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Doppelgängers en el océano Austral: la historia de un pingüino con crisis de identidad

Autor
Categoría
Biología
Fecha de Publicación
2020/07/30
Temas
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👩🏻‍🔬
En colaboración con la Dra (c) Daly Noll
Foto de portada: Bahía Fildes (Daly Noll)
El doppelgänger, el doble de una persona. En el folclore nórdico y germánico es augurio de muerte. En la literatura y juegos de fantasía es una criatura que puede asumir la forma de cualquier persona. En el día a día, el concepto de se usa para referirse a alguien que se parece muchísimo a otro, como si fuese su clon.
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¿Doppelgängers, vampiros o viajeros del tiempo?
En biología evolutiva también podríamos hacer un análogo funcional a los doppelgängers para definir lo que llamamos «especies crípticas», es decir, especies que se encuentran aisladas reproductivamente (uno de los parámetros claves para definir especies según la definición biológica de especie) pero que son indistinguibles en términos morfológicos. En simple: dos especies que no pueden reproducirse entre sí, pero que son idénticas. Ejemplos hay varios y este está lejos de ser un tema cerrado.
De hecho, en biología evolutiva el concepto de «especie» es un debate centenario que sigue abierto: hay diversas definiciones de «especie» (1) y aún no tenemos una única respuesta. O sea, preguntarle a un biólogo o bióloga qué es una especie sería el equivalente a preguntarle qué es la vida a una filósofa.
Hoy en día, la genética nos permite hacer definiciones funcionales de acuerdo a qué tan cercanos son dos linajes. Si son muy lejanos, podrían considerarse como dos entidades evolutivas independientes —dos especies, para los amigos, o subespecies (¿ve que no es algo simple?)—. Estas definiciones de especies y subespecies permiten identificar, clasificar y ordenar el gigantesco árbol de diversidad biológica que habita en nuestro querido planeta.
Pero volvamos a los doppelgängers: ¿cómo es posible que dos linajes indistinguibles morfológicamente sean tan distintos genéticamente?
Esta pregunta es una de las que se intenta responder en un nuevo artículo publicado en la revista Diversity and Distributions, llamado «Cryptic speciation in gentoo penguins is driven by geographic isolation and regional marine conditions: Unforeseen vulnerabilities to global change» (2). La investigación es un trabajo colaborativo internacional en el que participan científicos chilenos, franceses, españoles, brasileros y coquimbanos.

En busca del linaje perdido

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Adios gato Juanito, bienvenido pingüino Juanito.
El pingüino Papúa —pingüino Juanito para los españoles (sí, es verdad: es como un pingüino Juanito que tira una onda vital a todo gas) o Pygoscelis papua para los ñoños— tiene una distribución geográfica relativamente amplia. Podemos encontrarlo en la península Antártica, en las islas Martillo (Sudamérica) y la región subantártica, incluyendo islas del Arco de Escocia (Georgias del Sur, Orcadas, Shetland y Sandwich), en el océano Atlántico en las Islas Malvinas y en el océano índico en las islas Crozet, Marion y Kerguelen y en las islas Macquarie, en el océano Pacífico.
Sucede que hace algunos años, Juliana Vianna, doctora en Ciencias Biológicas mención Ecología y académica de la Pontificia Universidad Católica de Chile, flamante ganadora del premio Adelina Gutiérrez de Ciencias Naturales, lideró un estudio en el pingüino Papúa que detectó una marcada diferenciación genética a lo largo del océano Austral (3). Y, de hecho, el estudio descubrió que este pingüinito tenía ¡cuatro linajes distintos! Cuatro linajes bien diferenciados, pero con morfologías muy similares entre sí, por lo que se llegó a pensar en que podrían clasificarse como subespecies distintas.
¡Especies crípticas! Pero, ¿cómo ocurre eso?
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Este sería un diálogo hipotético de nuestros doppelgänger australes si cada uno viviera en distintas regiones de Chile. (Hubo intensas discusiones en el grupo sobre quienes son los poseedores de cada término. No llegamos a nada)
La investigación publicada en Diversity and Distributions y financiada por FONDECYT, INACH y por el proyecto Genomic Antartic Biodiversity (GAB) explora algunas posibles explicaciones. Para ello, se usan herramientas moleculares y se reconstruye el nicho ecológico (acá el concepto de «nicho» podríamos definirlo de forma simple como «dónde usted se siente cómodo para vivir y por qué») que nos permiten, primero, validar la presencia de estos cuatro linajes y, segundo, elucubrar posibles explicaciones ante tal diferenciación.
Hacer eso no es simple. ¿Por qué? En primer lugar, porque se necesitan muestras de material genético de los pingüinos y no podemos encargarlas por AliExpress. Bueno, entonces vamos a buscar las muestras, dirá usted... Algo que sería relativamente sencillo si los pingüinos vivieran en las costas de Sudamérica y Europa. Pero no: los lugares de muestreo son de difícil acceso y se encuentran alejados de las rutas comerciales. Es decir, se requiere de una logística importante.
En segundo lugar, los análisis genómicos y modelamientos de nicho son parte del estado del arte en la disciplina y requieren de un trabajo mancomunado de científicas y científicos de distintas áreas para que puedan hacer conversar los datos (imagínese además si uno de los datos es tímido o tartamudo).
Pero si se superan esas dos grandes dificultades, es posible echar a volar la creatividad y elaborar escenarios posibles para procesos complejos. Y descubrir de pronto que un pingüino no era uno, sino cuatro.

