Ser el primero en un nuevo ecosistema proporciona grandes ventajas para las especies pioneras, pero los beneficios pueden depender de cuán competitivas sean las especies que llegan más tarde. Esa es una de las conclusiones de un nuevo estudio que prueba la importancia del "primer arribo" en el control de la adaptaciónradiación de especies, una hipótesis famosa para los "Pinzones de Darwin", aves de las Islas Galápagos que fueron llevadas a la atención científica por Darwin.
Investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia probaron la importancia del primer arribo con especies bacterianas compitiendo en un tubo de ensayo. Utilizando una bacteria que crece en las hojas de las plantas, confirmaron la importancia del primer arribo para promover la diversificación de especies, y ampliaron esa hipótesis conalgunas advertencias importantes.
"Queríamos comprender el papel del historial de colonización de especies en la regulación de la interacción entre la bacteria en rápida evolución Pseudomonas fluorescens SBW-25 y especies competidoras y cómo eso afectó P. fluorescens radiación adaptativa en el ecosistema ", dijo Jiaqi Tan, científico investigador de la Facultad de Ciencias Biológicas de Georgia Tech." El patrón general que encontramos es que la llegada más temprana de P. fluorescens permitió que se diversificara en mayor medida. Si las especies competidoras y diversificadoras son muy similares ecológicamente, encontramos un efecto más fuerte del historial de colonización de especies en la radiación adaptativa ".
La investigación se informará el 26 de abril en la revista evolución y fue apoyado por la National Science Foundation. Se cree que el estudio es la primera prueba experimental rigurosa del papel que juega la historia de colonización en la radiación adaptativa.
El biólogo evolutivo David Lack estudió un grupo de especies de aves estrechamente relacionadas conocidas como los Pinzones de Darwin, y las popularizó en un libro publicado por primera vez en 1947. Entre sus hipótesis estaba que las aves tuvieron éxito en su radiación adaptativa: la diversificación evolutiva desugirió rasgos morfológicos, fisiológicos y de comportamiento, porque fueron colonizadores tempranos de las islas. Los pinzones llenaron los nichos ecológicos disponibles, aprovechando los recursos de manera que limitaron la capacidad de las aves que llegaron más tarde para establecerse y diversificarse de manera similar, sugirió.
"Las especies de aves que llegaron después de los pinzones solo podían usar los recursos que los pinzones no estaban usando", explicó Tan. "Las otras aves no pudieron diversificarse porque no les quedaban muchos recursos".
Tan y otros investigadores en el laboratorio del profesor tecnológico de Georgia Lin Jiang probaron esa hipótesis usando P. fluorescens , que evoluciona rápidamente en dos fenotipos generales diferenciados por los nichos ecológicos que adoptan en los microcosmos de tubos de ensayo estáticos. Dentro de los dos fenotipos principales, conocidos como "esparcidores difusos" y "esparcidores arrugados" hay variaciones menores adicionales.
Los investigadores permitieron que la bacteria colonizara microcosmos recién establecidos y se diversificara antes de introducir especies bacterianas competidoras. Los seis competidores, que variaron en su nicho y aptitud competitiva en comparación con P. fluorescens , se introdujeron individualmente y se les permitió crecer a través de múltiples generaciones. Su éxito y nivel de diversificación se midieron colocando muestras de microcosmos en placas de agar y contando el número de colonias de cada especie y subespecie.
El estudio también incluyó el reverso del historial de colonización anterior, permitiendo que las bacterias competidoras se establezcan en microcosmos antes de introducir el P. fluorescens . Los competidores incluyeron una amplia gama de organismos comunes en el medio ambiente, algunos de ellos recuperados de un lago cerca del campus de Georgia Tech.
El experimento permitió a los científicos ampliar la hipótesis de que Lack avanzó hace 70 años.
"Si las especies diversificadoras y las especies competidoras son muy similares, puede tener un fuerte efecto prioritario en el que las especies que llegan por primera vez pueden impactar fuertemente la capacidad de diversificación de las especies posteriores", dijo Jiang, profesor de Georgia TechFacultad de Ciencias Biológicas. "Si las especies son lo suficientemente diferentes, entonces el efecto de prioridad es más débil, por lo que habría menos apoyo para la hipótesis de la primera llegada".
La radiación adaptativa tiene implicaciones importantes para los nuevos ecosistemas, particularmente con organismos que evolucionan rápidamente. P. fluorescens produce hasta diez generaciones al día bajo las condiciones experimentales reportadas, lo que permitió a los científicos de Georgia Tech estudiar cómo evolucionaron durante 120 generaciones, cambios que habrían llevado cientos de años en los pinzones.
La población bacteriana estudiada en el laboratorio de Jiang incluía hasta 100 millones de organismos, mucho más que el número de aves en las Islas Galápagos. La reproducción asexual de la bacteria significaba que la tasa de mutación probablemente también difería de las aves. Aún así, Jiang yTan cree que su estudio ofrece información sobre cómo las diferentes especies interactúan en nuevos entornos basados en ventajas históricas.
"Desde la perspectiva de la biología evolutiva, los científicos a menudo se centran solo en las especies particulares que les interesan", dijo Jiang, quien estudia ecología comunitaria. "También debemos pensar en el contexto ecológico circundante del proceso evolutivo".
En el trabajo futuro, Jiang espera estudiar cómo la introducción de depredadores puede combinarse con la competencia de especies para afectar la radiación adaptativa. Además de los ya mencionados, el equipo de investigación también incluyó al estudiante de doctorado de Georgia Tech Xi Yang, quien realizó los datosanálisis.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Georgia . Original escrito por John Toon. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :