Las Especies

Las especies: (1) ¿qué es una “especie”? No se puede esperar que la naturaleza esté segmentada y sea ordenada. Desde la obra de Linneo (1753), la definición clásica de especie debió esperar a 1942, cuando se caracterizó como un grupo de poblaciones naturales que se cruzan de hecho o potencialmente, y están aisladas reproductivamente de otros grupos similares. Esta definición es limitada e innumerables excepciones. Los organismos unicelulares se reproducen por división asexual. En las plantas la segmentación sexual no encaja en forma ordenada. A este punto un concepto interesante es “especie difusa”, donde el hecho que los límites sean borrosos no impide que existan fronteras. El esquema en árbol donde una especie se divide en dos indica que el primer miembro de una especie nueva es hijo de un miembro de otra especie. También hay casos donde dos especies se hibridaban para dar una tercera especie. Es el concepto de “no-especie” que se aplica a las plantas hidriadas. El concepto de “especie ecológica” enfatiza las adaptaciones a zonas ambientales particulares. Algunos introdujeron el concepto de “especie cínica”, donde una especie es “lo que un taxonomista dice que es”. <<< >>> Las “especies” se crean o descartan siguiendo una de las 30 definiciones. A diferencia de la clasificación (taxonomía), la denominación es gobernada por la ICZN para animales y IAPT para plantas. Pero ninguna asume responsabilidad sobre cómo se definen las especies. Existe un acuerdo amplio entre los taxonomistas de que una especie debe representar un “linaje evolutivo” distinto. Pero no hay acuerdo sobre cómo definir un linaje. En los animales se usa el concepto filogenético, que permite unir poblaciones si comparten un ancestro y tienen una herencia genética. El concepto filogenético dice que dos poblaciones son distintas si tienen un ancestro común, pero difieren física o genéticamente. En aves los taxonomistas son más conservadores y usan el concepto biológico: las especies verdaderas no deberían producir híbridos fértiles. El estudio analizó una muestra aleatoria de 200 especies de aves con el lente de la morfología (estudio de las características físicas). Se sugirió que la biodiversidad en las aves está subestimada, y lleva el número a unas 18.000 especies en todo el planeta. Por otro lado, los estudios genéticos de las aves revelan que no puede haber más de 20.000 especies existentes. Una consecuencia compleja de este concepto es la “inflación taxonómica” que multiplica la cantidad de especies. En biología, como en economía, “la inflación causa devaluación”. <<< >>> Definir una especie con el enfoque genético es rápido y no requiere experiencia taxonómica. Permite una aceleración en el inventario de especies, pero el problema es que quizás resulta en una sobreestimación en la cantidad de especies. Paradójicamente, la resolución del genoma volvió más difícil, no más fácil, la distinción de los límites entre especies. Por ejemplo, una división más fina podría convertir de golpe a una población sana en dos poblaciones vulnerables. Los cazadores de Safari matar a 9 tipos de antílopes buscando trofeos de distintas especies, pero con otra taxonomía serían 25 las poblaciones. En Asia central las Ovejas Silvestres (Ovis ammon) pasaron de una a 9 especies. Entonces, en Kazajstán se encontraron de golpe con 5 especies de ovejas de montaña que necesitan protección. <<< >>> Un estudio de los registros de pruebas de hibridación en las plantas y animales, encontró que el 31% de las combinaciones de plantas intentadas produjeron descendencia fértil, y en animales fue el 61%. Por ejemplo, los helechos tienen una hibridación entre especies poco exitosa y las aves están en el otro extremo. La tendencia de las plantas a hibridarse llevó a muchos botánicos a concluir que las “especies” en plantas son agrupaciones arbitrarias. Un estudio sobre los rasgos de 700 especies de plantas sugiere que deben dividirse en grupos distintos. En más del 80% de los géneros de plantas, el agrupamiento de las especies aparece como grupos en lugar de un continuo. Esto facilita la hibridación dentro del grupo. El enfoque actual para clasificar las plantas depende de clasificar las historias