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A diferencia del método basado en el diseño racional, que se basa en un conocimiento a priori de la estructura y función de la proteína para realizar las modificaciones deseadas, el método de evolución molecular es un proceso de laboratorio por el cual se simulan en moléculas individuales los mecanismos que actúan durante el proceso de selección natural, con el objeto de provocar mutaciones que, posteriormente, se ensayan para identificar las posibles adaptaciones a nuevos ambientes.
En la selección natural, el medio ambiente proporciona la presión de selección para enriquecer una población con mutaciones que favorezcan la adaptación a dicho nuevo medio ambiente. El la evolución molecular se emplea un método de laboratorio para crear dicha presión de selección.
Para ello es necesario hacer un screening de millones de moléculas simultáneamente. Eso se consigue con la tecnología de emulsión, que permite testar más de 108 moléculas en un volumen de 1mL, ya que los volúmenes individuales de reacción son del orden de los sub-picolitros:
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