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El Cambio Climático y la Especiación en los Mamíferos

Anthony D. Barnosky

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A pesar de que existe un debate sobre si el cambio climático es un factor importante en la especiación, el autor explica que:

  • Nuevas especies de mamíferos evolucionan cuando cambios climáticos significativos persisten sobre períodos de tiempo muy largos.
  • Cuando los mamíferos no se pueden mudar a hábitats que proveen climas favorables, los cambios climáticos pueden llevar a cambios evolutivos o a la extinción.
  • Los fósiles proveen pistas que nos pueden ayudar a predecir los efectos de la tendencia actual de calentamiento sobre las especies.

March 2006

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Fósiles de Orohippus, un ancestro del caballo de hoy en día que data de hace 52 a 42 millones de años, han sido encontrados en Wyoming y Oregon. Museo de Historia Natural de Florida.

Cuando hay un cambio de clima de duración significativa, es más probable que ocurra la especiación.

¿Contribuyen los cambios en el ambiente físico a la evolución de los mamíferos?

Barnosky: Yo creo que si, pero eso depende de la escala de cambio de la que uno esté hablando. Existen muchas escalas diferentes de cambio ambiental. El cambio climático es un ejemplo. Los cambios en el clima ocurren de año a año y de década a década, sobre cientos de años, sobre miles de años, en ciclos de cada mil años y sobre millones de años. En el trabajo que hemos estado realizando parece que los cambios que afectan a la evolución de los mamíferos a nivel de población son probablemente las escalas de tiempo sumamente largas, tales como los ciclos glaciales e interglaciales del Pleistoceno, hace entre 1.8 millones y 10,000 años. El óptimo climático del Mioceno, sostenido por millones de años hace aproximadamente entre 18 y 14 millones de años, tuvo una pronunciada especiación entre los grupos de mamíferos.

¿Cómo provee el cambio climático las condiciones para la especiación?

Durante estos períodos, las especies evolucionan o se extinguen.

Barnosky: Básicamente, cuando el clima cambia, las especies tratan de seguir al clima al cual están adaptadas, de manera que se movilizan a lo largo del ambiente para mantenerse en el mismo espacio climático. Cuando hacen esto, algunas poblaciones se quedan atrás. Estas poblaciones pueden aislarse lo suficientemente como para iniciar cambios morfológicos (es decir, físicos) o genéticos. Uno puede terminar con una especie o población atrapada en un lugar donde el clima está cambiando, lo cual induciría fuerzas selectivas para que la población cambie o se extinga.

¿Qué nos dicen los fósiles acerca de los cambios en los mamíferos a lo largo del tiempo y del espacio?

Cambios de un grupo de especies a otro ocurren con regularidad.
Se utilizan diferentes herramientas para estudiar el cambio de clima y la evolución.

Barnosky: Una cosa que nos dicen es que a medida que uno observa los pasados 70 millones de años, uno encuentra muchas ocasiones en donde se ve un reemplazo de un grupo de especies por un grupo nuevo de especies. Estos reemplazos son llamados “rotaciones faunísticas” y las cosas que contribuyen a ellos son tanto la evolución de nuevas especies como la inmigración de especies provenientes de otras áreas. Estas rotaciones ocurren regularmente a través del tiempo. Los fósiles de los mamíferos también proveen pistas sobre los detalles de sus historias a medida que son afectados por los cambios climáticos y por los factores evolutivos.

La historia del planeta puede dividirse en períodos de tiempo que están definidos por las especies de mamíferos que viven durante estos períodos. Hoy podemos secuenciar al ADN proveniente de huesos fósiles, lo cual nos provee información sobre los cambios genéticos que han ocurrido a través del tiempo. Otras herramientas incluyen los relojes moleculares, los cuales determinan cuando divergieron las especies por medio del uso de las diferencias en las secuencias genéticas y la morfometría, la cual mide los cambios en las características físicas.

¿Pueden los fósiles ayudarnos a predecir los efectos bióticos potenciales del calentamiento global?

Una pregunta importante es si los cambios que vemos hoy en día están dentro de los límites normales.

Barnosky: Los fósiles representan a una de las mejores formas de predecir los efectos potenciales del calentamiento global actual. Cuando observamos los cambios que están ocurriendo durante la vida de un ser humano, lo primero que debemos entender es la respuesta a la pregunta “¿Se encuentra esto dentro del rango natural de variabilidad de lo que ha ocurrido cuando los humanos no estaban presentes?” La única forma en que podemos responder a esta pregunta es por medio del uso del registro fósil en el trazado de las comunidades a través del tiempo. En otras palabras, definir los límites de lo que es normal y comparar lo que está pasando hoy en día con lo que es normal en ausencia de los seres humanos. Esta es una manera en que los fósiles son esenciales. La otra forma de enfrentar a esta pregunta es por medio del estudio de cómo estos cambios ocurrieron sobre una escala de tiempo muy larga con el fin de encontrar cambos análogos en el registro fósil.

Los humanos están cambiando al clima en formas sin precedente. ¿Cuáles efectos potenciales puede tener esto en la evolución de los mamíferos?

No hay suficiente tiempo para que los mamíferos se adapten a la taza de cambio actual.