Felices los cuatro

El ya mencionado estudio de la doctora Vianna (3) tenía originalmente la intención de evaluar cómo se estructuran genéticamente las distintas colonias del pingüino Papúa a lo largo y ancho del océano Austral. Pero a medida que analizaron las muestras, descubrieron que las colonias ubicadas en Antártica eran muy distintas a las de Malvinas y, a su vez, estas eran muy distintas a las de la Isla Kerguelén.
¿Pero por qué tanta sorpresa? Lo que sucede es que en muchas especies de pingüino se han estudiado los patrones de estructuración genética y se ha observado que las colonias están muy conectadas entre sí (muy baja o ausente estructuración genética). O sea, esas colonias tienden a cruzarse, a compartir su material genético y, por lo tanto, a emparentarse, como ocurre con los Chadwick en el gobierno.
Pero con el pingüino Papúa ocurre exactamente lo opuesto. Como los Capuleto y los Montesco, o los de «Los Neptunos» y «Los Garras», al parecer muchas colonias de pingüinos Papúa no se cruzaban entre ellas. El equipo de la doctora Vianna, de forma cautelosa, habló de «diferencias muy marcadas entre poblaciones», pero sin duda era necesario que investigáramos más a fondo. Y hablo en primera persona del plural, porque aquí es donde entra nuestra heróica espon_[el editor sugiere eliminar las siguientes 38 frases debido al abuso de autorreferencias]_.
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Mamá, salí en el peiper
El ya mencionado artículo (publicado hace unas pocas semanas) (2) costó años de muestreos, análisis y revisiones. Sus autores utilizaron diversas herramientas estadísticas y moleculares para estudiar en detalle una diversidad de poblaciones de pingüinos que resultaron ser muy distintas a lo que se pensaba.
Los resultados respaldan de forma elocuente lo reportado en 2017. Es decir, es posible identificar de forma consistente cuatro grupos muy distintos a nivel genético.
La siguiente figura muestra de forma simplificada el principal resultado. A la izquierda, vemos los cuatro grupos de individuos diferenciados por color: cada grupo está emparentado en mayor o menor grado con otro, pero sus diferencias genotípicas sugieren que casi no hay flujo genético entre ellos. Cada pequeña barrita (indistinguible) representa a cada individuo y su probabilidad de pertenecer a cada uno de los grupos. Si una barra es de un solo color, quiere decir que cada individuo tiene un 100% de probabilidades de pertenecer a ese grupo.
Así es como tenemos al grupo Rojo, o grupo antártico (o fama contra fama), que incluye individuos provenientes de la península Antártica y de la pequeña isla Signy; un grupo naranja (como el verano) o sudamericano, con individuos que se encuentran en la isla Martillo y las Malvinas; un grupo azul (como este amor) en las islas subantárticas de Crozet y Marion; y, por último, un grupo morado (morado como no-sé-qué, se me acabaron los chistes) en la isla Kerguelen.
Si se fija en el grupo morado, los individuos no tienen 100% de probabilidad de asignación. Es decir, hay un probabilidad de alrededor de un 30% (promedio) de pertenencia al grupo azul, lo que sugiere una alta cohesión entre ambos grupos. Pero, aun así, somos capaces de distinguir perfectamente esos dos grupos a nivel genético.
Este análisis es tan fino, que si tenemos todos los genotipos de un individuo anónimo, podemos dar certeza de que lo ubicamos bien en su población de origen (con el tema final de las teleseries antiguas de TVN de fondo).
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Cada punto de color en el mapa representa un lugar en al océano Austral —casi todas islas, excepto por el puntito en la península Antártica— donde se tomaron muestras de sangre de los pingüinos. Pero no se preocupe: la sangre se obtiene rápidamente y no se les hace ningún daño. Le recordamos que quienes investigan estas especies también las aman y aportan a su conservación <3
El análisis de los cuatro linajes llevó a los autores a sugerir que el pingüino Papúa está compuesto por... *redoble de tambores* CUATRO SUBESPECIES. Subespecies que siguen siendo indistinguibles a nivel morfológico (aunque lo último se sigue estudiando) (2). Es decir, hay doppelgängers de frac en el océano Austral.
¡Fascinante! ¿No?
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«¡Romeo! ¿Cuántas veces te he dicho que no te juntes con esa chusma subantártica? Podemos parecernos, pero nuestras especies no están hechas para mezclarse». Créditos de la fotografía: Daly Doll. (Hannah Point, Isla Livingstone (South Shetland)
Pero esto no se detuvo a aquí, claro que no. Tenemos cuatro linajes diferenciados, sugerimos incluso que son subespecies de pingüino Papúa. Pero, ¿qué podría haberlas llevado a estos niveles de especialización?
Y la verdad es que este artículo (2) nos da una idea bastante interesante: los autores fusionaron dos disciplinas que, en general, son independientes pero que juntas podrían darnos resultados bastante promisorios: el modelamiento de nicho y la genómica del paisaje.

