un experimento con levadura muestra que duplicar el ADN completo fue clave para la vida pluricelular

A veces, los grandes descubrimientos no se producen buscando respuestas directas, sino al observar con atención lo inesperado. Eso fue lo que ocurrió en un laboratorio de Georgia Tech, donde un equipo de científicos estudiaba cómo organismos unicelulares evolucionan hacia formas pluricelulares. Lo que no esperaban encontrar era una pista clave sobre cómo la duplicación del genoma entero puede impulsar la complejidad biológica. Y no, no fue con animales exóticos ni tecnología futurista: fue con levadura.

Este experimento, que comenzó hace más de seis años, se planteó como un estudio de largo plazo sobre evolución pluricelular. Pero lo que reveló —casi por casualidad— fue algo mucho más profundo: la duplicación completa del ADN no solo ocurrió de forma espontánea, sino que se mantuvo estable durante más de mil generaciones, desafiando lo que se pensaba sobre la inestabilidad genética de este proceso. La historia, publicada en Nature, ha sido descrita como una pieza crucial para entender la evolución de organismos complejos.

Un experimento a largo plazo con resultados inesperados

Todo comenzó en 2018, cuando el laboratorio del profesor William Ratcliff puso en marcha el experimento llamado MuLTEE (Multicellular Long-Term Evolution Experiment). El objetivo era simple en apariencia: forzar a levaduras a evolucionar hacia formas pluricelulares seleccionando diariamente aquellas que formaran agregados celulares más grandes. Para ello usaron un tipo de levadura conocido como snowflake yeast, por la forma ramificada de sus agrupaciones celulares.

Lo que descubrieron no estaba en sus planes iniciales. El equipo, que incluía estudiantes de grado además de investigadores senior, notó que algo inusual ocurría tras mil días de evolución. Las levaduras no solo crecían en grupos más grandes, sino que también habían pasado de tener dos juegos de cromosomas (diploides) a cuatro (tetraploides). Esto no era solo una rareza: históricamente se sabe que los genomas duplicados tienden a ser inestables y, por lo tanto, regresan a su estado original en unas pocas generaciones.

Sin embargo, en este caso, no ocurrió así. Kai Tong, uno de los autores del estudio afirma que la duplicación del genoma ocurrió muy pronto, en los primeros 50 días del experimento, y se mantuvo durante más de 1.000 días sin perder estabilidad.

¿Por qué duplicar el genoma ayuda a la evolución?

La duplicación del genoma completo, conocida como WGD (whole-genome duplication), no es algo nuevo en biología. De hecho, se sabe que ha ocurrido en la historia evolutiva de muchas plantas, hongos e incluso animales, incluidos nuestros antepasados vertebrados. Lo que no estaba claro era cómo surge este fenómeno, cómo se mantiene en el tiempo y cuál es su verdadera utilidad adaptativa.

En este experimento, los investigadores descubrieron que duplicar el genoma daba a las levaduras una ventaja inmediata: podían desarrollar células más grandes y formar agrupaciones más voluminosas, lo que se traducía en una mayor probabilidad de ser seleccionadas para la siguiente generación. Este simple cambio genético, que a menudo se consideraba una carga, se convertía aquí en una ventaja evolutiva.

El artículo explica que las líneas evolutivas que sufrieron duplicación del genoma mostraron un crecimiento celular más rápido y una mayor capacidad para formar estructuras pluricelulares grandes, lo que aumentaba su éxito reproductivo en el entorno experimental. Es decir, la duplicación no solo persistió, sino que ayudó activamente a la evolución hacia la pluricelularidad.

El papel clave de la aneuploidía y la estabilidad genética

Un aspecto especialmente sorprendente fue que este estado de tetraploidía no degeneró como suele suceder. En la mayoría de los casos conocidos, duplicar todo el genoma lleva a inestabilidad: mutaciones, pérdidas de información genética y, en general, un retorno a la normalidad en pocas generaciones. Sin embargo, en el experimento MuLTEE esto no ocurrió.

El equipo descubrió que la combinación de duplicación del genoma y aneuploidía —la presencia de un número anormal de cromosomas— ayudó a estabilizar el nuevo estado genético. Gracias a esta combinación, las levaduras pudieron tolerar y modular cambios genéticos que favorecían estructuras pluricelulares más robustas y eficientes.

Como señala el artículo: «Las células tetraploides evolucionaron rápidamente hacia configuraciones aneuploides que ofrecían ventajas adaptativas, facilitando así la transición hacia una organización pluricelular estable». Esta interacción entre duplicación y variación cromosómica podría ser un mecanismo evolutivo más común de lo que se pensaba hasta ahora, especialmente en etapas tempranas de la evolución compleja.

Un hallazgo con implicaciones más allá de la levadura

Aunque el experimento se hizo con un organismo simple, las implicaciones del hallazgo son amplias. Muchos eventos de duplicación del genoma se han identificado en la historia evolutiva de plantas y animales, pero hasta ahora era difícil observar cómo y por qué ocurrían. El estudio de Georgia Tech proporciona por primera vez un modelo experimental controlado donde esto puede analizarse en tiempo real y con detalle.

Además, el hecho de que la duplicación ocurriera espontáneamente en un entorno controlado indica que estos eventos pueden ser más frecuentes en la naturaleza de lo que se creía, y no necesariamente raros o accidentales. Los miembros del equipo afirman que el trabajo demuestra que la duplicación del genoma no solo puede surgir espontáneamente bajo presión selectiva, sino también mantenerse de forma estable y funcional.

Esto podría ayudar a reinterpretar muchos eventos antiguos en la evolución de la vida en la Tierra. Si duplicar el genoma no es solo un error tolerado, sino una herramienta que la evolución puede usar activamente, estamos ante una pieza clave del rompecabezas de la complejidad biológica.

Ciencia con estudiantes y sin guion previo

Otro elemento que destaca en esta historia es el papel central de estudiantes de grado en la investigación. Cuatro alumnos universitarios participaron desde etapas tempranas, realizando tareas como ingeniería genética de cepas de levadura y análisis de datos evolutivos. Uno de ellos, Vivian Cheng, diseñó algunas de las líneas celulares que luego se convirtieron en las protagonistas del descubrimiento.

Por otra parte, este trabajo muestra algo esencial en la ciencia experimental: no siempre se encuentra lo que se busca, pero eso no significa que no se descubra algo valioso. Precisamente, los resultados más relevantes suelen ser aquellos que no no se buscan, sino que surgen de forma inesperada”.

Este enfoque abierto a la sorpresa, combinado con una estructura experimental robusta y seguimiento a largo plazo, permitió observar una transformación evolutiva que rara vez se deja ver en acción.

Un nuevo punto de partida para la biología evolutiva

Lejos de ser un estudio aislado, este experimento abre nuevas líneas de investigación. Ahora que se ha comprobado que la duplicación del genoma puede favorecer el desarrollo pluricelular, otros laboratorios podrán replicar o extender estos hallazgos con distintos organismos o condiciones ambientales.

En última instancia, lo que este trabajo sugiere es que la evolución no avanza solo por acumulación de pequeños cambios, sino que también puede dar grandes saltos cuando surgen condiciones genéticas propicias. Y, como demuestra esta levadura, esos saltos pueden nacer en un tubo de ensayo, entre cultivos diarios y la mirada atenta de científicos pacientes.