En torno a la biodiversidad…

XAVIER BELLéS

Director del Instituto de Biología Evolutiva (CSIC-UPF)

Una mirada a la biología de la conservación desde la biología evolutiva

El autor en su texto nos propone que es esencial averiguar qué patrones evolutivos han conducido a la diversidad biológica actual para poder entender cuáles son los factores clave que generan biodiversidad, así como para disponer de un marco histórico en el que contextualizar la riqueza biológica actual.

 En investigación científica, uno de los principales retos que siguen al establecimiento de la secuencia del genoma humano, y de los genomas de muchas otras especies, es la descripción y comprensión de la diversidad biológica, ya sea dentro de cada especie (el estudio de la variación, del polimorfismo) o DESTACADOSPerfil: Xavier Bellés
entre diferentes especies (el análisis de la divergencia). Las herramientas y conceptos fundamentales para describir y comprender la diversidad biológica nos las proporciona la biología evolutiva, y dicha comprensión nos lleva directamente a entender las claves y mecanismos esenciales de la marcha de la vida, nada menos. En ese marco se encuadran los objetivos del Instituto de Biología Evolutiva (IBE), fundado en 2008 como centro mixto del CSIC y la Universitat Pompeu Fabra, y del cual extraeremos algunos ejemplos de líneas de investigación relacionadas con la biodiversidad y su conservación.

Hoy en día se estima que hay entre 1,5 (Robert May, 2000) y 1,9 (Arthur Chapman, 2009) millones de especies descritas, y esa amplia horquilla viene dada sobre todo por problemas de sinonimias en los catálogos taxonómicos. Cabe señalar que más del 60% de las especies descritas son artrópodos, con alrededor 1,15 millones de especies, y la inmensa mayoría de ellas (1 millón) son insectos. El resto de las especies conocidas se divide entre plantas (más de 300.000 especies, aproximadamente 16% del total), hongos (casi 100.000 especies, aproximadamente 5% del total), moluscos (unas 85.000 especies, aproximadamente 4,5% del total) y vertebrados (más de 63.500 especies, aproximadamente 3,4 % del total). Debemos reconocer, pues, que no sabemos con exactitud cuántas especies válidas han sido descritas, pero nuestra incertidumbre es mayor cuando tratamos de evaluar cuántas especies en total hay en nuestro planeta. Las estimaciones más conservadoras contemplan un rango de valores de entre 3,5 y 111,5 millones de especies. La valoración más reciente ha sido publicada en 2011 por Camilo Mora y sus colaboradores, y predice que en la Tierra habría 8,7 millones de especies eucariotas, 2,2 millones de las cuales serían marinas. Dicho trabajo también estima que un 86% de las especies terrestres y un 91% de las marinas todavía esperan descripción.




En cualquier caso, el número de especies que habitan actualmente la Tierra es muy alto, probablemente el más alto que ha habido nunca en el pasado. Y ello es el resultado de la evolución de la vida durante más de 3.500 millones de años, es decir, transcurridas más de las tres cuartas partes del tiempo en que la vida en nuestro planeta será posible. A partir de un ancestro común, la vida se ha ido diversificando en millones de linajes diferentes a través de una sucesión contingente de procesos de especiación y de extinción. De hecho, una serie de autores, como Jack Sepkoski, Robert May o Michael Benton, estiman que las especies actuales representan solo el 2-4% de todas las especies que han existido en la Tierra. No obstante, se puede dar un gran número de combinaciones de ritmos de especiación y de extinción susceptibles de llevar a un estado final de gran diversidad, como el que ahora presenciamos. Por lo demás, averiguar qué patrones evolutivos han conducido a la diversidad biológica actual es esencial para poder entender cuáles son los factores clave que generan biodiversidad, así como para disponer de un marco histórico en el que contextualizar la riqueza biológica actual.

