Evolución contemporánea (4): por los aires

Las aves están relacionadas íntimamente con el desarrollo de la teoría de la evolución por selección natural. Tal como (por lo menos, así se dice) una manzana, al caer del árbol, inspiró al científico inglés Isaac Newton a enunciar su teoría de la gravedad, así han contribuido unas aves – en este caso los pinzones de las islas Galápagos – al nacimiento de la teoría de Charles Darwin sobre la evolución. Darwin realizó un estudio de estos pinzones cuando visitó las islas Galápagos durante su viaje alrededor del mundo a bordo del Beagle, encargado de una investigación científica de la naturaleza, desde 1831 a 1836. Darwin se percató que, en cada isla, en cada hábitat distinto, los pinzones habían desarrollado características apropiadas para obtener su alimento. En particular, notó que los tamaños y las formas de los picos de los pinzones dependen del tipo de semillas que se encuentran en cada isla y que varían desde pequeñas en algunas islas, hasta grandes y duras en otras. Darwin se dio cuenta de que estos distintos tipos de pinzones en las islas Galápagos provienen todos de un mismo antepasado – y esta observación dio origen a su teoría de la evolución.

Pero aquí no termina la historia. Los pinzones de los Galápagos siguen cambiando, dando nuevas pistas sobre el funcionamiento de los procesos evolutivos. El matrimonio de Peter y Rosemary Grant dedicó mucha de su labor investigativa a estos pinzones, y descubrieron que la evolución de estas aves continúa hasta el día de hoy [i]. Estudios recientes confirman esto.

A estos estudios, y otros que se han realizado en las aves durante los últimos años nos dedicaremos en esta entrada, la cuarta de la serie sobre la evolución “en acción”. Empezaremos hablando de evolución por causas naturales, y terminaremos con algunos ejemplos de casos en los cuales los cambios evolutivos se deben a la actividad humana.

Los pinzones de Darwin

En los años 2004 y 2005, una sequía grande asoló las islas Galápagos, y durante esta sequía apareció en la isla Daphne Mayor – una de las más estudiadas – una nueva variante del pinzón de tierra mediano, Geospiza fortis, caracterizada por tener un pico más pequeño. ¿A qué se debió eso? El matrimonio Grant descubrió que, al volverse más seca la isla, se mezclaron los hábitats de dos pinzones: G. fortis y G. magnirostris, que come las mismas semillas grandes que G. fortis pero tiene un mayor tamaño. Al ser el más grande, G. magnirostris le hizo una fuerte competencia a G. fortis, cuya población se redujo debido a esto, con la excepción de los ejemplares cuyos picos eran más pequeños y que, por ende, se podían alimentar de semillas más pequeñas, que los G. magnirostris no comían. Así apareció la nueva variante de G. fortis. Esto es un buen ejemplo del proceso de desplazamiento de carácter, ya identificado por Darwin: el fenómeno de que, si dos especies compiten por los mismos recursos, los procesos evolutivos resultan en una divergencia entre las dos especies, de manera que una de las dos pasa a ocupar otro nicho ecológico. Este cambio ocurrió en menos de dos años; se descubrió que pudo ser tan rápido porque, genéticamente, este cambio del tamaño del pico se debe a modificaciones de sólo un par de genes [ii].

La facilidad con la cual se pueden cambiar las formas de los picos de los pinzones de Darwin, queda reflejada matemáticamente: cambiando tan solo dos parámetros – altura y profundidad del pico – y aplicando una simple cizalladura (deformación), se pueden convertir los picos geométricamente de una forma a otra [iii].

Los pinzones de Darwin no sólo han sabido adaptarse a sus entornos y a los cambios en estos; también han resultado tener una alta resistencia a enfermedades. Una adaptación evolutiva importante de estos pinzones es que su sistema inmune está más desarrollado que en otras aves en otras partes del mundo. Esto ha hecho que han podido sobrellevar – por lo menos hasta la fecha – la llegada de dos parásitos, la viruela aviar y una mosca que crece en las crías, que fueron introducidas accidentalmente por los colonizadores humanos [iv].

