Imagina una jungla. Probablemente sea un bosque frondoso, lleno de diferentes cantos de pájaros y el zumbido de miles de tipos diferentes de insectos. Ahora imaginemos una tundra: un terreno árido y azotado por el viento con relativamente pocos tipos de plantas o animales.
por Katie Marshall y Emily Black
Estos dos lugares resaltan un fenómeno interesante: que algunos lugares de la Tierra tienen muchas más especies que otros. De hecho, la distribución de especies en todo el mundo sigue un patrón curiosamente consistente: en general, hay más especies más cerca del ecuador y menos a medida que se avanza hacia los polos. Este » gradiente latitudinal de biodiversidad » se puede observar en muchos grupos diferentes de organismos a lo largo del tiempo.
Una posible explicación para la presencia de más especies más cerca del ecuador es que los cambios en el clima desde el ecuador hasta los polos afectan la capacidad de nuevas especies para evolucionar , un proceso llamado especiación .
Diversidad en acción
Nuestro equipo de investigación de la Universidad de Columbia Británica recurrió a herramientas y especies únicas para rastrear exactamente cómo el clima influye en la evolución y qué significa esto para dónde aparecen nuevas especies. Y llevamos a cabo esta investigación mientras estábamos atrapados en casa durante los cierres de COVID-19. Nuestra investigación ahora se publica en PLOS ONE .
El gusano web del otoño es una polilla que se encuentra desde México hasta Canadá (un rango de casi 4.000 km) cuyas orugas tienen cabezas negras o rojas. Si bien esto puede parecer una diferencia sutil, las orugas con estos colores diferentes parecen tener comportamientos diferentes y aparecer en diferentes épocas del año, y los estudios genéticos sugieren que están evolucionando hacia especies diferentes .
Esta polilla también se encuentra en climas muy diferentes, lo que nos permitió explorar cómo la latitud y el clima podrían estar afectando su capacidad para pasar de una especie a dos.
Sin embargo, teníamos un problema: con los bloqueos globales y las restricciones de viaje , ni siquiera podíamos salir de nuestros hogares, y mucho menos probar orugas en todo un continente. Entonces, recurrimos a la ciencia colaborativa. Algunas aplicaciones y sitios web utilizan fotografías o clips de audio subidos por los usuarios para identificar la flora y la fauna, creando enormes bases de datos de observaciones de la naturaleza.
Gracias a los observadores domésticos, pudimos acceder a miles de observaciones en toda América del Norte desde la comodidad de nuestros hogares para comenzar a investigar la especiación a gran escala geográfica.
Nacimiento de nuevas especies
El proceso de especiación ocurre cuando dos grupos de organismos pertenecientes a una misma especie se encuentran separados por una barrera que les impide reproducirse . La forma más conocida de que esto pueda ocurrir es a través de una barrera física entre los grupos, como una cadena montañosa o una carretera .
Para el gusano tejedor del otoño, la barrera que les hace convertirse en dos especies diferentes es el tiempo. En general, las especies de polillas sólo aparecen y se reproducen durante el verano, y cuando lo hacen, se reproducen sólo durante unas pocas semanas, como máximo.
Los gusanos tejedores pelirrojos y de cabeza negra tienden a emerger y reproducirse en diferentes momentos durante el verano, y este intervalo de tiempo crea una barrera que hace que se conviertan en dos especies diferentes .
Los veranos hacia el ecuador tienden a ser mucho más largos, por lo que los gusanos web del otoño pasan por más ciclos de vida en un año en comparación con las poblaciones del norte, que solo pueden reproducirse una vez durante los veranos cortos. Si los gusanos tejedores pelirrojos y de cabeza negra que se encuentran más cerca del ecuador tienen más flexibilidad en cuanto a cuándo pueden reproducirse, es posible que puedan evitarse mejor entre sí a tiempo , lo que hace que la especiación sea más efectiva.
Orugas en un encierro
Gracias a la apariencia esponjosa del gusano web del otoño y su estatus de plaga en el jardín, miles de fotografías fechadas y geoetiquetadas estaban disponibles en el sitio científico de colaboración colectiva iNaturalist . Revisamos 11.000 fotografías de gusanos web del otoño de más de 7.000 usuarios, comprobando manualmente en miles de fotografías si la oruga era de cabeza roja o negra.
Si bien fue una gran hazaña, estos métodos nos brindaron una ventana a las poblaciones de gusanos web desde Florida hasta Ontario. Para ver cómo cambiaba la especiación en las latitudes, compilamos las horas y fechas en que se tomó cada fotografía de gusano telaraña y medimos los colores de las orugas de cada imagen.
Utilizando todas estas observaciones, descubrimos que en las regiones más al norte con veranos cortos, las orugas pelirrojas y negras del gusano tejedor se vieron obligadas a reproducirse al mismo tiempo y tenían una coloración más similar. Esto sugiere que se estaba produciendo una mayor reproducción entre los grupos, y parecían y actuaban más como una sola especie.
Sin embargo, en su área de distribución sur, las orugas de cabeza negra y pelirroja pudieron separar más sus generaciones y tenían una coloración menos similar, lo que significa que pueden estar más avanzados en el proceso de convertirse en dos especies.
Clima y diversidad
Descubrimos que las diferencias en el clima desde el ecuador hasta los polos afectan la evolución de las especies cuando el tiempo es la barrera, reflejando el gradiente latitudinal de biodiversidad. En resumen, el clima puede cambiar la facilidad con la que se forman las especies.
Hay aproximadamente 2,1 millones de especies clasificadas en la Tierra, y más de un millón de ellas son insectos ( y muchos millones más no han sido descubiertas ), lo que los convierte en los animales más diversos del planeta.
Las especies están migrando, ya sea como especies invasoras que llegan a nuevos lugares o desplazándose hacia los polos para escapar de los climas cálidos .
Los humanos tienen un efecto inmenso en los ecosistemas de nuestro planeta y es posible que se estén formando nuevas especies con la misma rapidez con la que desaparecen . Entonces, para comprender los procesos que impulsan la biodiversidad en la Tierra, debemos comprender cómo esos procesos impactan a las criaturas que constituyen gran parte de esa biodiversidad.
Más información: Emily N. Black et al, Observaciones colectivas de una polilla polífaga revelan evidencia de especiación alocrónica que varía a lo largo de un gradiente latitudinal, PLOS ONE (2023). DOI: 10.1371/journal.pone.0288415
