La urbanización está influyendo en la evolución de las especies

Montaje trébol

El análisis de un insecticida natural que producen los tréboles les permitió a los científicos observar la evolución, en tiempo real, de estas plantas, omnipresentes en casi todo el planeta. El estudio, en el que participaron tres investigadores de Uniandes, fue la portada de la revista Science.

Por Nicolás Bustamante Hernández
Periodista de la Facultad de Ciencias 
Publicado en: Revista Hipótesis

Quién no ha buscado, durante un soleado día de campo o una excursión en medio de la naturaleza, un trébol de cuatro hojas, universalmente reconocidos como preciados amuletos para la buena fortuna. Aunque no hay una explicación certera sobre esta peculiaridad en los tréboles, una de las posibilidades que contemplan los científicos es que esta cuarta hoja (también conocida como foliolo) sea el resultado de una mutación genética, responsable, incluso, de la existencia de tréboles de cinco o más hojas.

De hecho, el libro de los Récord Guinness cuenta en sus registros con una planta de increíbles 56 foliolos. Sin embargo, hasta donde se sabe, un número mayor de hojas extra no representa ninguna ventaja para los tréboles.

Durante varios meses, científicos de todo el mundo emprendieron la que puede ser la mayor búsqueda de tréboles de la que se tienen registros: alrededor de 200 investigadores de prestigiosos centros e institutos se dieron a la tarea de buscar tréboles en 160 ciudades, en los cinco continentes.

Pero ellos no buscaban plantas de cuatro hojas. En cambio, estaban interesados en otra alteración genética que sí les resulta ventajosa a los tréboles desde el punto de vista evolutivo: la capacidad de producir cianuro de hidrógeno, una sustancia química que los protege del ataque de diferentes insectos depredadores y, también, les ayuda a sobrellevar las sequías.

Pero, como los foliolos adicionales, la presencia del cianuro de hidrógeno en los tréboles también resulta, de cierta manera, enigmática para los científicos, pues no todas las plantas la producen y, al parecer, su presencia está estrechamente relacionada con la ubicación de las poblaciones, bien sea en zonas rurales o urbanas.

Andrew J. Crawford junto a un grupo de tréboles.
Andrew J. Crawford, profesor asociado del Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad de los Andes, durante la búsqueda de los tréboles. Foto: cortesía Andrew J. Crawford

Así lo explica Andrew J. Crawford, profesor asociado del Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad de los Andes, en Bogotá (Colombia), y quien aparece, junto con sus estudiantes de maestría Melissa Hernández y Érika Rodríguez, en el listado de 183 autores de un estudio que acaba de ser publicado por la revista Science, sobre la relación evolutiva entre el cianuro de hidrógeno y la localización de los tréboles. La investigación, liberada en el Día de San Patricio, fue la portada de la prestigiosa publicación.

“Gracias a investigaciones previas sabemos que algunos tréboles cuentan con la adaptación para producir cianuro de hidrógeno, que les permite resistir los ataques de insectos e, incluso, las sequías; nuestro objetivo con este estudio era determinar si dicha adaptación es una respuesta de los tréboles a las condiciones del lugar en el que están ubicados, para entender si la evolución en estas plantas está ocurriendo en tiempo real, a medida que las zonas urbanas van creciendo”, explica Crawford.

“Esta adaptación -continúa el experto- es producto de la presencia de dos genes, y tenerla resulta beneficioso cuando hay insectos ‘vegetarianos’ alrededor. Pero cuando no hay depredadores, producir cianuro de hidrógeno representa una pérdida de esfuerzo energético. Lo interesante de este experimento era poder ver si, a medida que empiezan a crecer en zonas urbanas, y hay menos amenazas de insectos, los tréboles dejaban de producir el cianuro de hidrógeno, para, de esta manera, ahorrar esfuerzos energéticos.”

 

Cazando tréboles

Liderados por Marc Johnson, profesor titular del Departamento de Ecología Evolutiva de la Universidad de Montreal (Canadá), el numeroso equipo científico emprendió su cruzada global para buscar tréboles de la especie Trifolium repens, omnipresentes en casi todo el planeta. La idea era tomar muestras que dieran cuenta de la transición de las zonas urbanas a las rurales.

