Algunas especies tienen un potencial adaptativo mayor del previsto
La evolución, el proceso mediante el cual los animales y otros organismos vivos modifican con el tiempo sus rasgos heredados, suele desarrollarse lentamente a lo largo de miles o incluso millones de años. Sin embargo, algunas especies pueden adaptarse a un ritmo más rápido, sobre todo cuando se encuentran aisladas de otras especies y en nuevos entornos.
Investigadores de la Universidad Savoie Mont Blanc-INRAE en Francia demostraron recientemente que dos poblaciones de trucha ártica (Salvelinus alpinus), un pez de agua dulce de aguas frías emparentado con el salmón y la trucha, evolucionaron de manera diferente después de haber estado separadas durante poco menos de un siglo.
Su artículo sugiere que, cuando están aislados, algunos animales podrían adaptarse a los cambios en su entorno más rápidamente de lo que se había previsto.
"Este experimento natural brindó una oportunidad única para investigar con qué rapidez pueden divergir las poblaciones después de ser introducidas en un entorno contrastante, y para comprender mejor los procesos subyacentes a esta divergencia", dijo Hervé Rogissart, primer autor del artículo.
"Más concretamente, queríamos determinar si las diferencias observadas se debían principalmente a la plasticidad fenotípica, que permite a los organismos adaptar su fenotipo a las condiciones ambientales locales, o si también reflejaban cambios genéticos impulsados por la selección natural a lo largo de sucesivas generaciones".
Imagen: Muestreo de campo de la trucha ártica en el lago Allos (Alpes franceses), uno de los dos sitios de estudio. Crédito: Martin Daufresne
Estudio de dos poblaciones de trucha ártica
Rogissart y sus colegas observaron dos distintas poblaciones de trucha ártica silvestre con el mismo ancestro que se habían aislado entre sí hace menos de 100 años. La primera población habitó el lago Lemán, un profundo lago perialpino situado en la vertiente norte de los Alpes, mientras que la segunda fue introducida en el lago Allos, un lago alpino en el Parque Nacional de Mercantour.
El equipo estudió primero peces adultos de cada población, comparando su morfología (es decir, la forma y estructura de su cuerpo), así como su crecimiento en condiciones naturales. Posteriormente, estudiaron peces nuevos criados en un entorno controlado aparte.
"Durante la temporada de desove, también recolectamos gametos de estos adultos para producir descendencia, que luego fue criada en condiciones idénticas en un experimento común en un jardín", explicó Rogissart. "Medimos varios rasgos fenotípicos en estos ejemplares juveniles, incluyendo la morfología y el crecimiento, y evaluamos su metabolismo tanto en condiciones normales como de estrés térmico. Esto nos permitió distinguir las diferencias inducidas por el medio ambiente de aquellas con base genética".
Al observar en la naturaleza distintas poblaciones adultas de salvelino ártico, examinar a sus crías en un entorno controlado común y realizar análisis genéticos, los investigadores pudieron recopilar nuevos conocimientos sobre su evolución. En concreto, podrían determinar en qué medida la plasticidad fenotípica y la divergencia genética contribuyeron a las diferencias observadas entre las dos poblaciones que residen en los lagos Ginebra y Allos.
"Encontramos notables diferencias en la morfología y el crecimiento entre los adultos silvestres, lo cual era de esperar dados los entornos contrastantes y el papel de la plasticidad fenotípica", dijo Rogissart.
"Más importante aún, si bien las diferencias morfológicas eran sutiles y las diferencias de crecimiento solo se hicieron evidentes tras analizar un mayor número de ejemplares juveniles, los ejemplares juveniles criados en condiciones de cultivo comunes mostraron claras diferencias metabólicas, lo que sugiere una rápida adaptación fisiológica a pesar de que las poblaciones comparten un origen común hace menos de un siglo".
Imagen derecha: Trucha ártica juvenil criada en condiciones comunes de jardín. Crédito: Hervé Rogissart
Posibles implicaciones para los esfuerzos de conservación
Los resultados de este estudio sugieren que tanto la selección natural como la capacidad de una misma composición genética para producir diferentes rasgos pueden contribuir a la rápida adaptación de los peces a un entorno específico. La rápida evolución observada por el equipo es sorprendente, ya que sugiere que algunas especies tienen un potencial adaptativo mayor del previsto.
"Nuestros resultados demostraron que la mayoría de las diferencias en morfología y crecimiento pueden explicarse por la plasticidad fenotípica, lo que sugiere que los peces se adaptan rápidamente a las condiciones ambientales locales, como la disponibilidad de alimento y la temperatura", explicó Rogissart.
"Por el contrario, los peces juveniles del lago Allos mostraron una tasa metabólica más alta y una diferente relación entre el metabolismo y la masa corporal a elevadas temperaturas, incluso cuando se criaron en idénticas condiciones".
Las poblaciones de trucha ártica observadas por Rogissart y sus colegas modificaron sus características fisiológicas y metabólicas en tan solo unas décadas. Estos cambios podrían haberles permitido sobrevivir y prosperar en los dos lagos alpinos que habitan, situados a diferentes altitudes.
Futuros estudios podrían inspirarse en estos hallazgos y explorar la evolución de otras especies de peces o animales que viven aisladas en distintos entornos naturales.
"En el contexto del cambio climático, nuestros hallazgos aportan nuevas perspectivas sobre cómo la diversidad genética y la historia de las poblaciones dan forma a la variación de los rasgos y las respuestas térmicas entre las poblaciones, influyendo en última instancia en su capacidad para hacer frente al cambio ambiental", añadió Rogissart.
"Nuestro siguiente paso será investigar la base genética de la adaptación al cambio climático. Al estudiar la diversidad genética en un mayor número de poblaciones de trucha ártica, esperamos identificar marcadores genómicos de adaptación y los genes candidatos implicados en la lucha contra el aumento de la temperatura del agua en el contexto del cambio climático".
Los hallazgos se han publicado en Proceedings of the Royal Society B: A century of allopatry: plasticity and rapid selection shape phenotypic trait variability under contrasting environments