familiares por linajes antes que definir las especies. <<< >>> Si hay un problema en la base de la clasificación (las especies), lo mismo se propaga en la pirámide hasta los reinos (supergrupos). Se mencionan 5 o 7 de estas grandes ramas. Linneo incorporó 3 reinos: plantas, animales y minerales. Minerales dejó de usarse muy rápido. Pero la historia de cuántos reinos o supergrupos existen está lejos de terminar. <<< >>> La definición clásica de especies como individuos que se cruzan entre sí y engendran descendientes sexualmente viables no se aplica a los organismos asexuales. Tampoco ayuda el examen del ADN compartido colectivamente; por ejemplo, las bacterias E. coli tienen solo el 20% de los genes en común. El proceso de clasificación se complica porque muchos microorganismos trabajan tan estrechamente que cuesta separarlos en especies. ¿Podrían describirse las interacciones sin mencionar las especies? En lugar de pensar en las especies se podría pensar a una comunidad microbiana. Se podría hacer preguntas acerca de la dinámica del sistema en su conjunto; sobre la evolución de la estructura dentro de una comunidad y no sobre una especie. Algunas enfermedades tienen culpables específicos (neumonía o meningitis), pero otras (obesidad o diabetes tipo-II) parecen estar asociadas a una disfunción a nivel comunitario del microbioma. Las comunidades bacterianas son como el mundo de las partículas en la Física Cuántica, no son directamente accesible a nuestros sentidos, y no funciona la intuición de las experiencias cotidianas. <<< >>>
Las especies: (2) las fuerzas generadoras de especies. La “paradoja de la especiación” dice que la especiación es un proceso gradual y continuo, que conduce a entidades biológicas distintas, pero en tanto produce poblaciones cercanas difíciles de separar como especies. Uno de los motores en la formación de especies son las diferencias genéticas. Un trabajo de laboratorio tomó una población de Moscas de la Fruta que generó 1.000 parejas fundadoras. La mayoría de las poblaciones resultantes se extinguieron por endogamia. Pero 3 poblaciones sobrevivieron gracias a las pocas diferencias. Este puede ser el primer paso para la creación de una nueva especie. <<< >>> Un estudio reunió datos de 18 caracteres, incluyendo rasgos de anatomía, reproducción y ecología. Se relacionó cada rasgo con el número de especies y la rapidez de diversificación. Se encontró que 3 rasgos explican la diversificación. Los grupos de más éxito tiene un esqueleto interno o externo, viven en tierra (en lugar del océano), y parasitan otros organismos. Tienen poco impacto la cabeza, extremidades, órganos y sistemas complejos para la circulación y la digestión. <<< >>> La Flor de Mono (Mimulus guttatus) es una pequeña flor amarilla que crece junto a corrientes de agua. Se plantaron 3.200 plantas, mitad en campo y mitad en invernadero, en este caso estaban aisladas del polinizador abejorro Bombus. Luego de 5 generaciones ambas plantas eran diferentes. Las de invernadero se autofecundaron y tenían flores femeninas más pequeñas y masculinas más densas. Su producción de semillas se derrumbó en las 3 primeras generaciones y volvió a aumentar hasta el valor inicial en la 5ta generación. Más allá de esta recuperación en el corto plazo, a largo plazo la autopolinización reduce la diversidad genética y la capacidad de adaptación. <<< >>> Un estudio genético de 17.000 individuos de 173 especies de aves en América mostró que las especies con tasas más rápidas de diferenciación genética son más propensas a producir especies. Se midió la velocidad de acumulación de diferencias genéticas y se comparó con la probabilidad de formar nuevas especies basados en la trayectoria evolutiva. Sin embargo, las diferencias genéticas no garantizan el éxito evolutivo, porque la correlación entre ambas no es perfecta. También se encontró que las nuevas poblaciones se producen 3 veces más rápido que las nuevas especies. Lo sugiere que la mayoría de las diferencias no durará lo suficiente como para llegar a especiarse. <<< >>> ¿Cuándo es el momento de considerar que dos poblaciones de aves con diferentes cantos son especies diferentes? En los bosques tropicales de Sudamérica se estudiaron 72 