Evolución aviar

Ejemplos de la evolución contemporánea (o casi) se encuentran en muchos rincones del mundo. He aquí algunos, que ilustran cómo el estudio de las aves nos ayuda a entender mejor cómo funciona la evolución.

La especiación – o sea, la aparición de una nueva especie a partir de una especie ancestral – se da, en términos generales, cuando dos poblaciones de la especie original se quedan separadas, por ejemplo por una barrera geográfica. En las entradas anteriores vimos algunas instancias de esto, tal como en el caso de lagartos caribeños. Las aves, a pesar de su capacidad de desplazarse por largas distancias (los primeros pinzones a colonizar las islas Galápagos, por ejemplo, tuvieron que cruzar mil kilómetros de océano), no se escaparon a esto. En Australia, cambios climáticos hace unos cientos de miles de años causaron la aparición de zonas áridas tales como la cuenca salina del lago Eyre; esto dejó separadas dos poblaciones de petirrojos, que se desarrollaron en dos especies distintas: una occidental, y otra oriental [v].

Otra forma de especiación es mediante la hibridación: la mezcla de dos especies preexistentes. De esto vimos ejemplos en el caso de ciertos peces, en la entrada de 26 agosto 2020. En el caso de las aves, se ha estudiado los turpiales (u oropéndolas, calandrias, u orioles) de Norteamérica. En particular, se detectó que se están mezclando el turpial de Baltimore y el de Bullock (ver imagen). La hibridación se puede detectar no sólo mediante estudios genéticos, sino también observando el plumaje: los híbridos tienen un plumaje de colores intermedios entre los de los turpiales originales. Sin embargo, la hibridación está limitada a un área bien definida (en el estado de Nebraska), y desde 1970 la expansión de la zona de hibridación parece haberse detenido, por alguna razón aún no determinada, de manera que las dos especies originales se podrán conservar tal cual, y la población híbrida tal vez no se convertirá en una especie nueva [vi].

Sería lógico pensar que la aparición de nuevas especies se dé con más facilidad en el caso de aquellas aves que no se muevan mucho, a ser más fácil que haya poblaciones aisladas. Por ejemplo, los pingüinos de Adelia en la Antártida (ver imagen), que no vuelan y además suelen volver a su colonia de origen para procrearse, parecen susceptibles a dar origen a variedades nuevas en distintas zonas de su área de distribución. Sin embargo, no es así: son muy homogéneos genéticamente, lo que posiblemente se debe a la formación de grandes icebergs que les impiden volver a sus colonias de origen, obligándoles a buscar otras colonias para aparearse y anidar. Lo que sí se ha podido determinar, es que la evolución de estos pingüinos no se ha detenido: al comparar el acervo genético de pingüinos Adelia actuales con el de un pingüino fosilizado de hace seis mil años, se identificaron diferencias significativas en varios alelos (variantes genéticas); lo que indica que los procesos evolutivos siguen actuando, aunque sin causar, por los momentos, el desarrollo de una nueva especie [vii].

La evolución no sólo se puede estudiar en entornos naturales, sino también en ambientes controlados por los humanos. Esto permite realizar experimentos al fin de aclarar ciertos aspectos de la evolución. En la entrada anterior vimos cómo se ha llevado a cabo tales experimentos con lagartos. En el caso de las aves, que en su entorno natural son bastante móviles, se ha realizado experimentos con gallinas domesticadas – pero no por eso menos propensas a cambios evolutivos. En la universidad Virginia Tech (Estados Unidos) se está realizando, desde 1957, un proyecto de cría de gallinas. A partir de algunas parejas de la raza White Plymouth Rock, se ha estado criando dos linajes: uno, en el que siempre se seleccionan los ejemplares más grandes para continuar el linaje; y otro, en el que se seleccionan los ejemplares más pequeños. De esta manera se ha logrado que los ejemplares del primer linaje tienen un peso hasta diez veces mayor que el de los ejemplares del segundo linaje (ver imagen). Pero, aparte de esta cría basada en tamaño, se ha estudiado el genoma mitocondrial de las gallinas, que es independiente del tamaño del ejemplar. Primero, se encontraron más mutaciones en este ADN mitocondrial de lo que se esperaba en este tiempo, lo que sugiere que las mutaciones son más frecuentes de lo que se había estimado anteriormente; o sea, la evolución ocurre con mayor rapidez de lo pensado. Y segundo, se encontró un caso en el que una cría heredó el ADN mitocondrial del padre, lo que es muy excepcional, puesto que este ADN normalmente se pasa de madre a crías. De esta manera, la humilde gallina nos está proporcionando datos sorprendentes acerca de cómo funcionan la transmisión genética y la evolución [viii].

Continuando con el tema de cómo la mano de los humanos puede afectar la evolución, terminemos esta entrada con unos ejemplos de cómo está influyendo la actividad humana el desarrollo de ciertas aves.

Aves en el bosque

La tala de los bosques, que está ocurriendo a nivel mundial, tiene obviamente un impacto profundo sobre las especies que viven en estos bosques. Las aves no son una excepción. Entre otras cosas, se ha detectado que han cambiado las formas de las alas de ciertos pájaros en Norteamérica a raíz de cambios en la densidad de los bosques.

En la provincia canadiense de Quebec se ha reducido de manera importante la extensión de los bosques coníferos, desde el inicio del siglo XX. Durante este mismo período, varias especies de pájaros típicos de estos bosques se han adaptado a esta realidad desarrollando alas más puntiagudas. Las alas puntiagudas sirven para mejorar la capacidad de volar largas distancias, ya que mejoran la eficiencia del vuelo. Se supone que las alas de estos pájaros se adaptaron de esta manera debido a las más largas distancias que tienen que recorrer ahora los individuos de estas especies en búsqueda de parejas, alimentos y hábitat. Por otro lado, en el noreste de los Estados Unidos ocurrió lo opuesto: después de una deforestación salvaje en el siglo XIX, los bosques se recuperaron en el siglo XX, y los pájaros reaccionaron desarrollando alas más cortas y menos puntiagudas. Se supone que tales alas son más cómodas cuando hay que buscar alimentos en un bosque tupido; además, las alas más puntiagudas no hacen falta cuando ya no es necesario recorrer largas distancias en la búsqueda de parejas y comida [ix].

Esto es un ejemplo de cómo la actividad del hombre resulta en cambios evolutivos en las aves en particular, y en el mundo animal y vegetal en general.

Aves y la bondad del hombre

No sólo la actividad destructora del hombre puede afectar a los animales: su bondad también. En muchos países donde los inviernos son fríos, los habitantes suelen dejar en sus jardines alimentos para los pájaros que se quedan allí durante el invierno.

La curruca capirotada (Sylvia atricapilla; ver imagen) vive en Europa central, y tradicionalmente se desplaza en el otoño hacia España para pasar allá el invierno. Sin embargo, un grupo de currucas empezó, hace unas decenas de años, a migrar hacia el noroeste en lugar del suroeste, para pasar el invierno en Gran Bretaña, sobreviviendo gracias a los alimentos que encuentran en los jardines, dejados allí justamente para los pájaros. La ruta hacia Gran Bretaña es más corta y la comida más blanda; de manera que las currucas que pasan el invierno allá tienen las alas más cortas y redondeadas, y los picos más angostos, en comparación con las currucas que tienen que hacer el largo viaje a España y sobrevivir comiendo frutos relativamente grandes, tales como las aceitunas [x].

Durante los veranos, estos dos grupos de currucas vuelven a encontrarse en los bosques de Europa central. Pero no se mezclan más: los “británicos” se mantienen separados de los “españoles”. De esta manera, se mantienen las diferencias entre estas dos variedades de curruca, y dado suficiente tiempo (y suponiendo que no cambie esa costumbre de los británicos de dejar comida a los pájaros en sus jardines durante el invierno) es posible que, gracias a la acción bondadosa de los humanos, se formará una nueva especie de curruca: una “Sylvia britannica”, digamos, al lado de S. atricapilla.

Hasta el comportamiento cambia

Otra manera en la cual los humanos hemos estado afectando nuestro ambiente, es llevando – consciente o inconscientemente – especies animales o vegetales a otras tierras, que estábamos colonizando o con las cuales teníamos un intercambio comercial. Ratones europeos viajaron a bordo de barcos, como pasajeros no invitados, llegando a islas remotas, por ejemplo en el Pacífico, donde desembarcaron y se multiplicaron alegremente, aprovechándose de no encontrar enemigos o competidores, pero sí muchos alimentos. En otros lugares fue el mismo hombre que conscientemente introdujera nuevas especies: conejos por ejemplo, o ciertas plantas.

En Nueva Zelanda fueron introducidas, primero por los maorí (los colonizadores originales, alrededor del 1300) y después por los europeos (desde 1769), unas cuantas especies, entre las cuales hubo no sólo ratas y ratones, sino también gatos, erizos y otros. Estas especies, las cuales se denominan “exóticas” por su condición de provenir de otros lugares, han causado problemas serios para la fauna original de las islas de la Nueva Zelanda. Entre las especies afectadas figuran aves que, al no tener depredadores que temer, habían desarrollado conductas que resultaron ser peligrosas a la hora de la llegada de los depredadores exóticos. Sus poblaciones declinaron considerablemente, y en algunos casos ocurrió una desaparición completa.

Sin embargo, algunas aves lograron adaptarse a esta nueva realidad, modificando sus conductas. El mielero maorí (o campanera de Nueva Zelanda; ver imagen), por ejemplo, modificó su comportamiento en el nido [xi]: reduciendo la actividad parental (o sea, llegando y saliendo del nido con menor frecuencia), aumentó la tasa de sobrevivencia de sus hijos, presumiblemente porque la menor actividad hace menos probable la detección del nido por animales depredadores.

Este cambio de conducta es un ejemplo de adaptación, aunque sin que ocurriera un cambio genético. Nos ilustra cómo la evolución no sólo ocurre mediante cambios fisiológicos, sino también a través de ajustes en el comportamiento.

Conclusión

La acción de la evolución contemporánea alcanza también a las aves: aunque sean más móviles que otros animales, los factores que causan la aparición de nuevas especies – separación de poblaciones, hibridación – también actúan sobre las aves.

También hemos visto cómo están ocurriendo cambios en el mundo de las aves a raíz de la actividad humana. Son cambios considerados “micro-evolutivos”, o sea que implican variaciones menores, medibles estadísticamente; no implican la aparición de nuevas especies. Sin embargo, es posible que, por ejemplo en el caso de las currucas mencionadas arriba de las cuales existen ahora dos poblaciones en la misma área geográfica, que sin embargo se encuentran en aislamiento reproductivo (no se parean entre sí), pudiera desarrollarse una nueva especie – gracias a la actividad humana. En términos generales, los cambios ambientales que se han originado debido a actividades de los humanos, están causando también cambios en las aves.

Esta entrada es una versión ampliada y actualizada de una entrada que publiqué en mi blog, ahora cerrado, “Los tiempos del cambio”.

Nota: la foto en el encabezado de esta entrada muestra un turpial de Baltimore (macho adulto). Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Icterus-galbula-002.jpg.


