La importancia de identificar especies crípticas

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La biodiversidad es resultado del proceso de la evolución y de las relaciones entre cada uno de sus componentes; en ella, las especies se encuentran íntimamente interrelacionadas, incluso con las partes no vivas –virus– que forman los ecosistemas.

De acuerdo con la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (IUCN, por sus siglas en inglés),1 hasta el momento, 1.7 millones de especies de animales, plantas y algas han sido descritas, las cuales representan tan sólo 10% de la biodiversidad total.


Lamentablemente, podría ocurrir que, debido a la destrucción y alteración de los ecosistemas que, a su vez, precipita extinciones catastróficas de las especies, gran parte de la biodiversidad que aún falta por descubrir y describir no se llegue a conocer. La IUCN indica que 47,677 especies se encuentran en alguna categoría de riesgo y 17,291 están en peligro de extinción (figura 1).

Las especies son importantes porque representan la unidad básica de las clasificaciones taxonómicas y, de acuerdo con Ernst Mayr, pueden definirse como una población (o grupo de poblaciones) natural de individuos que se reproducen o tienen el potencial de reproducirse entre sí, y están aislados de otros grupos similares.



Dado que la mayoría de las especies no ha sido descrita, es prioritario enfocar esfuerzos para catalogar la biodiversidad, la cual se define como la variabilidad de organismos vivos y no vivos –virus– de cualquier fuente, incluidos los ecosistemas terrestres, marinos y otros sistemas acuáticos, lo cual incluye todas y cada una de las especies que cohabitan con nosotros en el planeta, sean animales, plantas, bacterias y virus. I

Tradicionalmente, la evaluación de caracteres morfológicos ha sido la principal herramienta para la distinción y clasificación de las especies; sin embargo, actualmente, la aplicación de herramientas moleculares está permitiendo la identificación de lo que se conoce como especies crípticas (también llamadas especies hermanas); es decir, aquellas que son morfológicamente similares, pero diferentes genéticamente.

Veámoslo así: se considera que dos o más especies diferentes son crípticas si fueron clasificadas erróneamente como una simple especie por ser morfológicamente indistinguibles.2 Un claro ejemplo se observa mediante el trabajo desarrollado por Takema Saitoh, investigador de la Universidad de Rikkyo (Japón) y colaboradores, quienes estudiaron la curruca del ártico (Phylloscopus borealis), un ave migratoria que habita desde el norte de Escandinavia, atravesando de Siberia, Mongolia, Rusia, China, Japón y llega hasta Alaska. Ellos analizaron 113 individuos de 18 poblaciones de la curruca del ártico a lo largo de su distribución, determinando la existencia de tres grupos y concluyeron que cada uno corresponde a una especie diferente (Phylloscopus borealis, P. examinandus y P. xanthodryas), al analizarlas mediante un cladogramaII (figura 2).3




Numero de especies descritas 

Hasta el momento existen pocos trabajos cuyos esfuerzos se hayan enfocado en la revisión bibliográfica con la finalidad de reportar el número de especies crípticas descritas. David Bickford4 –investigador de la Universidad de Singapur– realizó una revisión de la literatura depositada en las bases de datos ISI Web of Science 5 y Zoological Record Plus,6 a partir de la búsqueda de las frases “especies crípticas” y “especies hermanas” en título, resumen o palabras clave, y encontró más de 3,500 referencias de los últimos 50 años, la mayoría referidas a especies crípticas en animales; observó, además, un incremento en las últimas dos décadas, lo cual coincide con la fecha del descubrimiento de la técnica que ha revolucionado las investigaciones en el terreno de la Biología molecular, denominada reacción en cadena de la polimerasa (PCR por sus siglas en inglés), la cual consiste en sintetizar muchas veces un pedazo o fragmento de ADN de interés, garantizando con ello el éxito de métodos como la secuenciación de un gen determinado (técnica que permite saber la secuencia ordenada de los nucleótidos –guanina, citosina, adenina y timina– que forman un gen), elegido en función de lo que nos interese investigar.

