evolutiva de los individuos puede aumentar la aptitud de las comunidades en los organismos que viven en colonias.
Los autores dicen que la siguiente etapa en su trabajo es estudiar C. elegante colonias para probar los comportamientos predichos por el modelo, y luego usar ese conocimiento para construir modelos más realistas para comprender la muerte adaptativa.
Referencia:"Una vida más corta y una fecundidad reducida pueden aumentar la aptitud de la colonia en Caenorhabditis elegans virtual ” por Evgeniy R. Galimov y David Gems, 17 de abril de 2020, Aging Cell .
DOI:10.1111/acel.13141
Este trabajo fue financiado por Wellcome, con el apoyo de BBSRC.
