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Los Biólogos Evolutivos Buscan Proteger las Plantas y los Animales de Madagascar

Mary-Russell Roberson

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Los científicos evolutivos están resueltos a estudiar las especies de Madagascar porque

  • la isla es un tesoro de diversidad biológica
  • las especies y sus hábitats están desapareciendo a una tasa alarmante
  • la comprensión de la historia evolutiva nos puede ayudar a enfocar los esfuerzos para la conservación
  • el compartir los datos evolutivos lleva a hacer descubrimientos y a un mayor entendimiento

February 2009

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Parque Nacional Isalo, Madagascar. Foto: Bernard Gagnon.

“Para mí, tener reunido un grupo de este tipo, es un sueño convertido en realidad,” dijo Anne Yoder, profesora de biología de la Universidad de Duke y directora del Centro de Lémures de Duke (Duke Lemur Center), cuando le hablaba a 26 científicos que habían venido de todas partes de los Estados Unidos así como de Inglaterra, Francia, Finlandia, Alemania y Madagascar, para reunirse por tres días en Junio del 2006 en Durham, Carolina del Norte.1 El grupo incluía botánicos, zoólogos, ecólogos, paleontólogos, biólogos moleculares, estadísticos, diseñadores de modelos informáticos, y taxónomos. ¿Qué llevó a que este grupo diverso se juntara? Una fascinación por Madagascar y por la evolución.

Madagascar: Área evolutiva clave

En palabras de Yoder, “Madagascar ha sido descrito a menudo como uno de los mejores laboratorios naturales del mundo para el estudio de la evolución.” Madagascar es una isla situada a 400 kilómetros de la costa este de Sur África y es más o menos del tamaño de Texas, sin embargo contiene una colección impresionante de plantas y animales que se caracterizan por su:

  • diversidad: se estima que existen 200.000 especies de animales2
  • endemismo: la mayoría de las especies de Madagascar ocurren solamente en Madagascar; 7 de por lo menos 160 familias de plantas de la isla no se encuentran en ninguna otra parte3
  • desequilibrio: algunos grupos taxonómicos de amplia distribución global están ausentes en la isla, mientras que otros son inusualmente diversos

Todos los mamíferos de la isla, sin contar los murciélagos, son endémicos. En Madagascar viven por lo menos 50 especies diferentes de lémures, los cuales son primates que no viven en ninguna otra parte del mundo, sin embargo, ningún mico o primate vive ahí. Más del 95 por ciento de las especies de reptiles y anfibios de Madagascar son endémicos. De las 28 familias de ranas del mundo, solamente tres viven en la isla. Pero dentro de estas tres familias, hay más de 300 especies. Algunos anfibios y reptiles se encuentran notablemente ausentes: En Madagascar no hay ni salamandras ni víboras.4

Hay por lo menos 12.000 especies diferentes de plantas y se identifican más y más cada año. La planta periwinkle (hierba doncella) que es endémica de Madagascar se ha vuelto muy conocida pues se usa en medicina para tratar la leucemia infantil. De acuerdo con George Schatz del Jardín Botánico de Missouri, “En realidad no tenemos ni idea de cuántas especies de plantas hay en Madagascar. Puede que lleguen a ser 14.000 o 16.000.” En comparación, Texas tiene aproximadamente 5.500 especies de plantas.

Amenazas para la flora y la fauna de Madagascar

Madagascar es uno de los países más pobres del mundo. Más de 18 millones de personas viven ahí, y la población está creciendo rápidamente. La gran mayoría de los malgaches (como se llama a los habitantes de Madagascar) se ganan la vida a duras penas a través de la agricultura de tala y quema. Los agricultores limpian un pedazo de tierra, lo cultivan por unos pocos años hasta que agotan los suelos, y luego se van a limpiar otro pedazo de selva. También se queman los bosques para suministrar áreas para pastar el ganado y se talan para extraer madera para materiales de construcción, leña, y producción de carbón.5

Los humanos llegaron a la isla hace solamente 2.000 años pero ya han dejado una gran huella sobre ella:

  • Se estima que solamente del 10 al 15 por ciento del hábitat de la isla permanece sin tocar.
  • La deforestación ha causado erosión masiva a medida que los suelos de la isla se deslizan hacia el océano.
  • Para agravar el desastre ecológico, muchos animales son cazados en forma ilegal ya sea por su carne o para el tráfico internacional de mascotas.
  • Encima de todo esto, el cambio climático global se vislumbra como una seria amenaza.

