Ecosistema experimental con uno de los áfidos que se alimenta de arabidopsis y el parasitoide que lo ataca.Matthias Furler
En un sistema, una pequeña perturbación inicial, mediante un proceso de amplificación, podrá generar un efecto considerablemente grande a corto o medio plazo. Este concepto de la teoría del caos y bautizado como efecto mariposa, se puede aplicar a los ecosistemas. Una investigación liderada por Matt Barbour, de la Universidad de Zúrich (Suiza), y publicado en Science, lo ha demostrado: la presencia en una planta de solo un determinado alelo (cada una de las formas alternativas que puede tener un mismo gen) puede afectar a la persistencia de especies que interactúan indirectamente en una red trófica y, según el estudio, “generar consecuencias de gran alcance en el funcionamiento de los ecosistemas terrestres” hasta influir en el riesgo de extinción o colapso de una comunidad.
Un alelo es una variante de cómo se expresa un gen que regula condiciones hereditarias. En un guisante, un alelo puede determinar su color verde y otro, que sea amarillo. La investigación de Barbour se ha fijado en la diversidad natural de alelos en tres genes involucrados en la defensa química de la Arabidopsis thaliana, una planta presente en los cinco continentes y muy utilizada en experimentación genética. La investigación ha determinado que, mientras que dos de estos genes (MAM1 y GSOH) no tuvieron efectos claros, la sustitución del alelo funcional en el gen AOP2 por el alelo no funcional redujo la tasa de extinción de los insectos asociados (áfidos o pulgones y parasitoides) en casi un 30%.
Mientras que la mayoría de los estudios se centran en cómo la información genética determina la aptitud de un organismo, este trabajo ha abierto una nueva vía para el estudio de cómo un determinado gen de una especie influye en la persistencia de la interacción entre especies en una comunidad ecológica. Es un paso muy relevante porque, según la investigación, se demuestran los “efectos en cascada que causan cambios abruptos y catastróficos en la estructura y función de la red trófica”. El estudio prueba el potencial de la integración de herramientas de análisis de redes genéticas y ecológica para predecir las consecuencias del cambio de un solo alelo en la persistencia de la biodiversidad.
Jordi Bascompte, coautor del estudio y último premio Ramón Margalef de ecología, destaca que el sistema experimental es “representativo de la mayoría de redes tróficas de la naturaleza dada la omnipresencia de insectos herbívoros y sus parasitoides”. “Se demuestra que la diversidad genética hace la red trófica más estable y que este efecto puede estar mediado por el alelo particular de un gen que tenga una planta”.
Los estudios convencionales se centran en la selección genética de plantas que sean más resistentes a determinados herbívoros. Pero este estudio va más allá. “La importancia de este trabajo”, añade Bascompte, “es que representa una de las pocas evidencias experimentales de como un determinado gen afecta a comunidades ecológicas enteras; supone un puente entre la escala molecular y la escala ecológica y, por tanto, ayuda a entender mejor los efectos de la pérdida de diversidad genética”.
Barbour explica el efecto en cascada: “Aquellas plantas que poseen el alelo específico generan una cadena trófica más persistente mediante el incremento de la tasa de crecimiento tanto de la planta como de sus herbívoros, lo que también favorece al parasitoide”. “La clave”, añade Bascompte, “no es analizar un efecto determinado sobre una determinada especie de insecto, sino en considerar efectos que pueden escalar a la comunidad entera, es decir, que condicionan la biodiversidad y como esta responderá a las influencias antropogénicas”.
La variación genética es el combustible para la evolución
Patrik Nosil y Zach Gompert, biólogos
Se conocía que la variabilidad genética termina afectando a una comunidad ecológica. El estudio es relevante porque han encontrado, según Bascompte, “un mecanismo exacto causal, el gen específico, el interruptor genético capaz de explicar las diferencias no solo en la planta, sino en una comunidad entera, donde se puede registrar una alteración enorme”.
El hallazgo de este mecanismo específico tiene implicaciones fundamentales en el estudio de la ecología. “Por un lado”, según explica el biólogo catalán, “el resultado nos dice que perder diversidad genética puede ser mucho peor de lo que pensábamos, porque afecta una cuestión de la que nadie había hablado, como la estabilidad de las comunidades ecológicas. Pero, por otro lado, nos aporta oportunidades para trabajos de restauración porque ahora sabemos que seleccionar especies con un determinado alelo generaría una comunidad más robusta. Podría ser útil para restaurar hábitats degradados por la acción del ser humano”. “La investigación del impacto de variantes genéticas específicas”, concluye el estudio, “tiene el potencial de transformar la forma en que actuamos para conservar diversidad genética y de especies en un mundo cambiante”.
Patrik Nosil y Zach Gompert, de las universidades de Montpelier y Utah, respectivamente, destacan en un comentario recogido también en Science que el estudio “demuestra que un gen que afecta la resistencia de una planta frente a los herbívoros también influye en la persistencia de la red alimentaria a través del efecto del gen sobre el crecimiento de las plantas”. Ambos biólogos, ajenos a la investigación liderada por Barbour, creen que “los estudios posteriores de la selección natural en la naturaleza pueden ayudar a comprender cómo se pueden mantener las variaciones de los genes clave”.
En este sentido, los dos científicos destacan cómo la investigación prueba que solo un gen “influye en el riesgo de extinción y colapso de la comunidad en general en el ecosistema experimental”, un aspecto que consideran fundamental porque, según explican, “la variación genética es el combustible para la evolución”.
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