En un área remota de la isla de Vancouver en la Columbia Británica, las profundas aguas azules del lago Kennedy se extienden a lo largo de 25 millas cuadradas. El lago alberga el espinoso trepador, una especie diminuta de peces que ha proporcionado un rico forraje para el estudio evolutivo.
Estos espinosos prosperan tanto en hábitats marinos como de agua dulce y existen en la mayoría de las aguas continentales que salpican las costas del norte de América del Norte, Europa y Asia. Significativo para los científicos, la especie tiene un rasgo notablemente variable gobernado por un solo gen:la cantidad de placas óseas o "armaduras" en sus cuerpos.
Las variaciones en este gen en esta pequeña especie de pez tienen el potencial de alterar el ecosistema acuático más amplio, según una nueva investigación dirigida por el investigador postdoctoral de la Universidad de Pensilvania, Seth Rudman. Los peces con más blindaje liberaron más fósforo en el agua a su alrededor, según los investigadoresDebido a que el fósforo es un elemento clave en los ecosistemas acuáticos, dicha diferencia puede tener efectos de goteo en microbios, plantas y algas en agua dulce o en áreas marinas.
"La genómica ha jugado un papel tan importante en el avance de la investigación biológica en muchas, muchas disciplinas y subdisciplinas", dice Rudman, el autor principal del trabajo, quien completó las investigaciones con colegas durante sus estudios de doctorado en la Universidad de Columbia Británica UBC. "Pero lo que más pienso y la motivación para este estudio es cómo aplicamos la genómica para ayudarnos a comprender mejor los ecosistemas. En cierto modo, veo este trabajo como una prueba de concepto de que hay escenariosen el que los cambios en los genes individuales pueden tener efectos en la ecología "
El equipo utilizó métodos novedosos para evaluar cómo la evolución influye en la composición elemental de los peces individuales, esencialmente viendo a los organismos como un saco de átomos: carbono, calcio, estroncio y similares. Lo que encontraron indicaron que la evolución ha actuadono solo para diferenciar la composición elemental de los peces marinos en comparación con sus contrapartes de agua dulce, sino que también ha influido en su capacidad para captar elementos del medio ambiente.
"Creo que el hecho de que la evolución realmente afectó el movimiento de iones para estos peces es sorprendente", dice Rudman sobre el trabajo, que aparece en la revista cartas de ecología .
En general, los espinosos en las aguas marinas tienen más placas, mientras que los espinosos en el agua dulce tienen menos. Pero la población espinosa del lago Kennedy es inusual en tener poblaciones estables de peces "de chapa baja" y "de chapa alta", rasgos gobernados por el Edagen, lo que lo convierte en un sitio ideal para el estudio.
Cuando Rudman y sus colegas recolectaron ambos tipos de peces del lago y los colocaron en agua filtrada, descubrieron que los peces de alto contenido excretan más fósforo en comparación con los peces de bajo contenido. Utilizando métodos más frecuentemente asociados con estudios de toxicología para rastrear isótopos de radio, también descubrieron que los peces con alto contenido de calcio tomaban más calcio.
El hallazgo sugiere que la versión del gen Eda que posee un pez influye en la forma en que interactúa con su entorno, lo que podría desencadenar efectos en todo el ecosistema.
En una segunda parte del estudio, Rudman y sus coautores observaron los peces en otras áreas de Columbia Británica, recogiéndolos de ambientes marinos, donde los peces tienden a estar más enchapados, o los de agua dulce asociados con el enchapado bajo, para buscarsignos de que las poblaciones se habían adaptado a su entorno local y las implicaciones ecológicas de esos cambios. Para ello, los investigadores examinaron de qué estaban hechos químicamente los peces.
"Creo que uno de los componentes más nuevos de este documento es que podemos pensar en estos organismos como un cóctel químico", dice Rudman, "y cuando lo hacemos, podemos vincular explícitamente los cambios en ellos a los cambiosen la forma en que interactúan con el medio ambiente "
El equipo descubrió que los peces marinos y de agua dulce capturados en el medio natural diferían considerablemente en su llamado "ionoma". La diferencia persistía incluso cuando los peces marinos se rasuraron en agua dulce y los peces de agua dulce se criaron en agua salada.
Sin embargo, los peces también mostraron signos de adaptarse a sus nuevos entornos.
"Descubrimos que cuando los peces marinos se colocan en agua dulce, su capacidad de asimilar fósforo aumenta", dice Rudman. "Esto tiene mucho sentido porque el fósforo es realmente un elemento limitante en los sistemas de agua dulce".
Tomados en conjunto, el estudio señala un caso raro en el que los científicos han podido vincular una diferencia genética a un rasgo físico y luego vincular ese rasgo a un posible efecto del ecosistema, ya que otros organismos podrían hacer uso de los elementos que los peces extruyen oRudman también señala que los hallazgos subrayan cuán rápido pueden ocurrir los cambios evolutivos que influyen en estos efectos ecológicos.
"Darwin dijo que la evolución es lenta, que ocurre durante eones, y que la ecología está sucediendo hoy en nuestros patios traseros", dice Rudman. "Pero eso no es cierto. La evolución está ocurriendo rápidamente en muchos sistemas, dentro de un verano para una mosca de la fruta oa lo largo de una década para los espinos ".
La evolución rápida, una característica de las condiciones cambiantes como las que vemos hoy, tendrá consecuencias ecológicas, agrega, y puede que algún día ayude a los científicos a predecir cómo responderán las especies a los desafíos por venir.
"Esto presenta una forma en que la evolución y la ecología podrían estar muy estrechamente asociadas para determinar el destino de las poblaciones y especies en condiciones futuras", dice Rudman.
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Materiales proporcionado por Universidad de Pennsylvania . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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