Si Charles Darwin levantara la cabeza, se encontraría asombrado ante los experimentos que Richard E. Lenski lleva poniendo a punto en su laboratorio desde hace 25 años. Cada día, este científico de la Michigan State University supervisa los experimentos con sus cultivos de bacterias de Escherichia coli, un trabajo que podría considerarse como una de las investigaciones más largas en biología.

La labor de este investigador norteamericano ha supuesto la recreación de las Islas Galápagos en matraces de laboratorio, ya que mantener los mismos cultivos de bacterias durante un cuarto de siglo ha permitido determinar muchas de las claves de su evolución durante estos últimos años.

Bacterias, otra forma de estudiar la evolución

Normalmente, los científicos estudian la evolución ayudándose de registros fósiles. En algunas ocasiones, existen líneas de investigación que ponen a punto poblaciones de insectos, levaduras o incluso peces en condiciones controladas, de forma que sometiéndolas a diversos factores críticos de estrés, pueden determinar cómo estos organismos vivos modifican su expresión génica para adaptarse.Han logrado ya 58.000 generaciones de bacterias

El trabajo de Lenski, sin embargo, sigue otra filosofía: estudiar la evolución sin alterar de manera externa los cultivos de bacterias. En 1988, puso a punto 12 matraces que contenían cultivos de bacterias y el medio para que estas pudieran crecer y desarrollarse sin problemas, con 25 mg de glucosa por litro.

Cada día, el grupo de investigación de Lenski observa cómo estos cultivos de bacterias crecen a 37ºC. Cuando pasan 24 horas, transfieren un 1% de bacterias viejas a un matraz con medio de cultivo nuevo, de forma que durante el último cuarto de siglo han ido cambiando los cultivos de bacterias, obteniendo cada cierto tiempo nuevas generaciones de estos microorganismos.

Su impecable trabajo durante los últimos 25 años ha dado lugar a 58.000 generaciones de nuevas bacterias: una increíble cantidad de microorganismos que sirven como escaparate perfecto para determinar en vivo y en directo la evolución.

Porque además de cambiar cada 24 horas los matraces y el medio usados en estos cultivos de bacterias, el grupo de Lenski congela cada 75 días muestras de estos microorganismos, lo que supone que archivan a bajas temperaturas unas 500 generaciones de bacterias. De este modo, pueden ir rastreando en el pasado los cambios que se hayan podido ir originando a lo largo del tiempo.

Rastrear en los genes para entender la evolución de los cultivos

Además, con la llegada de las modernas técnicas de secuenciación genética y de la bioinformática, el grupo de Lenski puede buscar cambios en el ADN para entender posibles modificaciones en el fenotipo de los microorganismos. En otras palabras, son capaces de explicar la evolución experimental mediante variaciones en el genoma de los cultivos bacterianos.

cultivos de bacterias
DOE JGI (Flickr)
Un ejemplo de la importancia de este estudio a nivel molecular fue el hallazgo de diversos cambios en estos microorganismos. Una mañana descubrieron que uno de los matraces con cultivos de bacterias parecía más turbio que el resto de experimentos.

Aunque Lenski inicialmente atribuyó la turbidez a una posible contaminación, lo cierto es que la repetición del trabajo condujo a los mismos matraces turbios.

¿Qué había ocurrido? Un estudiante del grupo de Lenski dio con la respuesta: algunas bacterias habían sufrido varias mutaciones genéticas, de forma que podían usar como nutriente principal el citrato presente en el medio, a diferencia del resto de microorganismos (cuya alimento se basaba fundamentalmente en glucosa).

Las primeras bacterias eran capaces de crecer más rápido: habían evolucionado genéticamente, lo que provocaba una adaptación más rápida y eficiente al medio de cultivo empleado.

El proyecto de Lenski, sin duda, puede tildarse de legendario, tanto por los resultados obtenidos (1014 células bacterianas generadas en los más de 10.000 litros de medios de cultivo empleados), como por los recursos económicos y humanos usados (4 millones de dólares y 30 investigadores y 40 colaboradores externos).

Sus conclusiones, que han generado cerca de 50 publicaciones científicas, son un verdadero ejemplo de cómo estudiar la evolución a nivel experimental. Los famosos cultivos de bacterias de Lenski podrían haber sido un gran estudio para el mismísimo Darwin, cuya famosa teoría nació observando los diferentes picos de los pinzones de las Galápagos.