poblaciones y se encontraron evidencias de 21 nuevas especies. Si bien miembros de las poblaciones pueden aparearse en forma cruzada (misma especie), existen barreras naturales o de conducta como el canto que pueden prevenir la mezcla de organismos similares. En los bosques tropicales las aves dependen del canto para la identificación. Un trabajo de campo realizó experimentos de identificación mediante parlantes inalámbricos en los árboles que reproducían canciones de subespecies relacionadas. Si las aves continuaban con su comportamiento natural e ignoraban la canción, indicaba que la distinguían y no encontraban objeción a la presencia. Pero si reaccionaba en forma agresiva indicaba que no reconocían la diferencia. Si esta forma de separar especies es correcta, hay al menos 21 nuevas especies producto del aislamiento mediante canciones. <<< >>> Los Pinzones de Darwin (Islas Galápagos) se especiaron al adaptar el pico al tipo de alimento (insectos, frutos y semillas). En tanto, otro grupo de pinzones (Sporophila en Sudamérica) sigue una fuerza diferente de evolución, la selección de las hembras. La preferencia en el patrón de colores genera diferentes especies con la misma conducta alimenticia, pero con machos que lucen y cantan diferente. Se encontró que el ADN es muy similar, con diferencia de 0,03 a 0,3% en la misma zona que regula el pigmento melanina. Una especie puede dividirse en múltiples especies con muy poco cambio genético subyacente. Lo interesante es que el patrón de colores del macho no daría ventaja <<< >>> En Alemania se estudió a las Currucas Capirotada (Sylvia atricapilla) que regresaban desde Inglaterra y España. Hace 50 años, la mayor parte de estas aves en Alemania provenían de España, pero desde los años 1960 aumentó la emigración desde Inglaterra. Ambas poblaciones se mantienen aisladas en Alemania separadas por 800 km de distancia. En los años de 1950 los británicos comenzaron a alimentar a las aves en las casas y evolucionó un linaje nuevo que posee un plumaje más marrón en sus espaldas, alas más redondas y picos más puntiagudos. La selección del pico se produce porque dejan de comer las aceitunas de España. <<< >>> El análisis del ADN de 250 Rata Parda (Rattus norvegicus) de New York permitió concluir que las ratas de la zona norte y sur de la ciudad son genéticamente distintas y muy rara vez se cruzan. Las ratas de la misma colonia tienden a permanecer entre 200 y 400 metros de separación, incluso a lo largo de varias generaciones. La zona central de la ciudad, debido a los rascacielos (menos árboles, jardines y basura doméstica) generan colonias de ratas más dispersas y susceptibles a la endogamia. Las ratas de New York llegaron de todo el planeta, pero el predominio son los descendientes de las ratas europeas del siglo 18. Solo el 5% de la población se dispersa y pueden mover la información genética y los patógenos. Algunas llegan a viajar en transporte público. <<< >>> Como en el caso de los Pinzones, la especialización en alimentos es una fuerza generadora de especies. En un lago en Nicaragua una especie de peces se dividió en 100 años. La variedad original tiene mandíbulas robustas y dientes adicionales para actuar sobre las conchas de los caracoles. En tanto, la nueva variedad desarrolló una cabeza puntiaguda y estrecha con los labios gordos, ideal para picar los insectos de las grietas. En el laboratorio no se logró un apareamiento cruzado, por lo que se concluyó que están en camino de convertirse en especies separadas. <<< >>> El aislamiento geográfico es un motor de nuevas especies, y los tibetanos son un caso de aislamiento entre los humanos. Esta población se separó de la población de Han (China) hace 3.000 años. Al vivir en la altitud empezaron a adaptarse. Una variante en un gen que controla la producción de células rojas de la sangre se encuentra en el 78% de los tibetanos y sólo en el 9% en Han. El proceso de selección natural está en curso. Las mujeres tibetanas que viven por encima de 4.000 metros y con altos niveles de oxígeno en la sangre tienen 3,6 hijos. En tanto, las que tenían menor nivel de oxígeno tienen una mortalidad infantil mayor, con un promedio es 1,6 hijos. Así que la variante genética responsable de los niveles de oxígeno está siendo transmitido con mayor velocidad. <<< >>>