Michelle Zjhra, de la Universidad del Sur de Georgia (Georgia Southern University), quien estudia los árboles de Madagascar dijo, “Desde que yo he estado recolectando el número de estas especies ha crecido cantidades, lo cual significa que hasta ahora solo hemos encontrado la punta del iceberg. Estamos en una carrera contra reloj para documentar la diversidad.”

Hasta la fecha, aproximadamente un 2,7 por ciento del área terrestre de Madagascar (16.131 km2) está oficialmente protegida.6 En respuesta a la crisis ecológica, en el 2003 el presidente de Madagascar, Marc Ravalomanana, anunció que él triplicaría en su país la cantidad de tierra bajo protección antes del 2008.

Los científicos se reúnen

El anuncio de Ravalomanana ha generado mucho interés en la comunidad científica; los científicos esperan que sus conocimientos sobre la historia evolutiva de la biota de la isla ayudarán a identificar las mejores áreas que se deben proteger.

En junio, Yoder y Claire Kremen, profesora asistente del departamento de ciencia, política y manejo ambiental de la Universidad de California-Berkeley, convocaron al grupo internacional a que se reuniera en el Centro Nacional de Síntesis Evolutiva (National Evolutionary Synthesis Center (NESCent) en Durham, Carolina del Norte, con las siguientes metas:

  • compartir y comparar sus investigaciones sobre la historia evolutiva de las plantas y animales de Madagascar
  • organizar pequeños grupos de trabajo que colaboran
  • aplicar sus conocimientos para ayudar a identificar prioridades de conservación en Madagascar

Como Dios los cría y ellos se juntan, los científicos tienden a pasar la mayoría del tiempo de sus reuniones profesionales entre ellos mismos, juntándose en conferencias patrocinadas por grupos tales como la Sociedad Geológica de Norteamérica y la Sociedad Norteamericana de Microbiología. En contraste, la conferencia de NESCent reunió a diferentes especialistas. Joel Kingsolver, el director asociado de NESCent explicó, “Estamos interesados en reunir a gente que puede no haberse conocido antes y promover así nuevas colaboraciones.”

El estudio de lo inusual

Yoder y Kremen esperan que la conferencia de NESCent instigue a los científicos a compartir sus datos a fin de ayudar a resolver con más detalle qué eventos geológicos, qué condiciones climáticas, y qué procesos evolutivos condujeron a ese conjunto de plantas y animales que se encuentran hoy en día en Madagascar.

No hay respuesta fácil acerca de cómo los procesos evolutivos llevaron a tan inusual biota, pero varios factores claramente jugaron un papel:

  • aislamiento geográfico
  • tamaño - Madagascar es la cuarta isla más grande del mundo
  • variedad de hábitats, incluyendo desierto, selva húmeda, regiones montañosas y costa
  • localización tropical

Debido al aislamiento de la isla los organismos en Madagascar siguen sus propios caminos evolutivos con poca o ninguna competencia o intercambio genético con el resto de las otras plantas y animales del mundo. El tamaño de la isla y la amplia variedad de hábitats proveen muchos nichos diferentes para que las distintas especies los ocupen. Puede que su localización tropical también le permita a la evolución proceder en forma más rápida: científicos de Nueva Zelanda anunciaron esta primavera que entre las 45 especies de plantas que ellos estudian, los cambios moleculares en el ADN (el cual dirige la evolución) ocurren a una tasa más rápida en climas tropicales comparados con zonas templadas.7

La historia del aislamiento de Madagascar desde un punto de vista geológico

Hace millones de años Madagascar era parte de un gran continente llamado Gondwana. Lo que luego se convertiría en Madagascar estaba enclavado entre lo que más tarde serian Sur América, África, India, Antártida, y Australia. Hace aproximadamente 165 millones de años Gondwana empezó a separarse. Después de separarse de África y los otros continentes, Madagascar e India permanecieron unidos hasta hace 88 millones de años, cuando India se separó y tomó un curso de colisión hacia el Asia. Desde ese entonces Madagascar ha estado sola.