Está claro que, para indagar acerca de los patrones de diversificación a lo largo del tiempo, la primera fuente de información a considerar sería el registro fósil. Catalogar las diferentes formas de vida del pasado debería poder llevarnos a deducir el ritmo de aparición y desaparición de grupos de organismos en diferentes períodos de la historia geológica de la Tierra y, en última instancia, a identificar patrones generales de diversificación biológica. Sin embargo, el registro fósil está muy lejos de ser una fuente de información ideal, ya que sabemos que es incompleto y está sesgado. Así, los organismos sin esqueleto raramente fosilizan, lo que impide cualquier cuantificación de la biodiversidad más allá del último centenar de millones de años que preceden al Cámbrico. Además, se da una marcada tendencia hacia la formación de fósiles en determinados ambientes, como lo muestra el hecho de que el 95% de los fósiles descritos sean marinos, mientras que más del 85% de la biodiversidad actual conocida es terrestre.

Afortunadamente, la diversificación biológica puede estudiarse también a través de la información de las filogenias moleculares, como lo muestran los análisis globales de diversificación en mamíferos a partir de filogenias moleculares, realizados en el IBE en el contexto de la tesis doctoral de Víctor Soria-Carrasco, con la supervisión de José Castresana. A partir de los árboles filogenéticos se puede analizar la diversificación mediante el estudio de las distancias entre eventos cladogenéticos. Esa información puede representarse mediante gráficos de acumulación de Linajes a Través del Tiempo (Lineages Through Time, LTT), que permiten examinar de una manera sencilla el patrón de diversificación que contiene el árbol filogenético (Figura 1A). A partir de ahí se pueden emplear modelos de diversos tipos que describan los procesos de diversificación. El más simple es el modelo de especiación pura (pure birth), en el cual los linajes aparecen a un ritmo constante, generando una línea recta en los gráficos LTT semilogarítmicos (Figura 1B). El modelo pure birth no sería más que un caso concreto dentro de los modelos de especiación y extinción (birth-death) en el cual no se permiten los procesos de extinción. El siguiente más simple sería un modelo birth-death en el cual las tasas de especiación y extinción son constantes (Figura 1C). Estos modelos se pueden complicar notablemente si permitimos cambios puntuales de la tasa de diversificación. De esta manera se pueden producir variaciones en la tasa de especiación en un modelo pure birth o cambios en la tasa de extinción o en ambas en un modelo birth-death, lo que genera patrones más complejos.




Otro tipo de modelos son los dependientes de densidad, de modo que la tasa de diversificación varía gradualmente en función del número de linajes. Los modelos dependientes de la densidad son muy interesantes ya que, al vincular el ritmo de diversificación al número de linajes presentes en un momento determinado, permiten asumir una relación entre la diversificación y la ecología. Así, los modelos de disminución gradual de la tasa de diversificación reflejarían la idea de que existe un límite de nichos disponibles, por lo cual, el ritmo de aparición de nuevos linajes debería disminuir a medida que son ocupados los nichos ecológicos (Figura 1D). Por lo demás, los modelos de crecimiento gradual permiten explorar la posibilidad de que el incremento en el número de linajes favorezca la aceleración de los procesos de especiación en la idea, muy estimulante pero que todavía goza de poco apoyo de los especialistas, de que la biodiversidad puede actuar cómo un catalizador de la propia biodiversidad. Vemos, pues, cómo la biología evolutiva nos da valiosas herramientas para estimar cómo son los ritmos de especiación y extinción biológica a través del tiempo. Y saber cómo han sido históricamente esos ritmos nos permite apreciar de manera más cabal lo brutal del ritmo de extinción actual de la biodiversidad, por causas mayoritariamente antropocéntricas, como todo el mundo sabe, y enfocar los criterios de conservación de las especies con un conocimiento más global y holístico.