[i]     Ver por ejemplo: Grant, P.R. y Grant, B.R., 2007. How and why species multiply: the radiation of Darwin’s finches (2da edición). Princeton University Press.  Grant, P.R. y Grant, B.R., 2006. Evolution of character displacement in Darwin’s finches. Science, 313, 224-226. www.sciencemag.org. Ver también: Cnidus, 2010. Pinzones de Darwin y selección natural. Evolución a tiempo real. http://cnho.wordpress.com/2010/04/28/pinzones-de-darwin-y-seleccion-natural-evolucion-a-tiempo-real/.

[ii]    Lamichhaney, S. y otros, 2015. Evolution of Darwin’s finches and their beaks revealed by genome sequencing. Nature, 518, 371-375. https://doi.org/10.1038/nature14181.  Lamichhaney, S. y otros, 2015. A beak size locus in Darwin’s finches facilitated character displacement during a drought. Science, 352 (6284), 470-474. https://doi.org/10.1126/science.aad8786.

[iii]   Campàs, O., Mallarino, R., Herrel, A., Abzhanov, A. y Brenner, M.P., 2010. Scaling and shear transformations capture beak shape variation in Darwin’s finches. Proceedings National Academy of Sciences, 107 (8), 3356-3360. https://doi.org/10.1073/pnas.0911575107.

[iv]   Huber, S.K., Owen, J.P., Koop, J.A.H., King, M.O., Grant, P.R., Grant, B.R. y Clayton, D.H., 2010. Ecoimmunity in Darwin’s Finches: Invasive Parasites Trigger Acquired Immunity in the Medium Ground Finch (Geospiza fortis). PLoS ONE, 5 (1), e8605. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0008605.

[v]    Dolman, G. y Joseph, L., 2015. Evolutionary history of birds across southern Australia: structure, history and taxonomic implications of mitochondrial DNA diversity in an ecologically diverse suite of species, Emu – Austral Ornithology, 115 (1), 35-48. https://doi.org/10.1071/MU14047.

[vi]   Walsh, J., Billerman, S.M., Rohwer, V.G., Butcher, B.G. y Lovette, I.J., 2020. Genomic and plumage variation across the controversial Baltimore and Bullock’s oriole hybrid zone. The Auk, ukaa044. https://doi.org/10.1093/auk/ukaa044.

[vii] Shepherd, L.D., Millar, C.D., Ballard, G., Ainley, D.G., Wilson, P.R., Haynes, G.D., Baroni, C. y Lambert, D.M., 2005. Microevolution and mega-icebergs in the Antarctic. Proceedings National Academy of Sciences, 102 (46), 16717-16722. https://doi.org/10.1073/pnas.0502281102.

[viii] Alexander, M. y otros, 2015. Mitogenomic analysis of a 50-generation chicken pedigree reveals a rapid rate of mitochondrial evolution and evidence for paternal mtDNA inheritance. Biology Letters, 11, 20150561. http://dx.doi.org/10.1098/rsbl.2015.0561.

[ix]   Desrochers, A., 2010. Morphological response of songbirds to 100 year of landscape change in North America. Ecology, 91 (6), 1577-1582. https://doi.org/10.1890/09-2202.1.

[x]    Cabe destacar que las currucas que viajan hasta España, así como las aves migratorias en general, parecen reducir la duración y distancia de sus migraciones. Esto se debe muy probablemente a los cambios climáticos que están ocurriendo en la actualidad. Ver: Pulido, F. y Berthold, P., 2010. Current selection for lower migratory activity will drive the evolution of residency in a migratory bird population. Proceedings National Academy of Sciences, 107 (16), 7341. www.pnas.org.

[xi]   Massaro, M., Starling-Windhof, A., Briskie, J.V. y Martin, T.E., 2008. Introduced mammalian predators induce behavioural changes in parental care in an endemic New Zealand bird. PloS ONE, 3 (6), e2331. www.plosone.org.

Un comentario en “Evolución contemporánea (4): por los aires

  1. Muy interesante tu exposición.La evolución parece ser un campo ignoto que puede ofrecer sorpresas para bien o para mal.Sobre todo a nivel genético es una verdadera caja de sorpresas.

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