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Científicos españoles aportan pruebas de la hipótesis de la ruta compartida para explicar la coloración llamativa del plumaje de algunas aves

  • Un estudio revela que la producción de ornamentos de color mediada por carotenoides en aves está metabólicamente asociada a la regulación de la respiración celular.

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En el mundo de las aves, la coloración del plumaje suele emplearse como un medio de comunicación entre congéneres. Un buen ejemplo lo encontramos en los machos de algunas especies de aves que han desarrollado una coloración llamativa en comparación con las hembras.

Este rasgo físico, que obedece a la fuerza evolutiva de la selección sexual, permite a los machos “informar” a las hembras sobre su calidad reproductiva, su estado de salud o su capacidad para sobrevivir a enfermedades o a condiciones ambientales adversas, de modo que aquellos con una coloración más intensa adquieren una ventaja competitiva en la reproducción al ser percibidos por las hembras como los mejores padres para su descendencia.

Científicos españoles aportan pruebas de la hipótesis de la ruta compartida para explicar la coloración llamativa del plumaje de algunas aves

Cuando la coloración llamativa de un ornamento físico se debe a la presencia de tonos amarillos, naranjas y/o rojos, normalmente ésta es producida mediante una serie de complejos mecanismos metabólicos en los que interviene un grupo de pigmentos orgánicos conocidos como carotenoides, los cuales solo pueden ser adquiridos a través de la dieta.

Por otro lado, estos pigmentos también cumplen diversas funciones fisiológicas, como la de neutralizar los dañinos radicales libres que se producen como consecuencia del metabolismo celular, gracias a su capacidad antioxidante. ¿Pero cómo se explica que unos pigmentos ingeridos con la dieta, que también desempeñan esas otras funciones fisiológicas, puedan determinar el éxito reproductivo de un pájaro?

La primera hipótesis formulada para explicar la evolución de las coloraciones llamativas producidas por carotenoides en los vertebrados asume que los carotenoides no son fáciles de conseguir en la naturaleza al ser escasos en la dieta. Adquirir unos ornamentos de color irresistibles para las hembras implicaría la necesidad de que los machos dedicaran tiempo y energía a la búsqueda de alimentos ricos en carotenoides.

A partir de esta hipótesis, otros investigadores sugirieron que, además del esfuerzo en encontrar carotenoides con la comida, existiría una necesidad de compensar los carotenoides que son asignados a una coloración llamativa frente a los que son destinados a funciones fisiológicas importantes.

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De acuerdo con esto, “invertir” carotenoides en la coloración del plumaje podría suponer un coste para la supervivencia, ya que esos carotenoides, que solo se consiguen con mucho esfuerzo, no estarían disponibles para servir como defensa antioxidante y evitar enfermedades. Solo los machos con abundantes carotenoides serían capaces de resolver bien este compromiso fisiológico y de mostrar una coloración intensa, siendo así escogidos por las hembras como los mejores.

Pero una nueva investigación, llevada a cabo por científicos del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC), la University of Turku (Finlandia), el Instituto de Investigación en Recursos Cinegéticos (IREC – CSIC, UCLM, JCCM) y la Sociedad de Ciencias “Aranzadi”, ha aportado pruebas experimentales de lo que se conoce como “la hipótesis de la ruta compartida”, usando machos de piquituerto común (Loxia curvirostra) como modelo de estudio.

Ésta hipótesis menciona que no está demostrado que los carotenoides sean escasos en la dieta, al menos en la de las aves, por lo que ni su consecución ni utilización estarían asociadas a un coste fisiológico. Por ello, los colores producidos por carotenoides podrían reflejar la calidad individual de otra manera.

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En el caso del piquituerto común, no existen evidencias de que la llamativa coloración rojiza de los machos tenga un efecto sobre la selección sexual, por lo que esta especie es ideal para estudiar los procesos metabólicos que regulan la transformación de los carotenoides, que es clave para entender la base evolutiva de la selección sexual de estos rasgos de color.

La hipótesis de la ruta compartida se centra en aquellas aves cuyos colores rojos son producidos mediante transformaciones enzimáticas de carotenoides amarillos de la dieta. Sugiere que esa transformación se podría tal vez hacer en las mitocondrias, que son los orgánulos responsables de la respiración celular. Por ello, la transformación en carotenoide rojo reflejaría directamente la calidad metabólica general del individuo, sin depender de la abundancia de pigmento. 

Los autores del estudio administraron subcutáneamente, a un grupo de piquituertos, compuestos antioxidantes diseñados para entrar en la membrana de las mitocondrias. Lo que observaron es que uno de estos compuestos (llamado mitoTEMPO) provocó que las aves depositaran más pigmento rojo en las plumas y consiguieran un plumaje más rojo.

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Sin embargo, esto solo ocurrió en los individuos que eran totalmente rojos antes del experimento. Hay que pensar que en esta especie los machos muestran una enorme diversidad de coloración del amarillo al rojo intenso. Por ello, los autores concluyeron que la mitocondria efectivamente puede estar implicada en la producción de dicho color rojo, pero además, que solo los mejores individuos (los más rojos) son capaces de generar esos colores rojos intensos. 

De este modo, los ornamentos de color rojo producidos por carotenoides estarían asociados a las mismas rutas bioquímicas que controlan la homeostasis y función celular. La intensidad del color de estos ornamentos sería el producto de un proceso celular vital y podría considerarse como indicador directo de la calidad del individuo que los ha desarrollado. 

Esta nueva información no solo es de gran valor para comprender el proceso evolutivo de la selección sexual mediada por el desarrollo de ornamentos de color en vertebrados, sino que también puede ayudar a comprender los procesos por los cuales la contaminación o el estrés en diferentes ambientes afectan negativamente a la coloración de las aves y otros vertebrados. 

Puedes consultar la publicación científica de este trabajo de investigación en:

Cantarero, A., Mateo, R., Camarero, P. R., Alonso, D., Fernandez-Eslava, B., Alonso-Alvarez, C. 2020. Testing the shared-pathway hypothesis in the carotenoid-based coloration of red crossbills. Evolution (2020).

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