Esta es la teoría más aceptada hasta el momento, pero nueva evidencia de fósiles ha llevado a que algunos científicos especulen que hubo puentes terrestres conectando la Antártica con la punta sur de Sur América como también con la punta sur de la India-Madagascar durante 40 millones de años o mas, después de que Madagascar y África se separaron.

El Canal de Mozambique, el cual separa a Madagascar de África, es tan profundo que incluso durante épocas de niveles de mar bajos no había puentes terrestres entre los dos. Esto significa que las plantas y los animales que viven en Madagascar hoy en día han evolucionado a partir ya sea de lo que se encontraba ahí cuando se aisló por primera vez o, evolucionaron de individuos que llegaron a las orillas de Madagascar después de flotar, nadar, viajar sobre un objeto flotante (rafting), o volar a través del Canal de Mozambique - un mecanismo llamado “dispersión por expatriación” (waif dispersal).

“Arboles completos pueden haber sido separados de un manglar del África Occidental, flotado a través del Canal, y germinado en la costa de Madagascar,” dijo Kobinah Abdul-Salim, un botánico de la Universidad Estatal de Ohio (Ohio State University). Otras plantas y animales pueden haber viajado sobre árboles que flotaban. Los animales pueden haber volado o nadado. Pese a que la dispersión por expatriación parece poco probable, ésta solamente necesita ocurrir una o dos veces para que un organismo en particular establezca una nueva colonia. Una vez establecida, la nueva colonia pierde contacto con la colonia paterna en África, permitiendo así que la colonia hija siga un camino evolutivo diferente.

¿En el caso de una planta o animal en particular en Madagascar, cómo se explican los científicos si éstos evolucionaron de un organismo que estaba presente en la isla cuando ella se aisló, o de un organismo que llegó por medio de la dispersión por expatriación? He aquí los primeros pasos para esto:

  • construir un árbol evolutivo del organismo y grupos relacionados
  • agregar fechas a diferentes ramas del árbol, si es posible
  • establecer las localizaciones geográficas de parientes, llamados “grupos hermanos”, que viven en otras partes del mundo hoy en día

Construcción de árboles evolutivos utilizando análisis genético

Las nuevas técnicas genéticas le han dado a los científicos nuevas formas de construir áarboles evolutivos. Anteriormente, los científicos primordialmente comparaban las características físicas de los organismos. Se suponía que aquellos que compartían características físicas similares estaban relacionados en forma más cercana que aquellos que no las compartían. Los fósiles eran colocados en los árboles en la misma forma.

Hoy en día los científicos comparan muestras de ADN de especies vivas. La estructura molecular del ADN de especies relacionadas en forma cercana es más parecida que aquella de las especies relacionadas en forma distante.

Los estudios genéticos revelan sorprendentes relaciones. Bart Buyck, del Museo Nacional de Historia Natural de Paris, quien estudia hongos, dijo, “Durante dos siglos, la sistemática [del estudio de hongos] ha estado basada en su apariencia. Con la llegada de las técnicas moleculares, ahora sabemos que ese sistema no tiene ningún valor. Por ejemplo, lo que antes se suponía que eran diferentes familias, ahora se sabe que es un solo género.” Incluso para los animales como las ranas y las hormigas, el análisis genético está demostrando que algunas especies de apariencia similar no están relacionadas en forma tan cercana como se creía antes, mientras que algunas especies tienen una o más formas diferentes (machos y hembras, por ejemplo).

El análisis genético está siendo adoptado por más y más científicos evolutivos. Miguel Vences, un experto en ranas malgaches quien trabaja en la Universidad Técnica de Braunschweig en Alemania, dijo, “Es increíble ver lo mucho que se ha hecho en los últimos cinco años. En el próximo par de años, si trabajamos en ello, podríamos obtener muchos más [datos].”