Las especies: (3) los híbridos entre especies. En 2010 se descubrió que los humanos se habían cruzado con los neandertales. Este descubrimiento parece contradecir el concepto de especie (aislamiento reproductivo), pero es más común de lo pensado. Por ejemplo, un estudio de Pez Cola de Espada en ríos mexicanos encontró que el ADN era un mosaico del ADN de diferentes especies, lo que indica un mestizaje con al menos otro pariente en el pasado reciente. Un híbrido combina los genomas de ambos padres. Como dos especies pasan un tiempo separadas adaptándose a ambientes separados, muchos cambios se acumulan en el ADN de la especie. Un experimento trabajó con 8 variedades de ratones de 3 subespecies de Mus musculus ssp y se generaron 738 híbridos. El resultado fue que el 95% de las líneas se extinguieron luego de algunas generaciones. Se estudiaron 347 líneas extintas y se encontró que el 47% de los machos eran infértiles. Tomó generaciones de endogamia para condenar a algunos híbridos. <<< >>> Un caso de interés es el Gorrión Doméstico (Passer domesticus) originario de Medio Oriente. Siguió la migración humana y se aparearon con el europeo Gorrión Español (Passer hispaniolensis). El resultado produjo el híbrido Gorrión Italiano (Passer italiae), que vive en Italia. El italiano tiene 61,9% de ADN del doméstico y 38,1% del español. Hoy día los gorriones italianos están aislados genéticamente de sus progenitores. En el sur de Italia conviven los gorriones italianos y españoles y de más de 1.000 híbridos ninguno fue de primera generación, lo que indica que los impedimentos para la reproducción entre las dos especies son altos. Ese aislamiento reproductivo de sus padres le da al gorrión italiano estatus de especie independiente. <<< >>> Más de 1.000 especies de peces cíclidos viven en el lago Malawi (África), más que en cualquier otro lago del mundo. Una hipótesis es que las fuerzas ambientales impulsaron la diversificación, otra dice que la causa subyacente fue biológica. Por ejemplo, algunas hembras no reaccionan al color de ciertos machos, los que puede conducir al aislamiento sexual. Un trabajo examinó los registros del sedimento del lago que cubre 1,3 Ma de evolución. Se encontró que los niveles del agua bajaron más de 200 m unas 24 veces. Estos cambios modificaron el hábitat, las costas rocosas, el pH, los niveles de sal e incluso la formación de lagos pequeños. Cuando se recuperó el gran lago, las especies lograron mantenerse. En el lago Victoria hay unas 500 especies de peces cíclidos y mucha tienen menos de 15.000 años. Ahora hay especies que se están fusionando debido a que las hembras no reconocen los colores de los machos por el oscurecimiento del agua debido a la actividad humana. Los híbridos pueden reemplazar a las dos especies originales. Pero, los cíclidos no son el único grupo de animales con gran número de especie; en el Lago Tanganica hay una gran variedad de caracoles. <<< >>>
Las especies: (4) sobre la cantidad de especies. Un estudio extrapoló desde datos conocidos (cerca de 1,5 millones de especies catalogadas), y entregó el valor de 8,7 millones de especies eucariotas (compuestas de células con núcleo). Luego de 250 años de historia de clasificación taxonómica, aún faltan el 86% de especies terrestres y 91% de las marinas. Los insectos acumulan el 80% de las especies (1,2 millones), lo que motiva la pregunta, ¿Por qué algunos grupos se ramificaron tanto comparado con otros? Los insectos tienen 480 Ma y ocupan el 80% de las especies catalogadas. En cambio, la bacteria Methanopyri (reino Archaea) tiene una sola especie que se desarrolló de 3.500 Ma. Hoy vive recluida en extremos de 80-110 °C, alta concentración de CO2 y profundidades de 2.000 m. <<< >>> A lo largo del tiempo, las plantas han tenido el doble de tasa de producción de especies comparado a los animales. Los organismos eucariotas multicelulares complejos produjeron nuevas especies a una tasa casi 10 veces mayor que la más simple (protistas y procariotas). El sexo parece funcionar como catalizador en la formación de especies, lo que explicaría su éxito como estrategia evolutiva. Entre los