Por otro lado, un análisis más reciente, elaborado por Markus Pfenninger y Klaus Schwenk, investigadores de la Universidad de Goethe (Alemania), arrojó que de 771,931 estudios, 2,207 contenían reportes de especies crípticas en todas las clases de animales, incluyendo 996 nuevas especies de insectos, 267 de mamíferos, 151 de peces y 94 aves.2

Estos resultados revelan el alto número de biodiversidad críptica que se ha identificado en los últimos años con ayuda de herramientas moleculares. Los descubrimientos continúan y se incrementan exponencialmente (figura 3), lo que conlleva a formular varias preguntas que deberán responderse a corto plazo, tales como: ¿cuántas especies crípticas falta identificar? ¿La alta similitud morfológica de las especies crípticas indica que han evolucionado recientemente? ¿La biodiversidad actual está subestimada?...



Identificación de especies crípticas 

Recientemente, la determinación de grandes distancias genéticas ha permitido el descubrimiento de especies crípticas. La distancia genética se refiere a la divergencia genética entre especies o entre las poblaciones dentro de una especie, basada en el acúmulo de diferencias o mutaciones en los nucleótidos entre las secuencias estudiadas. Distancias genéticas pequeñas implican pocos cambios nucleotídicos entre las secuencias de ADN, indicando una relación genética estrecha, mientras que grandes distancias genéticas revelan un mayor número de cambios nucleotídicos entre las secuencias de ADN, mostrando una relación genética más distante. La distancia genética se puede utilizar para comparar la similitud entre diferentes especies, en términos genéticos, como los humanos y los chimpancés.


Uno de los ejemplos más destacados sobre el descubrimiento de especies crípticas, basado en distancias genéticas, es el caso de las mariposas neotropicales Astraptes fulgerator, que se encuentran en una gran variedad de hábitats, desde el sur de Estados Unidos hasta el norte de Argentina. En un estudio molecular, un investigador canadiense llamado Paul Hebert y sus colaboradores concluyeron que deben clasificarse diez especies diferentes en lugar de una sola.7 Ellos encontraron diferencias morfológicas mínimas en los organismos adultos (figura 4), por lo que utilizaron el denominado “código de barras de ADN”, un programa de investigación que pretende, entre otras cosas, lograr la clasificación de especies con base en un fragmento de aproximadamente 640 pares de bases (nucleótidos opuestos y complementarios) del ADN mitocondrial, que codifica para el gen Citocromo Oxidasa 1 (C01) de la cadena respiratoria, que es distinto y único en cada especie animal de nuestro planeta. Si un grupo de organismos difiere más de un determinado tanto por ciento en los pares de bases de ADN en este gen, entonces es probable que proceda de especies distintas, suposición que se cumplió en estas mariposas, las cuales promediaron una diferenciación genética de 3%. Además, los investigadores descubrieron que, entre las más de 2,500 orugas (estados larvarios) de la A. fulgerator que habían capturado, muchas podían agruparse de acuerdo con diversas variaciones en el color, algo que, además, permitía relacionarlas con plantas particulares en las que basan su alimentación (figura 5).



Fileografía y biodiversidad críptica

Piel de Jirafa

John Avise, un investigador de la Universidad de Georgia y sus colaboradores, introdujeron la palabra filogeografía en 1987, para definir el campo de estudio interesado en los principios y procesos que gobiernan la distribución geográfica de las poblaciones dentro de una especie. Debido a los enfoques de esta área, hoy día, muchas especies crípticas están siendo identificadas con los resultados de estudios filogeográficos. Por ejemplo, David Brown, genetista de la Universidad de California, Los Ángeles, junto con sus colaboradores, y apoyado con datos de ADN, estudió las jirafas africanas representadas por una única especie (Giraffa camelopardalis), la cual fue dividida en múltiples subespecies (grupos en que se dividen las especies), encontrando, al menos, seis especies crípticas, lo cual resultó congruente con un patrón de variación geográfica en la coloración del pelaje.8 Los datos genéticos encontrados, además, permitieron identificar que durante el Pleistoceno medio y tardío (entre 1.6 millones de años y 113,000 años), pudo haber ocurrido dicha especiación (proceso de formación de especies) (figura 6).


Especies crípticas: una ventana para la conservación


El descubrimiento de especies crípticas requiere de una consideración especial en la conservación de especies debido a que, si determinada especie descrita tradicionalmente está categorizada en peligro de extinción, podría presentar diversos problemas:

» las especies consideradas en peligro de extinción o amenazadas podrían estar compuestas por múltiples especies crípticas que serían aún más raras de lo que se suponía y, por ende,
» las diferentes especies crípticas descubiertas podrían requerir estrategias de conservación distintas a las planteadas en un principio.

