Artículo de investigadores de Brasil y otros países, publicado en Nature, combina teorías evolutivas y de redes para calcular cómo las especies pueden coevolucionar en grandes redes de mutualismo.
Desde la teoría de la selección natural de Darwin en el siglo XIX, se sabe que las interacciones entre especies pueden generar respuestas capaces de moldear la biodiversidad del planeta.
El ejemplo clásico de coevolución por mutualismo involucra a un parásito y su anfitrión. Cuando el primero desarrolla una nueva forma de ataque, el segundo desarrolla otro tipo de defensa y se adapta. Sin embargo, cuando se trata de una amplia red de interacciones con cientos de especies, como plantas polinizadas por muchos insectos, resulta más difícil determinar qué efectos impulsaron la coevolución a través de esta red.
En estas redes, las especies que no interactúan entre sí aún pueden influir en la evolución de las especies a través de efectos indirectos. Un ejemplo de efecto indirecto sería un cambio evolutivo en una planta provocado por un polinizador que acaba provocando cambios evolutivos en otro polinizador.
Una nueva investigación pudo cuantificar, por primera vez, el peso de las interacciones indirectas en la coevolución. La conclusión es que el impacto puede ser mucho mayor de lo esperado.
En el estudio, publicado este 18 de octubre en la revista Nature , un grupo de ecólogos y biólogos de cinco instituciones - Universidad de São Paulo (USP), Universidad Estatal de Campinas, Universidad de California, Estación Ecológica de Doñana y Universidad de Zurich - combinó teoría evolutiva y teoría de redes para calcular cómo las especies pueden coevolucionar en grandes redes de mutualismo.
Los investigadores, apoyados por la Fundación de Apoyo a la Investigación del Estado de São Paulo (Fapesp), desarrollaron un modelo matemático para analizar redes de interacción y separar los efectos de interacciones directas e indirectas. Las redes estudiadas describen las interacciones mutualistas que ocurren en un lugar, como las interacciones entre abejas que polinizan flores al recolectar néctar o aves que consumen frutos de diversas especies de plantas y dispersan semillas.
El estudio también trae importantes resultados para la adaptación y vulnerabilidad de las especies en situaciones de cambios ambientales abruptos.
“Los resultados que obtuvimos con este enfoque sugieren que las relaciones entre especies que no interactúan directamente entre sí pueden tener un peso mayor al esperado en la coevolución de las especies. Sorprendentemente, el impacto indirecto es mayor en especies especializadas, aquellas que interactúan con una o pocas especies directamente. Por ejemplo, podemos imaginar este proceso como análogo a los cambios de comportamiento en las personas mediados por las redes sociales. A menudo, estos cambios son causados por personas con las que no viven directamente, pero que conocen a través de amigos mutuos ”, dijo Paulo Roberto Guimarães Jr., profesor del Instituto de Biociencias de la USP y autor principal del estudio.
Se analizaron 75 redes ecológicas, que van desde redes muy pequeñas, con unas diez especies, hasta estructuras con más de 300 especies interactuando entre sí. Cada red se produce en diferentes lugares del planeta, en entornos terrestres y marinos. Para la recogida de datos, el equipo, formado, además de Guimarães, por Mathias Pires (Unicamp), Pedro Jordano (IEG), Jordi Bascompte (Universidad de Zúrich) y John Thompson (UC-Santa Cruz) contó con la colaboración de investigadores que describió previamente las interacciones en cada red.
Con los datos en la mano, el equipo dividió seis tipos de mutualismo en dos grandes clases: mutualismos íntimos, el caso de interacciones entre anémonas y peces payaso que pasan prácticamente toda su vida en una sola anémona, y mutualismos de múltiples socios, como la polinización que realizan las abejas y la dispersión de semillas por los vertebrados, que normalmente establecen muchas interacciones con diferentes especies en un mismo lugar.
Los resultados mostraron que las especies que no interactúan directamente pueden ser tan importantes como las especies que interactúan directamente para dar forma a la evolución de una especie. Sin embargo, el peso de las interacciones directas e indirectas depende del tipo de mutualismo.
“Cuando la relación es muy íntima entre socios de la misma red, como es el caso de los peces payaso y las anémonas o ciertas especies de hormigas que viven dentro de los árboles, lo que más importa son las interacciones directas. Esto se debe a que estas redes de interacciones están más compartimentadas. Por lo tanto, no hay tantas formas de propagar los efectos directos. Cuando la interacción no es tan íntima, los efectos indirectos pueden tener un efecto aún mayor que los efectos directos en la evolución de una especie ”, dijo Mathias Pires, del Instituto de Biología de la Unicamp, otro autor del estudio.
En una simulación realizada con una red de dispersión de semillas ricas en especies, menos del 30% de los efectos selectivos sobre las especies especializadas fueron dirigidos por sus socios directos, mientras que los efectos de las especies indirectas representaron alrededor del 40%.
Cuestión de tiempo
Una de las consecuencias claras para el impacto de las relaciones indirectas es la mayor vulnerabilidad de las especies ante situaciones de cambios ambientales abruptos. Esto se debe a que cuanto más importantes son los efectos indirectos, más lento puede ser el proceso de adaptación a los cambios.
“Un cambio ambiental que afecte a una especie puede generar un efecto en cascada que se propague a otras especies que también evolucionan en respuesta, provocando nuevas presiones selectivas. Los efectos indirectos pueden crear presiones selectivas conflictivas y las especies pueden tardar mucho en adaptarse a nuevas situaciones, lo que puede hacer que estas especies sean más vulnerables a la extinción. En última instancia, los cambios ambientales pueden provocar cambios que son más rápidos que la capacidad de adaptación de las especies inmersas en una red ”, dijo Guimarães.
La cuantificación de efectos indirectos en redes complejas es un desafío no solo para la Ecología. Los efectos indirectos son un componente fundamental de los procesos que afectan la estructura genética de las poblaciones, el mercado financiero, las relaciones internacionales y las prácticas culturales.
“Lo interesante de usar este método que desarrollamos es que se puede aplicar en varias áreas. El enfoque de la red de interacción es transdisciplinario y las herramientas desarrolladas para responder preguntas sobre un tema específico en ecología, por ejemplo, se pueden utilizar para estudiar preguntas sobre redes sociales o economía, solo sea creativo ”, dijo Pires.
El artículo Los efectos indirectos impulsan la coevolución en redes mutualistas (doi: 10.1038 / nature24273), de Paulo R. Guimarães Jr, Mathias M. Pires, Pedro Jordano, Jordi Bascompte y John N. Thompson, se puede leer en Nature (haga clic aquí).
Fuente: Agência Fapesp