La asignación de fechas para los árboles evolutivos

Las dos formas más comunes de asignar edades a las ramas de un árbol evolutivo son: usar edades de fósiles, o, el método más reciente, usar evidencia de ADN.

Desafortunadamente, de acuerdo al paleontólogo David Krause, de la Universidad de Stony Brook, “El registro fósil de Madagascar es patético.” Ėl bien lo sabe: Ha estado yendo en expediciones a Madagascar en búsqueda de fósiles durante una docena de años. Muchas de las rocas y los sedimentos en Madagascar no son adecuados para preservar fósiles; básicamente no hay fósiles entre 26.000 y 65 millones años. Krause excava fósiles de aproximadamente 70 millones de años. Lo que él ha encontrado indica que la comunidad faunística que vivió en Madagascar en aquellos tiempos no era ni tan endémica ni tan desequilibrada como la de hoy. Muchos de esos fósiles son similares a aquellos de la misma edad que se han encontrado en Sur América e India. Muchos de ellos no parecen ser ancestros de los animales de hoy de Madagascar. Alguna gente especula que muchos de los animales de Madagascar se extinguieron hace 65 millones de años como resultado del mismo impacto del meteoro que acabó con los dinosaurios, pero en la actualidad no hay evidencia sólida de esto.

Dada la ausencia de fósiles, los científicos a veces usan “relojes moleculares” para ponerle fechas a los árboles evolutivos. El supuesto es que las mutaciones en el ADN ocurren a tasas más o menos regulares a través del tiempo, por lo tanto el número de diferencias en el ADN entre dos especies puede ser usado para inferir la cantidad de tiempo que ha pasado desde que las dos especies divergieron. En años recientes se ha vuelto obvio que la mayoría de las mutaciones no ocurren a tasas regulares, por lo tanto este método no es infalible. Sin embargo, los métodos estadísticos modernos les han permitido a los científicos usar datos del reloj molecular en combinación con datos de fósiles para así producir estimativos de edad, cada vez más precisos.

Comparación de grupos hermanos

Incluso cuando no hay fechas disponibles ni de fósiles ni de ADN, los científicos pueden examinar los grupos hermanos para deducir de dónde surgió una especie malgache. Los grupos hermanos son ramas diferentes de un árbol evolutivo, las cuales comparten un ancestro común. (Todas las formas de vida comparten un ancestro común, pero los científicos evolutivos usualmente buscan el más reciente para dos o más grupos en particular.)

Si por ejemplo un grupo hermano de una especie malgache en particular vive en Sur América, los científicos especulan que los dos grupos evolucionaron de un ancestro que vivió en Gondwana antes de que se separa. Si el único grupo hermano está en África, y la divergencia entre los dos grupos parece haber ocurrido bastante recientemente, entonces las especies probablemente evolucionaron de individuos que llegaron a Madagascar por medio de la dispersión por expatriación.

Los resultados hasta el momento

Los científicos opinan que hoy en día hay tan solo unos pocos grupos terrestres en Madagascar que evolucionaron de animales de Gondwana -algunas tortugas, boas e iguanas. Estos animales están relacionados en forma más cercana con animales que viven en Sur América. La mayoría del resto de animales de Madagascar parecen haber descendido de animales que llegaron a la isla desde África en el pasado reciente. Por ejemplo, en Madagascar hay cuatro grupos principales de mamíferos que no vuelan:

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Lemur Blanco y Negro(Varecia variegata) en el Zoológico Dudley, Inglaterra. Foto: Creative Commons, miembro de flickr jo-h’s.

  • tenrecs (mamíferos que comen insectos, parecidos a las musarañas)
  • lémures
  • carnívoros (tales como la fossa, un familiar de la mangosta, parecido a un gato)
  • un subgrupo de roedores

Se ha demostrado a través del análisis de ADN que cada uno de estos grupos es descendiente directo de grupos de animales de África. Técnicas de determinación de edad, incluyendo trabajo sobre fósiles y datos de reloj molecular, indican que las especies en todos los cuatro grupos muy probablemente surgieron después de que Madagascar se aisló.