Pezoporus wallicus
Pezoporus wallicus
En este sentido, un equipo de investigación, dirigido por Stephen Murphy, estudió la taxonomía (disciplina encargada de clasificar los seres vivos) del loro terrestre (Pezoporus wallicus), una especie endémica (exclusiva de una región geográfica) de las fragmentadas costas del suroeste y sureste de Australia. Los investigadores estudiaron el ADN de especímenes de museo de hace 160 años, y concluyeron que la población occidental debe ser clasificada como una nueva especie: Pezoporus flaviventris. Durante la investigación, los científicos encontraron que la población de esta nueva especie había disminuido rápidamente en los últimos 20 años, y sólo quedaban alrededor de 110 aves sobreviviendo en el medio silvestre, la mayoría de ellas en un parque nacional australiano, por lo que se considera una de las especies más raras del mundo, de manera que el ingreso de depredadores introducidos (gatos) en el parque nacional, podría llevar a la extinción de la especie en poco tiempo, por lo que se sugirió la necesidad de implementar un programa urgente de conservación para esta nueva especie descrita.9

Como hemos observado, en los últimos años el descubrimiento de especies crípticas se ha ido registrado en una gran diversidad de formas de fauna y flora, convirtiéndose en una nueva ventana para el conocimiento científico y, seguramente, con el avance en los métodos moleculares, durante los próximos años nuevas especies crípticas, desconocidas para la ciencia actual, serán identificadas.

Referencias

1. IUCN. “IUCN Red List of Threatened Species. Summary Statistics for Globally Threatened Species”. Table 1: “Numbers of Threatened Species by Major Groups of Organisms (1996–2010). 2010.

2. M. Pfenninger, M y K. Schwenk. “Cryptic Animal Species are Homogeneously Distributed among Taxa and Biogeographical Regions. BMC Evolutionary Biology, 7, (2007): 121-126.

3. T. Saitoh, P. Alström, I. Nishiumi, Y. Shigeta, D. Williams, U. Olsson y K. Ueda. “Old Divergences in a Boreal Bird Supports Long-Term Survival through the Ice Ages”. BMC Evolutionary Biology, 10, (2007): 35.

4. D. Bickford, D. J. Lohman, N. S. Sodhi, P. K. Ng, R. Meier, K. Winker, K. K. Ingram e I. Das. “Cryptic Species as a Window on Diversity and Conservation”. Trends in Ecology and Evolution, 22 (2007): 148-155.

5. ISI Web of Science [http://scientific.thomson.com/products/wos/]

6. Zoological Record Plus [http://www.csa.com/factsheets/zooclust-set-c.php]

7. P. D. Hebert, E. H. Penton, J. M. Burns, D. H. Janzen y W. Hallwachs. “Ten Species in One: DNA Barcoding Reveals Cryptic Species in the Neotropical Skipper Butterfly Astraptes fulgerator”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 101, (2004): 14812-14817.

8. D. M. Brown, R. A. Brenneman, N. J. Georgiadis, K. Koepfli, J. P. Pollinger, B. Mila, E. L. Louis Jr., G. F. Grether, D. K. Jacobs y R. K. Wayne. “Extensive Population Genetic Structure in the Giraffe”. BMC Biology, 5, (2007): 57.

9. S. A. Murphy, S. A., L. Joseph, A. H. Burbidge y J. Austin. “A Cryptic and Critically Endangered Species Revealed by Mitochondrial DNA Analyses: the Western Ground Parrot”.Conservation Genetics, 12, (2010): 595-600.



Autores


Luis Manuel Guevara Chumacero es doctor en Ciencias por la Universidad Autónoma Metropolitana–Iztapalapa, en donde ha sido profesor visitante, y su investigación versa en estudios moleculares de mamíferos. Actualmente, realiza una estancia posdoctoral en la Estación Biológica de Donaña (España), desarrollando proyectos filogeográficos de murciélagos nativos de México. C. e.: lmgc1@yahoo.com

Amanda Sainoz Aguirre es bióloga por la Universidad Autónoma Metropolitana–Iztapalapa y su investigación se enfoca en estudios ecológicos de mamíferos y tortugas marinas. C. e.: circe7s@ yahoo.com.mx


Fuente: CONACYT
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