Academia Mexicana de Ciencias
Boletín AMC/006/17
Ciudad de México, 11 de enero de 2017

• Esta vía permite a los investigadores abordar diversas preguntas acerca de la evolución (pasado y presente) de diferentes grupos de organismos que conforman la biodiversidad.
• El doctor Alejandro González utiliza como modelo a los anfibios que viven en las regiones tropicales para estudiar los factores que influyen en la diversidad de las especies.

Ejemplar de rana del género Eleutherodactylus.
Foto: tomada de http://alejandrogonzalezvoyer.com/
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Los factores y los mecanismos que influyen en la distribución desigual de la biodiversidad en el planeta, en específico entre las áreas templadas y las áreas tropicales, no han sido identificados en su totalidad, en parte, porque están relacionados con procesos de larga duración. Y para dilucidar los procesos responsables de la elevada riqueza específica en áreas tropicales, los anfibios son un buen modelo de estudio, ya que más del 50% de sus especies se encuentran en áreas neotropicales y responden a variables ecológicas.

Una de las hipótesis para explicar las diferencias de la diversidad entre ambientes tropicales y ambientes templados, es la ecológica, que propone que la riqueza específica está relacionada con la diversidad de ambientes —nichos ecológicos—. Y a su vez, uno de los mecanismos que se ha propuesto para entender estas diferencias específicas en la diversidad del planeta es la radiación adaptativa, que se da cuando las especies llegan a un nuevo ambiente o cuando logran sobrevivir en un lugar al que no estaban acostumbradas, explicó el doctor Alejandro González Voyer, del Instituto de Ecología de la Universidad Nacional Autónoma de México.

Durante la conferencia “A viejas preguntas, novedosas aproximaciones: el estudio de la biodiversidad a través del método comparado filogenético”, el investigador mencionó que distintos autores consideran que la radiación adaptativa es el fenómeno que podría explicar la diversidad específica —variedad de géneros, especies, subespecies, variedades, formas— y que es la manifestación más clara del “principio de divergencia” de Charles Darwin, el cual se refiere a la selección natural como el motor de las diferencias entre los individuos, lo que genera nuevas especies.

Al subconjunto de radiaciones adaptativas que ocurren en un grupo de ambientes aislados —como islas o lagos— se les llama adaptaciones paralelas, que tienen lugar cuando las especies invaden nichos ecológicos similares en ambientes distintos, tal es el caso de los lagartos del género Anolis en las islas del Caribe, que tienen una morfología asociada al lugar en donde habitan sin que exista una relación de parentesco entre ellos; o el caso de los peces ciclidos, que evolucionaron rápidamente dentro de los grandes lagos de África en numerosas especies relacionadas, pero con características morfológicas distintas.

Lo anterior significa que cuando especies diferentes invaden de forma independiente nichos ecológicos similares (las hojas, las bromelias, los árboles…), aunque en hábitats diferentes (distintas islas o distintos lagos), desarrollan adaptaciones similares que corresponden a su ambiente, como pueden ser discos en los dedos para adherirse a las hojas. A esto se le llama convergencia evolutiva.

Ranas distintas, pero similares
El doctor Alejandro González y Álvaro Dugo Cota, estudiante de doctorado en la Estación Biológica de Doñana del Consejo Superior de Investigaciones Científicas en España, eligieron a las ranas del género Eleutherodactylus para tratar de identificar si estas representan un caso de radiaciones paralelas. Estas ranas son de desarrollo directo porque no tienen renacuajo, cuentan con 191 especies y la mayor parte de su diversidad, el 87%, se encuentra en las islas del Caribe.

En el marco de la Reunión General de la Academia Mexicana de Ciencias, Ciencia y Humanismo II, González Voyer señaló que en algunos trabajos de investigación se sugiere que estas ranas presentan morfologías asociadas a ciertas condiciones ambientales, y que en las diferentes islas se encuentran especies de ranas distintas, aunque con especializaciones similares.

“Queríamos saber si estas ranas son un caso de radiación paralela, para ello tuvimos que identificar si los diferentes ecotipos —ranas terrestres, acuáticas, que viven en bromelias, en la hojarasca, etcétera— están asociados a morfologías específicas y si existe convergencia evolutiva entre las ranas de las islas de estudio: Cuba, Jamaica, Bahamas, Puerto Rico, La Española, las Antillas Menores y la isla de Mona”.

Para lo anterior, los investigadores utilizaron una hipótesis filogenética de las relaciones de los organismos entre sí, conocida también como árbol filogenético, que registra la secuencia de procesos de especiación y refleja cuáles grupos de organismos se encuentran estrechamente relacionados.

En el árbol filogenético del género Eleutherodactylus se incluyó al 91% de sus especies, se calibró con fósiles y se incluyó la información del microhábitat de las especies estudiadas. En total se consideraron 31 medidas morfológicas de 1 876 especímenes que corresponden a 162 especies, categorizadas en 8 modos de vida, los cuales fueron definidos por el uso del microhábitat (terrestres, acuáticas, arborícolas, ribereñas, de vida subterránea, que viven en rocas, cuevas, en bromelias y de hojarasca).

Con estos datos se analizó, a través del método comparado filogenético, si existe convergencia morfológica –similitudes en algunas características morfológicas que reflejen posibles adaptaciones al ambiente (o al microhábitat) – en las especies que usan de igual modo su ambiente.

“El método comparado filogenético nos permite estudiar patrones morfológicos en un gran número de especies, y así detectar asociaciones repetidas entre características físicas o entre estas y el ambiente”.

En la filogenia que resultó de este análisis y de otro que permite describir la historia de colonización y especiación dentro de las islas, se pueden ver gráficamente las invasiones independientes que hicieron las especies del género Eleutherodactylus, “estas ranas radiaron o se diversificaron dentro de las islas, pero también las invadieron en repetidas ocasiones, sobre todo a Cuba y a La Española; además encontramos que ecotipos similares se encuentran de manera independiente en las diferentes islas”.

Al comparar el tamaño corporal y algunos componentes principales de la forma —longitud de los dedos, por ejemplo—, los dos investigadores observaron diferencias significativas para ciertos rasgos entre ecotipos. En algunos ecotipos, por ejemplo, en el arborícola o de bromelia, los discos de los dedos que les permiten adherirse a las hojas son más grandes en comparación a los de las ranas, por mencionar un caso, terrestres.

“La conclusión general del estudio es que todos los ecotipos muestran convergencia evolutiva: especies que de manera independiente han invadido ecotipos similares en las distintas islas presentan similitudes en ciertos rasgos morfológicos que están asociados a dicho ambiente. Estos resultados indican la capacidad que puede tener la selección natural para sobreponerse a contingencias históricas, resultando en morfologías semejantes en especies distantemente relacionadas”, indicó el especialista en biología evolutiva.

Noemí Rodríguez González.