Si la dispersión por expatriación explica la presencia hoy en día de la mayoría de los organismos presentes en la isla, no es sorprendente que la biota esté tan desequilibrada. Sería más sorprendente si representantes de todos los grupos taxonómicos tropicales comunes hubieran logrado hacer el insólito viaje, sobrevivir y florecer.

Trabajo en conjunto para llenar los vacios

Los científicos evolutivos quisieran saber más acerca de la secuencia de llegada a Madagascar de varios grupos, lo cual ayudaría a explicar la inusual colección actual y los procesos evolutivos en general. ¿Qué pasa si una planta llega a la costa, pero su polinizador natural no está presente? ¿Qué pasa si un animal recién llegado se encuentra con que su nicho preferido está lleno, o se encuentra con un nuevo depredador? A medida que los científicos continúan refinando los árboles evolutivos de diferentes organismos, una secuencia de llegada empezará a surgir, y algunas de estas preguntas podrán ser abordadas.

Algunas veces el árbol evolutivo de un organismo puede aclarar algo acerca de otro organismo. Las plantas y sus herbívoros especializados son un buen ejemplo. David Lees, un especialista en mariposas del Museo de Historia Natural de Londres, dijo, “No sabemos cuándo se originaron las mariposas. Recientemente se han hecho afirmaciones acerca de los orígenes tempranos de las mariposas -hace 84 millones de años, o entre 82.5 y 95 millones de años. A mí me parece que esto ignora el hecho de que el registro fósil de la planta huésped es mucho mejor. Las plantas de las cuales se alimentan algunas de estas mariposas no son tan viejas.”

Lees y otros participantes en la conferencia planean formar un grupo de trabajo para comparar la evolución en Madagascar de las plantas y sus polinizadores. Otro miembro del grupo de trabajo, Michelle Zjhra, preguntó, “Los patrones [evolutivos] de los árboles corresponden a los patrones de los lémures que dispersan las frutas?” Los lémures, quienes se comen las frutas carnudas de muchos árboles diferentes, son importantes polinizadores y diseminadores de arboles en Madagascar.

Mediante la sintetización de los datos evolutivos disponibles hasta el momento sobre las plantas de Madagascar y sus polinizadores o diseminadores, ya sean mariposas, esfinges de calavera (hawkmoths), o lémures, los investigadores esperan poder abordar preguntas acerca de cómo la evolución de un grupo afecta o responde a la evolución de otros grupos. Lees y Zjhra también esperan que su trabajo inspire a otros a hacer investigación en Madagascar.

El hecho de compartir datos lleva a hacer descubrimientos

Uno de los momentos más excitantes de la conferencia fué cuando David Vieites, de la Universidad de California-Berkeley, presentó su nueva reconstrucción de los pasados hábitats en Madagascar. (“Esto es todo material nuevo,” dijo. “Acabo de terminar anoche mi trabajo sobre esto.”) Utilizando información acerca del clima global, deducida de muestras de polen de todas partes del mundo a las que se les había asignado una edad, Vieites construyó mapas de Madagascar que mostraban las localizaciones cambiantes y la extensión de esos hábitats, en diferentes periodos de tiempo geológico.

Cuando Vieites le mostró los mapas al grupo alguien gritó, “Ahí está la selva húmeda perdida de Brian!” En efecto, el mapa del Pleistoceno mostraba un minúsculo pedazo de selva húmeda en la punta sur de Madagascar. Justo el día anterior, Brian Fisher, un experto en hormigas, le había contado al grupo acerca de unas hormigas de la selva húmeda que viven bien adentro de huecos en las rocas en el sur de Madagascar, una región que es árida en la actualidad. Ėl había especulado que ahí debería haber existido una selva húmeda en el pasado. Vieites dijo acerca de sus mapas: “Son muy preliminares. Necesitamos calcular el posible. Pero es muy prometedor. La gente que estudia hormigas, la que estudia plantas y la que estudia mariposas estuvo muy contenta con los mapas.”