Así, por ejemplo, en Bogotá, el profesor Crawford, Hernández, Rodríguez y otros estudiantes recorrieron un camino de casi 30 kilómetros que iba desde el centro de la capital hasta la zona occidental de la calle 80. En total, hicieron 40 paradas, separadas por alrededor 700 metros, en las que recogieron 20 muestras con, al menos, tres tréboles en cada una ellas. De esta manera se aseguraban una mayor diversidad genética entre las muestras recolectadas.

Tres imágenes de tréboles durante su recolección
Durante la recolección de las muestras. Fotos: cortesía Andrew J. Crawford

Este mismo ejercicio los científicos lo repitieron en 34 ciudades de Europa, 94 de América del Norte, trece de América del Sur, diez de Asia, ocho de Oceanía y una de África. Allí, los investigadores procesaron las muestras, y luego las enviaron a Canadá para su posterior análisis. Al final, la colección total de plantas fue de más de 6.000 poblaciones de tréboles, a algunos de los cuales les secuenciaron el genoma.

Los investigadores llegaron a conclusiones sorprendentes. Crawford indica que, tal como lo previeron, por lo general, las plantas de zonas rurales mostraban una mayor probabilidad de producir cianuro de hidrógeno, mientras que las poblaciones que están en la ciudad casi no tenían esta particularidad.

“Encontramos que factores ambientales como la humedad y la temperatura se relacionan directamente con la presencia del compuesto químico; así, en el campo, donde hay una mayor tasa de evaporación y temperaturas más frías, los tréboles producían el cianuro de hidrógeno en mayores cantidades, a diferencia de las ciudades, donde ocurría lo contrario”, asegura Crawford.

Por su parte, la bióloga Hernández agrega que esta adaptación se vio reflejada, desde el plano genético, en una mayor expresión de los genes involucrados en la producción del cianuro de hidrógeno: “vimos cómo a los tréboles que no lo producían les faltaba un pedazo de la información genética, relacionada con esta misma adaptación”, señala.

“El hecho de que les faltara justamente la porción de la información genética necesaria para codificar cianuro de hidrógeno nos da claras luces de que evolucionaron para no segregar este repelente. Esta es una evidencia, además, de que la evolución no es casual, sino que es un proceso que puede seguir patrones, independientemente de la localización geográfica”, asevera Hernández.

“Para ponerlo en perspectiva humana: una generación humana dura unos veinte años; así, en dos generaciones humanas ocurren unas cien generaciones de tréboles y, en ese tiempo, en el que se puede notar claramente la transformación de un área rural en una urbana, los tréboles evolucionaron drásticamente para adaptarse a su nuevo ‘hábitat citadino’”, añade la bióloga.

Uno de los investigadores sostiene un trébol
Uno de los autores del estudio sostiene un trébol de cuatro hojas, encontrado en Sydney (Australia). Foto: Cortesía James S. Santangelo

En este sentido, y de acuerdo con James S. Santangelo, candidato a PhD de la U. de Toronto, y también autor del estudio, uno de los hallazgos más poderosos del estudio es que “la urbanización está impulsando entornos similares en ciudades de todo el mundo”.

“Esto significa que dos ciudades en los extremos opuestos del mundo son más similares entre sí que cada ciudad con su propio hábitat no urbano circundante”, dice Santangelo, quien agrega que se espera que esta ‘convergencia ambiental’ conduzca a respuestas evolutivas similares en las especies.

A la pregunta sobre si este estudio puede ser aplicable para entender cómo la urbanización puede influir en los procesos evolutivos de otras especies, tanto vegetales como animales, Santangelo responde que, si bien algunos de los métodos específicos que usaron solo serían aplicables en un número limitado de sistemas, como las plantas que producen cianuro de hidrógeno, el enfoque más general de examinar el cambio evolutivo en varias ciudades del mundo ciertamente sería aplicable.

“Muchas especies, por ejemplo, ratas, ratones, palomas, se han asociado con ciudades de todo el mundo, y existe una pregunta general en el campo de la ecología evolutiva urbana sobre si se están adaptando de manera similar en diferentes centros humanos. Es importante comprender si las ciudades independientes impulsan el cambio evolutivo de manera similar, para predecir cómo el cambio ambiental asociado con la urbanización podría afectar la biodiversidad”, dice.

Y al ser consultado si después de revisar tantos tréboles de todo el mundo encontraron alguno de cuatro hojas, Santangelo responde, en medio de risas, que “definitivamente”: “En mi propia colección, en el este de América del Norte, incluso, encontré tréboles de cinco, seis y hasta 7 hojas”, apunta.