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28-11-2016 : Informe

La amenaza del calentamiento sobre la diversidad genética de las especies

La investigación llevada a cabo con plecópteros en el Parque Nacional de los Glaciares indica que el calentamiento global reduce la diversidad genética de algunas especies, de modo que pone en peligro su capacidad para evolucionar a medida que las condiciones van cambiando. Estos descubrimientos tienen implicaciones importantes en cuanto a la afectación del cambio climático en la biodiversidad.

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Luisa Rivera

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El plecóptero Lednia tumana se ha adaptado a un nicho muy específico y extremo: el agua fría y clara que emana del deshielo de los glaciares del Parque Nacional de los Glaciares de Montana. Este insecto está en la punta del cambio climático porque su frígido hábitat montañoso está desapareciendo a pasos agigantados. Desde 1850, el 85% del hielo del parque de los Glaciares ha desaparecido y todas las previsiones apuntan a que habrá desaparecido por completo en 2020.

En un estudio publicado este año, los investigadores descubrieron que este insecto amante del frío está en peligro. “Su fisiología necesita agua muy, muy fría y no pueden sobrevivir si el agua alcanza una temperatura media superior a los 9 grados centígrados en agosto”, afirmaba Joe Giersch, un biólogo del U. S. Geological Survey (USGS) que ha estudiado este insecto y otro similar, el plecóptero Zapada glacier.

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Joe Giersch/U.S. Geological Survey

Lednia tumana

Los plecópteros Lednia tumana y Zapada glacier remontan el curso fluvial para encontrar agua fría a medida que llega el calor y, debido a la topografía más escarpada de las montañas, las poblaciones se han acabado separando. Eso ha interrumpido el fluido de genes, lo que ha causado la desaparición de algunas genéticas. A medida que los genes se reducen, la especie va perdiendo variación genética y “capacidad adaptativa” por igual (la genética que da a las especies la capacidad de evolucionar en rasgos necesarios a medida que cambian las condiciones). Esta es una de las principales razones de por qué el plecóptero Ledia tumana se considera candidato a animal amenazado según la Ley Federal de Especies en Peligro de Extinción.

Y muchos de sus compañeros insectos de las alturas también lo están. “Este plecóptero”, escribían Giersch y los coautores, “probablemente represente un gremio de especies que se enfrentan a amenazas similares en las cabeceras alpinas de los ríos de todo el mundo”.

Se sabe muy poco sobre cómo proteger al plecóptero Ledia tumana y a otras especies. A los biólogos les falta una pieza enorme del puzle: conocer qué genética dará a las especies el empuje evolutivo que les permita adaptarse con éxito a un mundo más cálido. Este ADN escondido y los rasgos posiblemente importantes a los que representa se conocen como “diversidad críptica”, de la que se está perdiendo gran parte, afirman los expertos, a medida que se contrae, se fragmenta o cambia el abanico de especies. Aun así, el ADN es vital porque contiene información sobre varios linajes y sobre las especies que emergen, la vanguardia de la evolución. Si se pierde, se complicará la tarea de evaluar los efectos del cambio climático sobre la biodiversidad y de determinar lo que debe protegerse.

Lo que desaparece antes de que supiéramos que podía desaparecer tiene consecuencias trascendentales. Un proyecto de investigación a largo plazo de las variaciones genéticas en álamos, llamado the Cottonwood Ecology Group, descubrió que el genotipo de un árbol afecta a la comunidad de unas 700 especies de insectos que dependen de él, así como también afecta a las emisiones químicas, los microbios, las bacterias, los líquenes, los castores y los pájaros que se alimentan de los insectos. Si desaparecieran genotipos importantes, comunidades ecológicas enteras podrían cambiar de un modo impredecible. “La diversidad genética en las especies de plantas básicas (flores alpinas, álamos o praderas de hierbas altas) atraen a centenares, cuando no millares, de especies diferentes”, afirmaba Thomas Whitham, jefe del proyecto de la Universidad de Northern Arizona (Northern Arizona University). “Por eso el cambio climático es un acontecimiento evolutivo.”

Estos estudios genéticos son una carrera contra el calentamiento climático, que tiene lugar más rápido de lo que se preveía.

Suele ser el caso que donde el clima cambia más rápido es donde las especies se ven más afectadas. La trucha Salfelinus confluentus, una especie en peligro de extinción que depende de la fría agua del Noroeste del Pacífico, también se ve tocada por el calentamiento. “Hemos descubierto que la diversidad genética es más baja en esos lugares que van a experimentar el cambio climático más grande y las condiciones medioambientales más estresantes”, afirmaba Ryan Kovach, un biólogo especialista en las actividades pesqueras de la USGS en el Parque Nacional de los Glaciares que ha publicado artículos sobre esta trucha y el clima. “En otras palabras, no tienen la diversidad genética allá donde es más probable que la necesiten.” Eso sucede porque hay menos peces en esos hábitats a causa de unas condiciones que ya resultan estresantes.

Estos tipos de estudios genéticos son una carrera contra el calentamiento climático que tiene lugar más rápido de lo que se preveía. “A pesar de que la diversidad genética es literalmente la pieza fundamental para toda la vida, se ignora casi por completo en el contexto del cambio climático”, afirmaba Kovach.

Carsten Nowak, un biólogo de la conservación del Instituto de Investigación Senckenberg y del Museo de Historia Natural de Gelnhausen en Alemania también ha estudiado la genética de la respuesta al cambio climático en los insectos alpinos, así como en los lobos y otras especies.

