Un estudio analiza las relaciones evolutivas entre más de 30.000 especies de peces
Los océanos tropicales están llenos de deslumbrantes destellos de coloridos peces de arrecife y contienen muchas más especies que las frías aguas del océano que se encuentran en altas latitudes. Este conocido "gradiente de diversidad latitudinal" es uno de los patrones más famosos en biología, y los científicos se han desconcertado por este hecho durante más de 200 años.
Una explicación propuesta frecuentemente es que los cálidos ambientes de los arrecifes sirven como puntos calientes evolutivos para la formación de especies. Pero un nuevo estudio que analizó las relaciones evolutivas entre más de 30.000 especies de peces concluye que las tasas más rápidas de formación de especies han ocurrido en las latitudes más altas y en las aguas oceánicas más frías.
En los últimos millones de años los peces de aguas frías y polares formaron en promedio nuevas especies el doble de rápido que las especies de peces tropicales, según el nuevo estudio, que se publica el 4 de julio en la revista Nature.
"Estos hallazgos son sorprendentes y paradójicos", dijo Daniel RaboskyDaniel Rabosky, biólogo evolutivo de la Universidad de Michigan, autor principal del estudio. "Varias hipótesis explican la extrema diversidad tropical como resultado de tasas más rápidas de formación de especies, pero nunca se ha probado en peces. Nuestros resultados son contradictorios e inesperados, porque encontramos que la especiación es realmente más rápida en las regiones geográficas con la riqueza de especies más baja".
Los autores admiten que no pueden explicar completamente sus resultados, que son incompatibles con la idea de que los trópicos sirven como una cuna evolutiva para la diversidad de peces marinos. Los hallazgos también plantean dudas sobre si la rápida especiación oceánica-fría documentada por el equipo refleja allí una reciente y continua expansión de la diversidad marina.
El sentido común sugiere que una alta tasa de formación de nuevas especies conducirá eventualmente a impresionantes niveles de biodiversidad. Pero eso depende de cuántas especies recién formadas sobreviven y cuántas se extinguen. Y las tasas de extinción no pudieron abordarse a través de los métodos utilizados en el actual estudio.
"El número de especies que se encuentran en una región es en gran medida un equilibrio entre la velocidad a la que se forman las nuevas especies y la velocidad a la que las elimina la extinción", dijo Rabosky. "La rápida especiación de los peces en los océanos fríos de alta latitud que documentamos solo hará que aumente la diversidad si en general es más alta que la extinción".
"La extinción es la pieza que falta en este rompecabezas, pero es lo más difícil de entender. Ahora estamos usando tanto fósiles como nuevas herramientas estadísticas para tratar de manejar lo que la extinción podría haber estado haciendo en las regiones polares y la zona tropical".
En el estudio, Rabosky y colegas de ocho instituciones probaron la suposición ampliamente aceptada de que las tasas de formación de especies son más rápidas en los trópicos al examinar la relación entre la latitud, la riqueza de especies y la tasa de formación de nuevas especies entre los peces marinos. Reunieron un árbol evolutivo calibrado en el tiempo de todas las 31.526 especies de peces con aletas radiadas, y luego centraron su análisis en las especies marinas de todo el mundo.
Los datos genéticos estaban disponibles para más de un tercio de las especies de peces analizadas en el estudio, y el árbol evolutivo fue calibrado en el tiempo utilizando una base de datos de 139 taxones fósiles.
Un árbol evolutivo, también conocido como árbol filogenético, es un diagrama de ramificación que muestra las relaciones evolutivas inferidas entre varias especies. El árbol ensamblado para este proyecto es uno de los árboles filogenéticos más grandes calibrados en el tiempo jamás creados para ningún grupo de animales, según Rabosky.
Los investigadores calcularon rangos geográficos para la mayoría de las especies de peces marinos, incluidas todas las especies con datos genéticos. Luego usaron complejos modelos matemáticos y estadísticos para estimar las tasas a las que se dividen en nuevas especies diferentes grupos de peces.
"Los desafíos computacionales para analizar este tipo de datos son bastante extremos", dijo el coautor del estudio Michael Alfaro, biólogo evolutivo de la Universidad de California en Los Ángeles. Los análisis en el estudio requerían el equivalente de miles de computadoras de escritorio que funcionan continuamente durante muchos meses, dijo.
Algunas de las tasas más rápidas de formación de nuevas especies se produjeron en el draco rayado antártico y sus parientes. Otros grupos templados y polares con tasas de especiación excepcionalmente elevadas incluyen el caracol, los viruelas (familia Zoarcidae) y el pez roca.
Tres de los grupos de peces más grandes asociados con los arrecifes de coral - doradas, damiselas y gobios - mostraron tasas de formación de especies bajas a moderadas.
"El hecho de que los arrecifes de coral soporten muchas más especies de peces que las regiones polares a pesar de estas tasas más bajas puede tener mucho que ver con su larga historia de conectividad y su capacidad de actuar como refugio", dijo el coautor Peter Cowman del Centro de Excelencia del Consejo de Investigación para Estudios de Arrecifes de Coral de Australia, y anteriormente de la Universidad de Yale. "Nuestra investigación ciertamente pinta la diversidad de los arrecifes de coral bajo una nueva luz".
"¿Quién hubiera pensado que tendrías estas tasas realmente explosivas de formación de especies en las aguas más frías de la Antártida?, donde el agua está literalmente en el punto de congelación y los peces como el draco tienen que tener todo tipo de adaptaciones realmente únicas para vivir allí, como proteínas anticongelantes especiales en su sangre para evitar congelarse", dijo Rabosky.
Artículo científico: An inverse latitudinal gradient in speciation rate for marine fishes
(*) El mapa de cabecera muestra las tasas de formación de especies para los grupos de peces marinos a escala global. Rojo, naranja y amarillo indican regiones con tasas más rápidas de formación de nuevas especies, mientras que el azul indica velocidades de especiación relativamente lentas. Ejemplos de grupos de peces de alta latitud que evolucionan rápidamente aparecen arriba y abajo: peces del Ártico en la parte superior y peces antárticos en la parte inferior. Ejemplos de grupos de peces tropicales de evolución más lenta están en las cajas.
