Una improbable asociación entre un camarón mantis y una almeja viola un principio biológico
Cuando las almejas apuestan por vivir con un asesino, a veces su suerte puede acabarse, según un estudio de la Universidad de Michigan (U-M).
Una pregunta de larga data en ecología es cómo pueden coexistir, o vivir juntas, tantas especies diferentes al mismo tiempo y en el mismo lugar. Una influyente teoría llamada principio de exclusión competitiva sugiere que sólo una especie puede ocupar un nicho particular en una comunidad biológica en un momento dado.
Pero en la naturaleza, los investigadores encuentran muchos ejemplos de diferentes especies que parecen ocupar los mismos nichos al mismo tiempo, viviendo en los mismos microhábitats y consumiendo el mismo alimento.
Teal Harrison, estudiante de posgrado en ecología y biología evolutiva de la U-M, y su asesor Diarmaid Ó Foighil examinaron uno de esos casos: una comunidad altamente especializada de siete especies de almejas marinas que viven en las madrigueras de su especie anfitriona, un camarón mantis depredador.
Seis de estas siete especies de almejas, llamadas almejas yoyo, se adhieren a las paredes de la madriguera del camarón con un largo pie que utilizan para saltar, como un yoyo, lejos del peligro. La séptima especie de almeja, un pariente cercano de las almejas yoyo, tiene un distintivo nicho dentro de la madriguera, ya que se adhiere directamente al cuerpo del camarón mantis anfitrión y no hace yoyo. Los investigadores se preguntaron cómo persiste esta inusual comunidad de almejas.
"Nos encontramos en una sorprendente situación en la que todas estas especies de almejas no solo comparten el mismo anfitrión, sino que la mayoría de ellas también han evolucionado o se han especiado en ese anfitrión. ¿Cómo es esto posible?", se preguntó Ó Foighil, también curador de moluscos en el Museo de Zoología de la U-M.
Imagen: Sección esquemática de una madriguera compuesta de camarón mantis de cola escamosa en la laguna Indian River. Esta figura muestra la posición relativa (mediante muestreo de campo con bomba yabby) de las cinco especies comensales de las paredes de las madrigueras (Divariscintilla spp.) y la única especie ectocomensal (“Parabornia” squillina), recolectadas en este estudio. También se muestran, en forma esquemática, las relaciones filogenéticas inferidas de los 6 comensales de la vida real. Crédito: Ilustración de John Megahan. Fotos de Goto, Harrison y Ó Foighil
Cuando Harrison realizó muestreos de campo de estas especies de almejas en madrigueras de camarones mantis, lo que encontró fue en contra de las expectativas teóricas: todas las madrigueras que contenían múltiples especies de almejas estaban compuestas únicamente por almejas yoyo de las paredes de la madriguera. Y cuando la especie de almeja adherida al camarón se agregó a la mezcla en un experimento de laboratorio, el camarón mantis mató a todas las almejas de la pared de la madriguera.
Según los investigadores, esto va en contra de las expectativas teóricas. Según el principio de exclusión competitiva, las especies que evolucionan para vivir en nichos diferentes deberían vivir juntas con mayor frecuencia que las especies que ocupan el mismo nicho. Pero los datos de Harrison sugieren que la evolución de un nuevo nicho ligado al anfitrión ha conducido paradójicamente a la exclusión ecológica, no a la cohabitación, entre estas almejas comensales.
"Teal tuvo dos series de resultados inesperados. Uno de ellos fue que la especie que debería coexistir con las almejas yoyo no lo hace. Y el segundo resultado inesperado fue que el anfitrión puede volverse independiente", dijo Ó Foighil. "Lo interesante es que el único sobreviviente fue una almeja adherida al cuerpo del camarón mantis. Mató todo lo que había en la pared de la madriguera. Incluso salió de la madriguera y mató a una que se había escapado".