Además, la biología evolutiva nos da también las herramientas para establecer la genealogía de las especies, el famoso árbol de la vida ya mencionado por Charles Darwin en El origen de las especies. Es bueno saber del árbol de la vida también cuando se quieren establecer criterios de conservación de especies. Desde el punto de vista estrictamente evolutivo, sería muy importante proteger aquellas especies que sean más representativas de determinadas ramas del árbol, es decir, especies que por sí solas representen grandes grupos evolutivos, y que si desapareciesen perderíamos todo un tipo exclusivo de organismos. Por ejemplo, la clase Filasterea de protistas está constituida solamente por dos especies: Capsaspora owczarzaki (Figura 2A) y Ministeria vibrans (Figura 2B), que son objeto de estudio del grupo de Iñaki Ruiz-Trillo, que investiga el origen de la multicelularidad en el IBE. Las Capsaspora viven como simbiontes en la hemolinfa del molusco tropical de agua dulce Biomphalaria glabrata, mientras que las Ministeria viven libres y se alimentan de bacterias. No parece que se cierna ninguna amenaza sobre ninguna de las dos, ni que estén bajo riesgo de extinción, pero si lo estuvieran, debería ser una prioridad protegerlas porque contienen la información de una clase entera de organismos. Un caso similar es el de Corallochytrium limacisporum, única especie que representa a los protistas de la clase Corallochytrea. Incluso podríamos hallar ejemplos de especies que representan a todo un filum, como es el caso de Trichoplax adherens, que es el único representante del filum de los placozoos, o el de Symbion pandora y Symbion americanus, que son las dos únicas especies del filum de los ciclióforos, o Xenoturbella bocki y Xenoturbella westbladi, únicos representantes conocidos del filum Xenoturbellida. De nuevo, no hay razones para temer que esas especies estén en peligro de extinción, pero si lo llegasen a estar deberían ser objetivos principales de conservación por la información biológica, evolutiva, que contienen.




Figura 3. Imagen del tritón del Montseny, Calotriton arnoldi, en la típica posición de cópula, en la cual el macho (debajo y de cara en la fotografía) sujeta a la hembra (encima y de espaldas) con la cola. / Foto: cortesía de Salvador Carranza, del Instituto de Biología Evolutiva (IBE).


En el contexto de la biología de la conservación, este criterio, que podríamos denominar de representatividad evolutiva, puede llevarnos al extremo opuesto, es decir, a aquellas especies que aunque estén en peligro de extinción, tienen especies hermanas que no lo están. Estas especies, que constituyen ramas cortas del árbol filogenético, tendrían una prioridad de conservación mucho menor, si solamente siguiéramos los criterios evolutivos. Habría muchos ejemplos de esta situación, pero podemos tomar, para ilustrarla, el caso del tritón del Montseny, Calotriton arnoldi (Figura 3), que ha sido descrito y ampliamente estudiado por Salvador Carranza, del IBE. Calotriton arnoldi es una especie de tritón descubierta en el año 2005 en el macizo montañoso del Montseny, a unos 50 km de la ciudad de Barcelona. El tritón del Montseny presenta una serie de características morfológicas, osteológicas y genéticas que lo hacen una especie única y perfectamente diferenciable de su especie hermana, el tritón pirenaico (Calotriton asper). Los datos genéticos permiten estimar que las dos especies se separaron hace un millón y medio de años aproximadamente. Es el único vertebrado endémico de Cataluña, el único urodelo endémico de España, y uno de los anfibios con el área de distribución más pequeña de Europa. Las exploraciones exhaustivas realizadas desde su descubrimiento muestran que el tritón del Montseny vive en tan solo siete torrentes, sumando un total de área de distribución de unos 40 km².

