La hipótesis de Darwin sobre la primera llegada de especies tiene matices

Ésa es una de las conclusiones de un nuevo estudio que pone a prueba la importancia de la «primera llegada» en el control de la radiación adaptativa de las especies–la diversificación evolutiva morfológica, fisiológica y de comportamiento–, una hipótesis que se ha propuesto para los pinzones de Darwin, aves de las Islas Galápagos que llamaron la atención científica gracias a Darwin.

Ser primero en un nuevo ecosistema proporciona ventajas importantes para las especies pioneras, pero los beneficios pueden depender de cómo de competitivas sean las que llegan más tarde.

Ésa es una de las conclusiones de un nuevo estudio que pone a prueba la importancia de la «primera llegada» en el control de la radiación adaptativa de las especies–la diversificación evolutiva morfológica, fisiológica y de comportamiento–, una hipótesis que se ha propuesto para los pinzones de Darwin, aves de las Islas Galápagos que llamaron la atención científica gracias a Darwin.

Investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia (Georgia Tech), en Atlanta, Georgia, Estados Unidos, estudiaron la importancia de la primera llegada con especies bacterianas compitiendo en un tubo de ensayo. Utilizando una bacteria que crece en las hojas de las plantas, confirmaron la relevancia de la primera llegada para promover la diversificación de las especies y ampliaron esa hipótesis con algunas advertencias importantes.

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«Queríamos entender el papel de la historia de la colonización de especies en la regulación de la interacción entre la rápida evolución de la bacteria ‘Pseudomonas fluorescens SBW-25’ y las especies competidoras y cómo afectó a ‘P. Fluorescens’ la radiación adaptativa en el ecosistema -dice el principal investigador del estudio, Jiaqi Tan, de la Escuela de Ciencias Biológicas de Georgia Tech–. El patrón general que encontramos es que la llegada temprana de ‘P. Fluorescens’ le permitió diversificarse en mayor medida. Si las especies competidoras y diversificadoras son muy similares ecológicamente, encontramos un efecto más fuerte de la historia de colonización de especies en la radiación adaptativa».

La investigación se detalla en un artículo que se publica en la revista ‘Evolution’ y fue financiada por la ‘National Science Foundation’. Los autores del estudio creen que sus hallazgos son la primera prueba experimental rigurosa del papel que la historia de la colonización juega en la radiación adaptativa.

El biólogo evolutivo David Lack estudió un grupo de especies de aves estrechamente relacionadas conocidas como pinzones de Darwin y las popularizó en un libro publicado por primera vez en 1947. Entre sus hipótesis, estaba que las aves tuvieron éxito en su radiación adaptativa porque eran colonizadores tempranos de las islas. Los pinzones llenaron los nichos ecológicos disponibles, aprovechando los recursos de maneras que limitaban la capacidad de las aves que llegaban más tarde para establecerse de manera similar y diversificarse, sugirió.

«Las especies de aves que llegaron después de los pinzones sólo podían utilizar los recursos que los pinzones no estaban usando –explica Tan en un comunicado–. Las otras aves no podían diversificarse porque no les quedaban muchos recursos». Tan y otros científicos del laboratorio del profesor de Georgia Tech Lin Jiang investigaron esa hipótesis utilizando ‘P. Fluorescens’, que evoluciona rápidamente en dos fenotipos generales diferenciados por los nichos ecológicos que adoptan en microcosmos de tubos de ensayo estáticos. Dentro de los dos fenotipos principales hay variaciones menores adicionales.

LA SIMILITUD DE ESPECIES QUE COMPITEN, CLAVE

Los investigadores permitieron que la bacteria colonizara microcosmos recién establecidos y se diversificara antes de introducir especies bacterianas competidoras. Los seis competidores, que variaron en su nicho y aptitud competitiva en comparación con ‘P. Fluorescens’, se introdujeron individualmente y se les permitió crecer durante múltiples generaciones. Su éxito y nivel de diversificación se midieron colocando muestras de microcosmos en placas de agar y contando el número de colonias de cada especie y subespecie.

El estudo también incluyó lo contrario en la historia temprana de la colonización, permitiendo a las bacterias competidoras establecerse en microcosmos antes de introducir ‘P. Fluorescens’. Los competidores incluyeron una amplia variedad de organismos comunes en el medio ambiente, algunos de ellos recuperados de un lago cerca del campus de Georgia Tech. El experimento permitió a los científicos extender la hipótesis que Lack avanzó hace 70 años.

«Si la diversificación de las especies y las especies en competencia son muy similares, puede tener un fuerte efecto de prioridad en el que las primeras especies pueden afectar fuertemente a la capacidad de las especies posteriores para diversificarse», explica Jiang, profesor de Ciencias Biologicas en Georgia Tech. «Si las especies son lo suficientemente diferentes, entonces el efecto de prioridad es más débil, por lo que habría menos apoyo a la primera hipótesis de llegada», añade.

La radiación adaptativa tiene importantes implicaciones para los nuevos ecosistemas, particularmente con organismos que evolucionan rápidamente. ‘P. Fluorescens’ produce hasta diez generaciones al día bajo estas condiciones experimentales, lo que permitió a los científicos de Georgia Tech estudiar cómo evolucionaron más de 120 generaciones, cambios que habrían tardado cientos de años en pinzones.

La población bacteriana estudiada en el laboratorio de Jiang incluía hasta 100 millones de organismos, muchos más que el número de aves en las Islas Galápagos. La reproducción asexual de las bacterias significó que la tasa de mutación probablemente también difería de las aves. Sin embargo, Jiang y Tan creen que su estudio ofrece ideas sobre cómo las diferentes especies interactúan en nuevos ambientes basados en ventajas históricas.

«Desde la perspectiva de la biología evolutiva, los científicos a menudo se centran sólo en las especies particulares que les interesan –apunta Jiang–. También necesitamos pensar en el contexto ecológico circundante del proceso evolutivo». En un trabajo futuro, Jiang espera estudiar cómo la introducción de depredadores puede combinarse con la competencia de especies para afectar a la radiación adaptativa.

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