Imagen: Teal Harrison, estudiante de posgrado de la Universidad de Michigan, se prepara para capturar un camarón mantis depredador de su madriguera en la laguna Indian River, Florida. Crédito: Diarmaid Ó Foighil, Universidad de Michigan
El principio de exclusión competitiva predice que las seis especies de almejas yoyo (que comparten el nicho de la pared de la madriguera) co-ocuparán las madrigueras del hospedador con menos frecuencia entre sí que con las especies de almejas (diferenciadas por nicho) adheridas al hospedador. Harrison puso a prueba esta predicción mediante un censo de campo de las poblaciones en la laguna Indian River, en Florida. Para ello, capturó cuidadosamente a mano las mantis hospedadoras y tomó muestras de sus madrigueras en busca de almejas utilizando una bomba de cebo de acero inoxidable.
Luego, Harrison construyó en el laboratorio madrigueras artificiales donde pudo estudiar de cerca el comportamiento de las almejas comensales con y sin un camarón mantis como anfitrión. Menos de tres días después de la instalación, casi todas las almejas en la madriguera del camarón mantis estaban muertas.
"Fue muy surrealista", dijo Harrison. "La verdad es que ni siquiera se me ocurrió que se las había comido de inmediato porque era algo muy diferente a lo que esperaba encontrar. Son organismos comensales, cohabitan con estos camarones mantis en la naturaleza y no había forma de saber si este comportamiento ya se estaba dando de esta manera en la naturaleza o no. Simplemente no lo esperaba".
Imagen: Madriguera artificial para acuario que permite observar las interacciones entre almejas y anfitriones en el laboratorio. Observa al anfitrión, el camarón mantis de cola escamosa, dentro de la estructura de madriguera artificial de PVC recubierta de arena. Esta foto fue tomada antes de la incorporación de comensales. Crédito: Diarmaid Ó Foighil, Universidad de Michigan
Harrison estaba devastada. Ó Foighil estaba emocionado.
"Teal se sintió comprensiblemente angustiada cuando el experimento 'falló' después de todo su arduo trabajo, pero yo estaba emocionado", dijo Ó Foighil. "Cuando se obtiene un resultado completamente inesperado en la ciencia, es posible que te esté diciendo algo completamente nuevo e importante".
Los investigadores dicen que el mecanismo de exclusión (que bloquea la coexistencia de almejas adheridas a la pared de la madriguera y almejas hospedadoras) actualmente no está claro. Una razón podría ser que durante la etapa larvaria, las almejas de pared de madriguera se reclutan en madrigueras hospedadoras diferentes a las almejas adheridas al hospedador. Pero también podría haber una supervivencia diferencial en conjuntos de madrigueras que tienen almejas adheridas a la pared de la madriguera y al hospedador, es decir, potencialmente esa población mixta de almejas desencadena una reacción letal en el hospedador, dijo Ó Foighil.
Los próximos pasos de los científicos son investigar qué sucedió. Podría haber sido un artefacto de la configuración en el laboratorio, dijo Ó Foighil. O podría estar diciéndoles a los investigadores que bajo ciertas condiciones, la asociación comensal de las almejas yoyo de la pared de la madriguera y el anfitrión depredador puede "romperse catastróficamente", dijo.
"Fue bastante interesante tener un hallazgo que era contrario a lo que esperábamos según la teoría evolutiva, y no sólo era contrario a nuestras expectativas teóricas, sino que sucedió de una manera tan dramática", dijo Harrison.
Los investigadores han propuesto dos estudios de seguimiento. El primero consiste en determinar si ambos tipos de comensales pueden reclutar larvas en las mismas madrigueras hospedadoras. El segundo es comprobar si el propio camarón mantis es el culpable: ¿Cambia su comportamiento depredador cuando la especie hospedadora se añade a su madriguera?
Los hallazgos han sido publicados en la revista PeerJ: Within-host adaptive speciation of commensal yoyo clams leads to ecological exclusion, not co-existence
