Estudio a largo plazo de lagartos desafía las reglas de la biología evolutiva.

9 de octubre de 2023

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por Catherine Barzler, Instituto de Tecnología de Georgia

Charles Darwin dijo que la evolución estaba ocurriendo constantemente, causando que los animales se adapten para sobrevivir. Pero muchos de sus contemporáneos estaban en desacuerdo. Si la evolución siempre está causando cambios, preguntaron, entonces ¿cómo es posible que dos fósiles de la misma especie, encontrados en el mismo lugar, puedan ser idénticos a pesar de tener una diferencia de 50 millones de años en edad?

Todo cambió en los últimos 40 años, cuando una explosión de estudios evolutivos demostró que la evolución puede ocurrir rápida e incluso de una generación a otra. Los biólogos evolutivos estaban emocionados, pero los hallazgos reforzaron la misma paradoja: si la evolución puede ocurrir tan rápido, ¿por qué la mayoría de las especies en la Tierra continúan apareciendo iguales durante muchos millones de años?

Esto se conoce como la paradoja de la estasis, y James Stroud, profesor asistente en la Escuela de Ciencias Biológicas del Instituto de Tecnología de Georgia, se propuso investigarla. Realizó un estudio a largo plazo en una comunidad de lagartijas, midiendo cómo se desarrolla la evolución en estado salvaje en múltiples especies. Al hacerlo, puede haber encontrado la respuesta a uno de los mayores desafíos de la evolución.

Su investigación fue publicada como el artículo principal en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.

'Llamamos a esto una paradoja porque no parece tener sentido', dijo Stroud. 'La explicación más común es que la selección natural está trabajando para estabilizar la apariencia de una especie, asumiendo que una forma promedio les ayudará a sobrevivir mejor. El problema es que, cuando las personas realizan estudios de campo, casi nunca encuentran que este tipo de selección 'estabilizadora' realmente exista'.

Stroud llevó a cabo un estudio de campo con cuatro especies diferentes de lagartijas Anolis en una pequeña isla en el Fairchild Tropical Botanic Gardens en Coral Gables, Florida. Midió la selección natural en las cuatro especies de lagartijas durante cinco períodos de tiempo consecutivos atrapando y monitoreando la supervivencia de cada lagartija en la isla.

Stroud y sus colegas buscaron lagartijas día y noche. Utilizando cañas de pescar largas con pequeños lazos en sus extremos, capturaron suavemente a las lagartijas por sus fuertes cuellos, las colocaron en neveras y documentaron la rama o tronco exacto donde encontraron a cada lagartija.

De vuelta en el laboratorio, Stroud midió la cabeza, las piernas, los pies, el peso e incluso la adherencia de los dedos de las lagartijas. Después de asignar un número de identificación a cada lagartija y marcarlas con una pequeña etiqueta debajo de la piel, el equipo liberó a las lagartijas en las mismas ramas donde las habían encontrado. Salieron en los días y semanas siguientes para atrapar al resto de ellas.

Cada seis meses durante tres años, Stroud y su equipo comenzaron el proceso nuevamente. Atrapando las mismas lagartijas, tomando medidas, liberándolas y tomando nota de cuáles lagartijas sobrevivieron y cuáles no.

Incorporando datos para cada período de tiempo, Stroud capturó la historia de cada lagartija en la comunidad. Luego relacionó los datos de supervivencia con la variación en las características del cuerpo, lo que le permitió analizar qué características del cuerpo eran importantes para predecir la supervivencia. En conjunto, el análisis pintó un panorama de cómo operaba la selección natural en la comunidad en su conjunto.

Para su sorpresa, Stroud encontró que la forma de selección natural estabilizadora, que mantiene las mismas características promedio de una especie, era extremadamente rara. De hecho, la selección natural variaba enormemente a lo largo del tiempo. En algunos años, las lagartijas con patas más largas sobrevivían mejor, y en otros años, las lagartijas con patas más cortas lo hacían mejor. En otros momentos, no había un patrón claro en absoluto.

'El resultado más fascinante es que la selección natural era extremadamente variable a lo largo del tiempo', dijo Stroud. 'A menudo veíamos que la selección cambiaría por completo de dirección de un año a otro. Sin embargo, cuando se combinaba en un patrón a largo plazo, toda esta variación se cancelaba efectivamente: las especies se mantenían notablemente similares a lo largo de todo el período de tiempo'.

Los hallazgos proporcionados por el estudio de Stroud nunca antes se habían visto. Nunca antes había habido una comprensión tan profunda de cómo funciona la selección a nivel de comunidad, y mucho menos a este nivel de detalle.

La razón por la que los científicos nunca entendieron cómo funciona la evolución a nivel de comunidad es que los estudios a largo plazo como el de Stroud son extremadamente raros. Los investigadores rara vez emprenden tales proyectos debido a la gran cantidad de trabajo y tiempo requeridos.

'Evolution can and does happen—it's this ongoing process, but it doesn't necessarily mean things are constantly changing in the long run,' Stroud said. 'Now we know that even if animals appear to be staying the same, evolution is still happening.'

According to Stroud, understanding evolution is critical to everything that we want to understand about life on Earth.

'Understanding evolution doesn't only help us understand the plants and animals around us and how they're distributed across the world,' he said. 'It also shows us how life sustains itself in a world dominated by humans.'

There have been very few studies that monitor how evolution unfolds in the wild at long time scales. That, according to Stroud, is why we have a biased view of what evolution is.

'For a very long time, evolutionary biologists have tried to figure out what was behind this paradox of stasis idea,' Stroud said. 'What this study shows is that the answer may not be particularly complicated—we just had to conduct a study in the wild for a long enough time to figure it out.'

Journal information: Proceedings of the National Academy of Sciences

Provided by Georgia Institute of Technology