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La vida marina puede adaptarse al cambio climático, pero con costos ocultos

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copépodo Acartia tonsa

Nuevo estudio sobre los copépodos apunta a una verdad más amplia sobre la intrincada economía de la evolución

Supongamos que pudiéramos observar veinte generaciones de ballenas o tiburones adaptándose al cambio climático, midiendo cómo evolucionan y cómo cambia su biología a medida que aumentan las temperaturas y los niveles de dióxido de carbono. Eso podría decirnos mucho sobre cuán resistente podría ser la vida en los océanos en un mundo más cálido.

Pero también llevaría cientos de años, lo que no es muy útil para los científicos o los formuladores de políticas que intentan comprender el actual calentamiento del mundo.

En cambio, considera la vida del copépodo Acartia tonsa, una pequeña y humilde criatura marina cerca del final de la red trófica. Se reproduce, madura y crea una nueva generación en unos veinte días. Veinte generaciones de copépodos pasan en aproximadamente un año.

Un equipo de seis científicos, dirigido por la bióloga Melissa Pespeni de la Universidad de Vermont (UVM) y el científico posdoctoral Reid Brennan, hizo precisamente eso: En un experimento de laboratorio único en su tipo, expusieron miles de copépodos a altas temperaturas y altos niveles de dióxido de carbono que se prevén en el futuro para los océanos. Y vieron pasar veinte generaciones.

Luego tomaron algunos de los copépodos y los devolvieron a las condiciones de referencia: la temperatura y los niveles de CO2 en los que comenzó la primera generación, que son como las condiciones del océano en la actualidad. Y luego siguieron observando mientras pasaban tres generaciones más.

Los resultados "muestran que hay esperanza", dice Pespeni, "pero también complejidad en la forma en que la vida responde al cambio climático".

Melissa Pespeni

Imagen: Melissa Pespeni, profesora de biología de la Universidad de Vermont, estudia una diminuta criatura marina llamada copépodo para abrir vistas profundas del posible futuro de un océano con cambios climáticos. Crédito: Joshua Brown

El precio de la plasticidad

Su esperanza proviene de la observación del equipo de que los copépodos no murieron en las condiciones del cambio climático. En cambio, persistieron e incluso prosperaron.

Los científicos —de la UVM; Universidad de Connecticut; el Centro Helmholtz de GEOMAR para la Investigación Oceánica en Alemania; y la Universidad de Colorado, Boulder— registraron muchos cambios en los genes de los copépodos relacionados con la forma en que manejan el estrés por calor, hacen crecer sus esqueletos en aguas más ácidas, producen energía y otros procesos celulares afectados por el cambio climático.

Esto demuestra que estas criaturas tienen la capacidad en su composición genética, utilizando la variación que existe en las poblaciones naturales, para adaptarse durante veinte generaciones, evolucionando para mantener su aptitud en un entorno cambiado radicalmente.

Las observaciones del equipo respaldan la idea de que los copépodos, un grupo de crustáceos distribuidos globalmente que son consumidos por muchas especies de peces de importancia comercial, podrían ser resistentes al rápido calentamiento y acidificación sin precedentes que se está desatando ahora en los océanos por el uso humano de combustibles fósiles.

La complejidad, "es una advertencia, en realidad", dice Pespeni, proviene de la observación del equipo de lo que sucedió con los copépodos que regresaron a las condiciones de referencia. Estas criaturas revelaron el costo oculto de las veinte generaciones anteriores de adaptación.

La flexibilidad que ayudó a los copépodos a evolucionar durante veinte generaciones, lo que los científicos llaman "plasticidad fenotípica", se deterioró cuando intentaron volver a lo que antes habían sido condiciones benignas. Traídos "a casa", en cierto sentido, los copépodos eran menos saludables y producían poblaciones más pequeñas. Pudieron, después de tres generaciones, volver a evolucionar a sus condiciones ancestrales, pero habían perdido la capacidad de tolerar el limitado suministro de alimentos y mostraron una reducida resistencia a otras nuevas formas de estrés.

copépodos

Imagen: Los copépodos son pequeños crustáceos que se encuentran en casi todos los hábitats marinos y de agua dulce, y pueden ser los animales más abundantes en el océano. Los científicos de la UVM estudiaron una especie de ellos, Acartia tonsa, para probar cómo responderían al cambio climático. (Foto: Andrei Savitsky)

"Si los copépodos u otras criaturas tienen que seguir este camino de adaptación, y gastar parte de su variación genética para hacer frente al cambio climático, ¿Serán capaces de tolerar algún nuevo factor de estrés ambiental, algún otro cambio en el medio ambiente?", se pregunta Pespeni. Los copépodos se encuentran entre un amplio grupo de especies que se prevé que sean resistentes al rápido cambio climático, y este nuevo estudio, respaldado por la Fundación Nacional de Ciencias, respalda esa opinión.

"Pero debemos tener cuidado con los modelos demasiado simples, sobre qué tan bien les irá a las especies y cuáles persistirán en el futuro, que solo analizan una variable", dijo Reid Brennan, quien completó este estudio en el laboratorio de Melissa Pespeni en la Universidad de Vermont y ahora se encuentra en el Centro GEOMAR Helmholtz para la Investigación Oceánica en Kiel, Alemania.

Y el nuevo estudio de los científicos sobre los copépodos apunta a una verdad más amplia sobre la intrincada economía de la evolución: puede haber costos imprevistos que evolucionarán rápidamente en un mundo repentinamente caliente.

La investigación fue publicada en la revista Nature Communications: Loss of transcriptional plasticity but sustained adaptive capacity after adaptation to global change conditions in a marine copepod

Imagen de cabecera: Los copépodos son pequeños crustáceos que se encuentran en casi todos los hábitats marinos y de agua dulce, y pueden ser los animales más abundantes en el océano. Los científicos de UVM estudiaron una especie de ellos, Acartia tonsa, que se muestra aquí, para probar cómo responderían al cambio climático. Crédito: UVM/Laboratorio Pespeni

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