Su especie hermana, el tritón pirenaico, se encuentra en ambas vertientes del Pirineo, entre los 500 y los 2.500 m de altitud, y se observa especialmente en aguas limpias, sin mucha corriente y no demasiado profundas, aunque es capaz de adaptarse a balsas, torrentes, arroyos e incluso abrevaderos de ganado. En 2008, la IUCN incluía al tritón pirenaico en la categoría de especie «casi amenazada» ya que ocupa un área algo mayor de 20.000 km2 y su hábitat se encuentra en declive. ¿Por qué no concentrar, pues, los esfuerzos de conservación en el tritón pirenaico y olvidarnos del tritón del Montseny, si la información evolutiva general que aporta este último parecería redundante? Pues por diversas razones. Incluso desde una perspectiva evolutiva, la pérdida del tritón del Montseny representaría la pérdida de información directa sobre diferentes procesos evolutivos protagonizados por esta especie, que tiene unas características morfológicas, ecológicas y comportamentales tan especiales. En este caso no conocemos criterios ecológicos clamorosos a favor de la conservación, como los tenemos en el caso del emblemático lince ibérico, con su papel de especie paraguas y de regulador de la abundancia de presas como el conejo, o de mesodepredadores, como el zorro o el meloncillo, o en el caso más universalmente popular de los entrañables elefantes africanos, cuya desaparición podría comportar cambios ecológicos dramáticos en la selva y la sabana africanas.

Por último, no debemos olvidar los argumentos patrimoniales (o sentimentales, si se quiere). El tritón del Montseny, el lince ibérico y los elefantes africanos, aunque a escalas diferentes de localidad o universalidad, son patrimonio de la humanidad. Conservar el tritón del Montseny tendría un sentido parecido al de preservar las iglesias románicas de Taüll, aunque haya muchas iglesias románicas, o la biblia de Roda, aunque haya un puñado de biblias medievales, o una Constelación de Joan Miró, aunque haya 22 más. A principios de la década de 1970, cuando quedaban unos pocos centenares de ejemplares de la ballena azul, Balaenoptera musculus, el famoso economista Colin W. Clark se preguntó qué negocio sería mejor, si interrumpir las capturas de la ballena azul y desarrollar un programa de explotación sostenible, o bien capturar todos los ejemplares que quedaban e invertir los beneficios en valores en expansión. La respuesta fue que sería mejor negocio matarlas a todas e invertir el dinero. Como ya replicó Edward Wilson en su día, los argumentos agresivamente economicistas contienen el error fundamental de ignorar el valor real que proporciona la biodiversidad a la salud de los sistemas ecológicos de nuestro planeta y, por añadidura, a la nuestra. Aunque menos tangible, el razonamiento de Clark también genera el rechazo visceral en los amantes de la naturaleza y de su conservación por las razones patrimoniales, o sentimentales, que apuntaba arriba, y que tampoco son nada desdeñables.

Perfil: Xavier Bellés

Profesor de investigación del CSIC y director del Instituto de Biología Evolutiva (IBE), CSIC-UPF. Coordinador del Área de Recursos Naturales del CSIC entre 2004 y 2008. Se dedica al estudio de los insectos, en particular de la metamorfosis. Ha publicado una veintena de libros y algo más de un centenar de artículos en revistas del Science Citation Index (SCI), y es miembro del consejo de redacción de 5 revistas SCI. Además, dedica una parte de su tiempo libre a divulgar la ciencia. Académico de la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de Madrid, de la Real Academia de Ciencias y Artes de Barcelona, del Institut d’Estudis Catalans y del Institut Menorquí d’Estudis. Galardonado con el Prix Maurice et Therèse Pic de la Société Entomologique de France (Paris), el Premio de Literatura Científica de la Fundació Catalana per a la Recerca (Barcelona) y el Prisma de Bronce de la Casa de las Ciencias (A Coruña).

Publicado en Núm. 09


  • ® Fundación General CSIC.
    Todos los derechos reservados.
  • Lychnos. ISSN: 2171-6463 (ed. impresa en español),
    2172-0207 (ed. impresa en inglés) y 2174-5102 (ed. digital)
  • Privacidad y Aviso legal
  • Contacto

¿Te gusta lo que hacemos? Síguenos en todo momento, a través de Facebook, Twitter y YouTube

Opciones de búsqueda