¿Y KESESO?

El modelamiento de nicho ecológico (MNE) es un método bastante utilizado y adecuado para estimar la distribución geográfica real e incluso potencial de las especies (4), basado en la reconstrucción de un «paisaje ecológico» donde habita una especie. Es algo así como «OK, nuestros amigos viven acá y sabemos que NO viven allá. Veamos qué tipo de ambiente hay para saber por qué les gusta el lugar donde viven y por qué NO les gusta el otro lugar» (es como cuando usted siempre prefiere el baño de su casa al de un hogar ajeno. Vale, no, mala analogía. ¡Seguimos!).
Luego determinamos dónde podría estar la especie, ya que las condiciones ambientales son las mismas. Incluso podemos predecir dónde se iría dicha especie en un escenario de cambio climático: esto es lo que llamamos modelamiento de nicho.
La genómica del paisaje es una especie de fusión entre la genómica de poblaciones y la ecología del paisaje. Y quiere decir, en términos generales, entender cómo la variación ambiental repercute en la variación genética. ¿Es posible correlacionar ambas cosas? Spoiler: teóricamente, sí.
Usando ambas aproximaciones de forma paralela, ¡los autores llegaron a resultados similares!
En efecto, los diferentes regímenes ambientales a los que está sometida cada subespecie es tremendamente relevante para explicar esta diferenciación a nivel genético. Recordemos que estamos hablando de grupo de pingüinos que viven en la Antártica, otros grupos de pingüinos que viven en el sur de Sudamérica, en las Malvinas y en las islas subantárticas. Otro resultado interesante es que, al parecer, es más relevante el mar que la tierra para esta especie. El hecho de que los pingüinos sean expertos buceadores, pero torpes caminantes, podría explicar esta preferencia.
En conclusión, ¿por qué este hallazgo es importante?
Evidentemente, porque sabemos más de los pingüinos. ¿Quién no ama a los pingüinos? (bueno, los carabineros, pero ese es otro tema).
A nivel técnico, este estudio es un muy buen ejemplo de cómo las políticas de conservación podrían nutrirse de la integración de herramientas genómicas y ecológicas complejas. Esto es particularmente relevante para los ambientes polares, pues están entre los que más rápido están cambiando en el contexto del cambio climático.
Otra revelación fundamental de este hallazgo es que nos permite trabajar políticas de conservación específicas para una especie que es más diversa de lo que parece a simple vista.
Recordemos que estas diferencias regionales tan marcadas —al nivel de que podríamos hablar de cuatro subespecies— es algo clave en aspectos de conservación. O sea, no podemos tener planes de conservación para el pingüino Papúa, pues el pingüino Papúa está compuesto por al menos cuatro subespecies con necesidades distintas.
De hecho, una de las justificaciones de la IUCN para mantener al pingüino Papúa en la categoría de conservación de «preocupación menor» es su amplia distribución y que sus tamaños poblacionales se han mantenido estables en el tiempo. Pero si lo analizamos desde la perspectiva de las subespecies, esto no es tan así.
En el caso de la subespecie de Antártica, los tamaños poblacionales han aumentado notablemente durante las últimas décadas. Pero en las colonias de regiones más templadas, la subespecie de las islas Crozet y Marion las parejas reproductivas han disminuido de manera considerable entre 1992 y 2018 (alrededor de un 33%). Este dato es clave, porque las características genéticas son tan propias de cada subespecie que, si una se extingue, no va a existir posibilidad de recuperar ese grupo.
La pregunta que queda dando vueltas es que si se ha podido descubrir cuatro subespecies (los doppelgängers) en una especie de pingüinos, ¿qué otros doppelgängers podría haber en especies que nos parecen fuera de peligro o que han sido poco estudiadas? ¿Qué secretos pueden revelarnos del fascinante árbol de la evolución?

Referencias

1. Aldhebiani AY. Species concept and speciation. Saudi Journal of Biological Sciences. marzo de 2018;25(3):437-40.
2. Pertierra LR, Segovia NI, Noll D, Martinez PA, Pliscoff P, Barbosa A, et al. Cryptic speciation in gentoo penguins is driven by geographic isolation and regional marine conditions: Unforeseen vulnerabilities to global change. Blakeslee A, editor. Divers Distrib. agosto de 2020;26(8):958-75.
3. Vianna JA, Noll D, Dantas GPM, Petry MV, Barbosa A, González-Acuña D, et al. Marked phylogeographic structure of Gentoo penguin reveals an ongoing diversification process along the Southern Ocean. Molecular Phylogenetics and Evolution. febrero de 2017;107:486-98.
4. Guisan A, Thuiller W. Predicting species distribution: offering more than simple habitat models. Ecol Letters. septiembre de 2005;8(9):993-1009.