vertebrados, son más diversos los que llevan un estilo de vida terrestre; y entre los insectos, son más diversos los herbívoros. <<< >>> Las especies aun no descriptas pueden estar muy cerca. En 1832 en Argentina, Charles Darwin recogió escarabajos. Uno de ellos fue clasificado 180 años después y se llama Darwinilus sedarisi. Más de 1.000 nuevas especies de escarabajos similares se describen cada año solo en la colección más importante de Inglaterra. Las colecciones de museo son tan importantes como las expediciones de campo para descubrir nuevas especies. En 1758, Linneo publicó la 10° edición de Systema Naturae con cerca de 10.000 especies, y hoy llegan a 2 millones. El ritmo es de 18.000 cada año. En 2015 se nombraron 30 especies de moscas nuevas capturadas en los jardines en Los Ángeles. El Museo Smithsonian en Washington tiene 30 millones de insectos. En todo el mundo, hay cerca de 3.000 millones de especímenes en los museos. <<< >>> Un estudio de ADN es indicativo de la “inflación taxonómica”. La estimación del estudio sugiere que podría haber 6 veces más especies de insectos de las estimadas, aumentando el total a 40 millones. Pero, además, los grupos de organismos asociados con insectos (parásitos o simbiontes) también sufriría una inflación de especies. Cada especie de insectos posiblemente tenga una especie única del ácaro, otra de nematodo, un hongo unicelular (microsporidian), y un organismo unicelular protista. Además, es probable que albergue 10 especies de bacterias que no se encuentran en ninguna otra parte. Sobre la base de estas estimaciones, el estudio entregó una estimación de 2.000 millones de especies. Se sugiere también que el “diagrama de torta” de los grupos taxonómicos, es muy diferente de las estimaciones actuales. En lugar de ser dominada por los insectos, sería dominada por las bacterias (70 a 90% de todas las especies). <<< >>> Lo que sorprende que la especie Homo sapiens se encuentre sola. Contrasta con la notable diversidad de homínidos del pasado. Por ejemplo, hace 40.000 años había varios homínidos relacionados (p.e., neanderthal). En los últimos millones de años existieron al menos 30 especies relacionadas, con momentos donde coexistían 6 especies o más de simios bípedos. <<< >>> ¿Dónde son más abundantes la especies? La biodiversidad en las regiones árticas es moderada, pero en latitudes tropicales es exuberante. ¿Cuál es la causa de esta distribución desigual de especies? Una hipótesis es que la productividad primaria de un hábitat es decisiva para el número de especies. Otra hipótesis supone que la tasa de evolución y especiación depende de la temperatura. Un trabajo examinó 8 grupos de plantas y 17 de animales en la montaña Kilimanjaro desde la sabana hasta 4.550 m de altura. La biodiversidad quedó determinada por la temperatura, de forma que más caliente coincide con mayor diversidad. En otro trabajo se analizó diversos géneros de aves endémicas de América. Permitió determinar cómo los factores geográficos y climáticos se relacionan con la cantidad de especies. Los resultados indican que los géneros que ocuparon áreas climáticamente estables se diversificaron en más especies. Esto contradice la hipótesis que el cambio climático promueve la especiación. Hacia el futuro, el Calentamiento Global será menor en las áreas con alta estabilidad climática. Por otro lado, las especies de zonas estables pueden ser menos tolerantes a los cambios. <<< >>> Los bosques de regiones cálidas tienen muchas más especies que los de regiones frías. Por ejemplo, hay casi 1.200 especies de árboles en los bosques templados y fríos del hemisferio norte, pero son 1.440 especies de árboles en sólo 25 hectáreas de bosque tropical cerca de Manaos (Brasil). ¿Cómo pueden coexistir tantas especies arbóreas en áreas tan pequeñas en el trópico? Para coexistir, los individuos de una especie se interfieren más que con individuos de diferentes especies. Los árboles tienen reproducción recurrente (muchas oportunidades reproductivas) y adultos de larga vida, lo que asegura la persistencia de la población. Las especies más raras tendrán menos probabilidad de impactos negativos entre congéneres. <<< >>>

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