Cómo mejorar los planes de conservación

Claire Kremen de la Universidad de California-Berkeley estudia mariposas malgaches y modelación de hábitats por computador. Ella está particularmente interesada en utilizar modelos informáticos para ayudar a establecer un orden de prioridades para áreas de preservación. Es una tarea llena de incertidumbres. Los científicos están tratando de resolver cuáles atributos son los más importantes cuando se evalúa el valor de un pedazo de tierra como reserva:

  • tamaño
  • forma
  • conexión con otras reservas
  • número de especies que viven ahí
  • número de organismos individuales que viven ahí
  • tasa de especies raras con respecto a especies comunes
  • diversidad de hábitats
  • estabilidad o fluctuación del tipo de hábitat a través del tiempo geológico
  • presencia o ausencia de degradación del hábitat por causas humanas
  • presencia o ausencia de características que alientan el desarrollo de nuevas especies

También hay otras preguntas. ¿El hecho de proteger tierra para el beneficio de una especie protege a otras especies también? Durante mucho tiempo se ha supuesto que al proteger a especies “carismáticas” grandes, tales como tigres, automáticamente se ayuda a especies más pequeñas. Los recientes modelos por computador de Craig Moritz de la Universidad de California-Berkeley muestran que la preservación de parcelas de tierra para proteger mejor a los grandes vertebrados no conduce necesariamente a una buena protección de los invertebrados, mientras que la conservación del hábitat de los invertebrados puede que si tenga un impacto positivo sobre los organismos grandes.

¿Y qué hay acerca del cambio climático global, el cual muy seguramente va a perturbar a muchos hábitats, ya sea que éstos se encuentren en un parque nacional o no? Craig Moritz preguntó, “¿Nos deberíamos preparar para recobrarnos de los cambios climáticos? Podremos localizar áreas geográficas que puedan llevar a la diversificación de especies?

Nadie conoce las respuestas a estas preguntas. Pero a medida que estos y otros científicos continúan reuniendo la historia evolutiva de Madagascar, lo que ellos aprendan ayudará a predecir las condiciones que son necesarias para proteger las plantas y animales de Madagascar -y el proceso evolutivo que los produjo - en el futuro.

Anne Yoder resumió sus esperanzas de esta manera: “¿Cómo vamos a tomar esta biota maravillosa y salvarla? Éste es mi sueño acerca de los resultados de esta conferencia.”

Mary-Russell Roberson es una escritora independiente graduada del programa de escritura científica de la Universidad de California-Santa Cruz. Ha escrito para revistas tales como ZooGoer, y ha trabajado en el Museo de la Vida y la Ciencia (Museum of Life and Science). Su más reciente libro, Exploración de la Geología de las Carolinas: Una Guía de Campo de Lugares Favoritos desde Chimney Rock hasta Charleston (Exploring the Geology of the Carolinas: A Field Guide to Favorite Places from Chimney Rock to Charleston, escrito con Kevin Stewart como coautor, será puesto a la venta por la Prensa UN en el 2007.
http://scicom.ucsc.edu/write/Graduates.html

Los Biólogos Evolutivos Buscan Proteger las Plantas y los Animales de Madagascar

Estas referencias están en inglés. Las referencias no han sido traducidas al español dado que la mayoría de los artículos citan fuentes en el idioma inglés.

  1. The meeting, “Patterns of Biodiversity in Madagascar,” was held June 14-16, 2006, at the National Evolutionary Synthesis Center, in Durham, North Carolina.
  2. http://www.wildmadagascar.org (accessed Sept. 25, 2006)
  3. http://www.biodiversityhotspots.org/xp/hotspots/madagascar/Pages/default.aspx (accessed Sept. 25, 2006)
  4. Yoder, A. D., and M. D. Nowak. Has vicariance or dispersal been the predominant biogeographic force in Madagascar?: Only time will tell. Forthcoming.
  5. http://www.biodiversityhotspots.org/xp/Hotspots/madagascar/conservation.xml (accessed Sept. 25, 2005) 5/6/09 no longer available
  6. http://www.worldwildlife.org/wildplaces/mad (accessed Sept. 25, 2006)
  7. Shane Wright, Jeanette Keeling, May 2006, “The road from Santa Rosalia: a faster tempo of evolution in tropical climates.” Proceedings of the National Academy of Sciences.

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