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USFWS

El calentamiento también afecta a la trucha Salfelinus confluentus, una especie del Noroeste del Pacífico que depende del agua muy fría.

En 2011 Nowak y sus colegas llevaron a cabo una investigación en las zonas montañosas europeas que estudiaba a siete especies de tricópteros, una especie de efemerópteros y otra de plecópteros que, del mismo modo que los plecópteros del Parque Nacional de los Glaciares, son insectos que aman el frío. Los científicos examinaron la genética de las especies y las dividieron en una escala más fina: poblaciones dentro de las especies que son genéticamente diferentes unas de otras, lo que se conoce como unidades evolutivamente significativas (UES).

Si el supuesto futuro climático no cambia, según su trabajo, el 79% de las UES se extinguirán en 2080, lo que diezmará la diversidad genética escondida. Si las emisiones de gases causantes del efecto invernadero se reducen a la cantidad necesaria para limitar el calentamiento global a 2 grados Celsius, como el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático ha instado, entonces se prevé que el 59% de las UES desaparezca.

El estudio de Nowak predecía que la pérdida de la diversidad genética en Europa sería más marcada en la región Mediterránea del sur de Europa, que también es el área del continente con la mayor diversidad genética. Aunque desaparezcan poblaciones, nadie sabe qué implica esa pérdida. “Necesitamos saber si importa que existan diez poblaciones y nueve desaparezcan”, afirmaba Nowak.

Investigadores portugueses previeron en un artículo publicado a principios de año que muchos linajes de anfibios y réptiles de la península Ibérica, que se espera que sea la zona más afectada por un clima más cálido y seco, podrían desaparecer o contraerse a lo largo de la próxima mitad de siglo, lo que supondría una pérdida de diversidad críptica “con implicaciones en los procesos evolutivos”.

Los científicos quieren secuenciar los genomas de las especies para comprender qué parte es responsable de la adaptación.

Estas pérdidas son importantes porque una especie, por ejemplo, que se exponga a una nueva enfermedad, puede no ser capaz de evolucionar en una resistencia porque la genética que gobierna la respuesta inmunitaria haya desaparecido. O que los genes que permiten a un pez o a un plecóptero regular su temperatura en aguas más cálidas desaparezcan.

La parte positiva es que se ha producido una revolución en la capacidad de secuenciar el ADN: ahora es mucho más rápido y barato que nunca. El objetivo de muchos científicos de la conservación es secuenciar los genomas de una especie y luego comprender qué fragmento se encarga de la adaptación, incluidos esos rasgos como las capacidades migratorias, la dispersión y la capacidad de adaptarse a una temperatura más cálida. Una vez hecho esto, entonces los gestores pueden administrar los escasos recursos para proteger a las poblaciones más esenciales para adaptarse a las condiciones de cambio.

Nowak citó el ejemplo del tigre siberiano, cuya población ha menguado hasta unos pocos centenares. “¿Podemos utilizar el tigre indio para repoblar Siberia?”, se preguntaba retóricamente. “Si tienes muchas unidades evolutivamente significativas y sabes lo que representan, quizá quieras algunas que destaquen por la adaptación al frío o la pesca” para repoblar Siberia. “No puedes limitarte a proteger a las especies, tienes que proteger a las poblaciones”, las pequeñas unidades de una especie que quizá tengan los genes necesarios para adaptarse. Saber lo que representan es la parte más difícil.

A medida que se vayan mapeando la capacidad adaptativa de especies ecológicamente importantes, los gestores contarán con una potente herramienta para determinar las especies cuya genética adaptativa debe protegerse. Podrían incluso afectar a los “rescates de genes”, al centrarse en las poblaciones con genes más vitales. “Una de las opciones que tenemos para los plecópteros es la translocación: trasladar una población a una localización diferente”, declaraba Giersch. “Eso sería después de investigar las adaptaciones escondidas dentro del ADN para determinar cuáles tienen la capacidad de adaptarse a temperaturas más cálidas. Pero todavía queda mucho hasta llegar a este punto.”

Una de las opciones para los plecópteros podría ser la translocación: trasladar una población a una localización diferente.

Hace poco se han mapeado los genes climáticos de dos especies de árboles y se ha localizado su capacidad adaptativa. Un estudio publicado en septiembre descubrió que dos árboles con poco parentesco (Picea glauca y Pinus contorta) utilizaban el mismo conjunto de 47 genes para tratar la temperatura, la precipitación y otras variables climáticas. Conocer estas adaptaciones de los árboles es importante porque ellos migran lentamente, a lo largo de las generaciones, y los esfuerzos de migración asistida con árboles ya se están llevando a cabo. “Debemos comprender la adaptación climática en otras coníferas para poder tratar árboles incompatibles” con su entorno, afirmaba Sally Aitken, catedrática de Ciencia Forestal y de la Conservación de la Universidad de Columbia Británica (University of British Columbia). “Eso repercutirá en una mejor información en las estrategias de gestión”, dijo, “y nos permitirá plantar árboles que sean más proclives a desarrollarse y adaptarse más rápidamente al cambio climático”.

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Jim Robbins
SOBRE O AUTOR Jim Robbins es un periodista veterano que reside en Helena, Montana. Ha escrito para el New York Times, Condé Nast Traveler, así como en muchas otras publicaciones. Su último libro es The Man Who Planted Trees: Lost Groves, Champion Trees, and an Urgent Plan to Save the Planet (El hombre que plantó árboles: bosques perdidos, árboles campeones y un plan urgente para salvar el planeta).