Barnosky: Básicamente, yo creo que toda la información que tenemos sobre la evolución de los mamíferos dice que la velocidad a la cual ocurre es un poco constreñida. ¿Cuán rápido podemos ver mutaciones genéticas y por cuanto tiempo podemos tener a poblaciones en aislamiento? Estas cosas ocurren sobre cientos de miles de años en la escala del tiempo. Los tipos de cambio ambiental que los humanos han iniciado han estado ocurriendo solo sobre una escala de cien años. Yo creo que, ultimadamente, los humanos han cambiado a la evolución. El tipo de presión selectiva que hemos puesto sobre los mamíferos es tan fuerte que no habrá tiempo suficiente para regenerar a la biodiversidad. La especiación en los mamíferos no ocurre tan rápido.

¿Cómo pueden los científicos hacer predicciones de escenarios futuros acerca de los efectos del cambio climático sobre las especies de mamíferos?

Los modelos climáticos y ensamblaje de fósiles proveen un contexto para hacer predicciones.

Barnosky: Existen un par de formas de llegar a estas predicciones. Una es básicamente el crear modelos de cómo va a cambiar el clima. Estamos comenzando a entender las limitaciones fisiológicas y de otros tipos que afectan a las especies en relación al clima. Al saber que el clima va a cambiar por X cantidad podremos conjeturar que va a afectar a una especie en cierta forma. Otra forma de predecir escenarios es utilizando al registro fósil. Los tipos de registros fósiles mas útiles para este propósito serían aquellos donde tendríamos un ecosistema actual, obtendríamos registros fósiles de este ecosistema a través del tiempo por miles o decenas de miles de años, y observáramos como esas comunidades han cambiado y ver si hubieron más cambios durante los períodos de cambio climático, y si esos cambios son análogos a las tasas altas que tenemos hoy en día.

Cuando las poblaciones aumentan o disminuyen durante un cambio climático, ¿aumenta o disminuye la diversidad genética?

La historia de vida de un animal puede afectar su diversidad genética.

Barnosky: Depende mucho de la historia de vida del animal, es decir, lo que hizo el animal para sobrevivir. Si uno es un animal que no se dispersa mucho, como por ejemplo, los topos, uno esperaría que la población disminuyera, así como también su diversidad genética, porque un menor número de individuos en la población significa un menor número de genes en el pool genético. Sin embargo, si uno es un gran dispersor, como los ratones de campo, entonces lo que han visto algunos estudios es que a medida que las poblaciones disminuyen, los dispersores de otras áreas se unen a estas poblaciones y efectivamente aumentan su diversidad genética.

¿Han habido en la historia de la Tierra muchos eventos de especiación en los mamíferos y, si han habido, ha sido el clima un factor en ellos?

Períodos extensos de cambios climáticos pueden conducir a grupos de eventos de especiación.

Barnosky: Han habido muchos eventos de especiación diferentes, evidenciados por el hecho de que ahora tenemos aproximadamente 4,000 especies de mamíferos en la Tierra. Cada una de ellas es un evento de especiación, y para cada un de ellos, casi con certeza existieron muchas más especies que evolucionaron pero que se extinguieron sin haberse manifestado en el registro fósil. ¿Se agrupan estos eventos en término del cambio climático? Adivinaría que durante ciertos tipos de cambio climático hubo grupos de eventos de especiación. Lo que es importante es cuánto tiempo duró el cambio de clima. El cambio del clima hace 15 millones de años en el Oeste de los Estados Unidos es probablemente un buen ejemplo de especiación de los mamíferos.

¿Qué ha aprendido usted a lo largo de sus investigaciones?

Magnitudes diferentes de cambios de clima pueden llevar a diferentes eventos.

Barnosky: Probablemente la lección más importante es que uno debe poner mucha atención a la escala del cambio climático cuando uno habla al nivel de poblaciones y de especies. Las diferentes magnitudes de cambio climático que ocurren naturalmente son clave. Cuando uno hace esto, uno se da cuenta de que los cambios climáticos de corta duración y menor intensidad (es decir, de unos cuantos grados centígrados) que no se mantienen por más de unos cientos o unos pocos miles de años, pueden estimular cambios en las poblaciones pero no necesariamente estimular eventos de especiación. Para obtener un evento de especiación, uno debería cambiar a un nuevo estado de clima y quedarse en éste por muchos cientos de miles o de millones de años.

Los científicos debaten la influencia del cambio de clima en la especiación.

Sin embargo, es importante notar que existe un debate actual en la biología evolucionaria sobre la influencia del cambio climático en los procesos evolutivos. La hipótesis de la “Reina Roja” dice que el cambio climático es menos importante que las interacciones bióticas en causar cambios evolutivos. Los modelos del “Bufón de la Corte” ven al cambio climático como una fuerza muy importante en la especiación.

El Dr. Anthony D. Barnosky es un paleontólogo de vertebrados y curador del Museo de Paleontología de la Universidad de California en Berkeley. Sus proyectos de investigación actuales se centran en entender cómo los cambios ambientales de gran escala afectan a la evolución, la biogeografía y los patrones de biodiversidad en los mamíferos. El Dr. Barnosky ha escrito numerosos artículos científicos y editado o escrito varios libros, incluyendo Respuestas de la Biodiversidad al Cambio Climático del Pleistoceno Medio: La Fauna Cavernícola de Puercoespines de Colorado (Biodiversity Response to Climatic Change in the Middle Pleistocene: The Porcupine Cave Fauna from Colorado), de la University of California Press, 2004. El Dr. Barnoski fue entrevistado en la conferencia del AIBS “Evolución y Medio Ambiente” llevada a cabo durante la convención de la Nacional Association of Biology Teachers en el 2005.
http://ib.berkeley.edu/labs/barnosky/

El Cambio Climático y la Especiación en los Mamíferos

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