Interferencia clonal

La interferencia clonal es un fenómeno de la biología evolutiva, relacionado con la genética de poblaciones de organismos con un desequilibrio de ligamiento significativo , especialmente organismos de reproducción asexual . La idea de la interferencia clonal fue introducida por el genetista estadounidense Hermann Joseph Muller en 1932. ^{[ 1 ]} Explica por qué las mutaciones beneficiosas pueden tardar mucho tiempo en fijarse o incluso desaparecer en poblaciones de reproducción asexual. Como su nombre indica, la interferencia clonal se produce en un linaje asexual ("clon") con una mutación beneficiosa. Esta mutación probablemente se fijaría si ocurriera sola, pero puede no fijarse, o incluso perderse, si surge otro linaje con mutaciones beneficiosas en la misma población; los múltiples clones interfieren entre sí.

Cuando surge una mutación beneficiosa en una población, por ejemplo la mutación A, el portador de dicha mutación obtiene una mayor aptitud en comparación con los miembros de la población que no la poseen, mediante selección natural . En ausencia de recombinación genética (es decir, en organismos de reproducción asexual), esta mutación beneficiosa solo está presente en los clones de la célula en la que surgió. Por ello, la frecuencia relativa de la mutación A aumenta lentamente con el tiempo. En grandes poblaciones de reproducción asexual, puede transcurrir mucho tiempo antes de que la mutación se fije. Durante este tiempo, otra mutación beneficiosa, por ejemplo la mutación B, puede surgir de forma independiente en otro individuo de la población. La mutación B también aumenta la aptitud del portador. En este contexto, a la mutación A se la suele denominar "mutación original", mientras que a la mutación B se la denomina mutación "alternativa" o "interferente". Dado que, debido a la ausencia de recombinación genética, las mutaciones beneficiosas A y B no pueden combinarse (fácilmente) en un único genotipo AB, los portadores de la mutación A y los portadores de la mutación B competirán entre sí. Esto suele conducir a la pérdida de uno de ellos, ^{[ 2 ]} lo que confirma que el destino de una mutación ventajosa puede estar determinado por otras mutaciones presentes en la misma población. ^{[ 3 ]}

Por el contrario, en poblaciones con reproducción sexual, tanto los portadores de las mutaciones A como B tienen una mayor aptitud y, por lo tanto, una mayor probabilidad de sobrevivir y producir descendencia. Cuando un portador de la mutación A produce descendencia con un portador de la mutación B, puede surgir el genotipo AB, que en última instancia es más ventajoso. Los individuos con el genotipo AB tienen entonces la misma probabilidad de reproducirse que al menos uno de los siguientes: portadores solo de la mutación A o portadores solo de la mutación B, suponiendo que no exista una interacción negativa entre ambos. De este modo, la frecuencia relativa de ambas mutaciones, A y B, puede aumentar rápidamente, y ambas pueden fijarse simultáneamente en la población. Esto permite que la evolución proceda más rápidamente, un fenómeno conocido como el efecto Hill-Robertson .

Cuando Muller introdujo el fenómeno de la interferencia clonal, lo utilizó para explicar la evolución de la reproducción sexual. Argumentó que la pérdida de mutaciones beneficiosas debido a la interferencia clonal inhibe la adaptabilidad de las especies que se reproducen asexualmente. Por lo tanto, según Muller, el sexo y otras estrategias reproductivas que implican recombinación serían evolutivamente ventajosas. ^{[ 1 ]} Sin embargo, desde la década de 1970, los biólogos han demostrado que las estrategias de reproducción asexual y sexual producen la misma tasa de adaptabilidad evolutiva. Esto se debe a que la interferencia clonal también influye en otra parte de la estrategia reproductiva de una población, a saber, la tasa de mutación.

La interferencia clonal no solo desempeña un papel en la fijación de mutaciones en el ADN cromosómico, sino que también influye en la estabilidad o persistencia del ADN extracromosómico en forma de plásmidos . ^{[ 4 ]} Los plásmidos suelen contener genes que codifican características como la resistencia a los antibióticos. Por ello, las bacterias pueden volverse resistentes a los antibióticos en ausencia de genes que codifiquen esta característica en su ADN cromosómico. Sin embargo, los plásmidos no siempre se adaptan a su célula huésped, lo que a menudo resulta en la pérdida del plásmido durante la división celular . Por lo tanto, la frecuencia relativa de portadores de este plásmido en una población puede disminuir. No obstante, los plásmidos también pueden sufrir mutaciones, lo que genera competencia entre los portadores de los plásmidos. Debido a esta competencia, los plásmidos más estables serán finalmente seleccionados y su frecuencia dentro de la población aumentará. De esta manera, la interferencia clonal influye en la dinámica evolutiva de la adaptación plásmido-huésped, lo que resulta en una estabilización más rápida de los plásmidos en una población.

El fenómeno de interferencia clonal también ocurre en los linajes celulares cancerosos y precancerosos dentro de un paciente. ^{[ 5 ]} La heterogeneidad encontrada en las células de los tumores carcinogénicos implica competencia entre subpoblaciones de células en el tumor, de ahí la interferencia clonal. ^{[ 6 ]} Por lo tanto, la dinámica poblacional dentro de los linajes cancerosos está adquiriendo cada vez mayor importancia en la investigación clínica sobre tratamientos oncológicos. ^{[ 7 ]} Además, el conocimiento sobre el papel de la dinámica poblacional y la interferencia clonal, que a menudo resulta en resistencia a los antibióticos, se está teniendo en cuenta en el tratamiento de enfermedades infecciosas con antibióticos.