Non hegoa, allí la pierna

2016/05/11 Antton Alberdi Estibaritz - Biologian doktorea Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Ekologia

Ese ha sido el objetivo de esta tesis doctoral que le vamos a contar: determinar el nicho ecológico de un animal desconocido que hasta hace poco ha estado fuera de la huella de los científicos. Me refiero al gran murciélago alpino (Plecotus macrobullaris), un animal muy curioso e interesante, como verás. Fue descrito por primera vez en 2003 en los Alpes austríacos y durante cuatro años ha sido responsable de mis sudores, quebraderos de cabeza y disfrute.

En aquel 2010, que ya se ve tan lejano, me pregunté por qué este murciélago, al contrario que el resto, está relacionado con los montes altos. En busca de una respuesta, comencé a analizar el nicho ecológico del herbáceo alpino junto a los miembros del grupo de trabajo Ecología y Evolución del Comportamiento de la UPV/EHU: ¿dónde se guarda este animal? ¿Dónde caza? ¿Qué temperaturas puede soportar? ¿Qué come? Cada una de estas preguntas hace referencia a un eje del nicho ecológico, y lo que voy a contar a continuación es lo aprendido en los cuatro años que hemos pasado buscando respuestas.

Nicho ecológico grinnellés

Figura : Para la modelización del nicho ecológico se superponen las variables de las condiciones ambientales y se comparan los valores de las zonas concretas en las que vive la especie con las zonas seleccionadas al azar en todo el área (figura izquierda). De esta forma se pueden generar las curvas de idoneidad de cada variable (que se pueden ver a la derecha). En el caso del herbáceo alpino, cuanto más grande es la accidentalidad, más adecuado es el entorno. La temperatura óptima es de 13ºC. Ed. Antton Alberdi

Para empezar definamos el nicho ecológico. Concepto XX. Fundada a principios del siglo XX con dos investigadores. Por un lado, Joseph Grinnell definió el nicho ecológico como un conjunto de condiciones ambientales necesarias para la supervivencia de una especie en 1917. Según Grinnell, en cada medio natural existen unas condiciones determinadas, y cada ser alberga su espacio dentro de este conjunto de condiciones. Las características que definen el nicho grinnellés de un ser, ya sea temperatura, humedad o horas de sol, no pueden ser modificadas por el propio ser, es decir, son esquenopoéticas. Por ello, es posible predecir la distribución espacial de estas condiciones y representarlas en mapas. A partir de estos mapas es posible conocer el nicho grinnellés de las especies mediante una aproximación conocida como modelización del nicho ambiental (Figura 1). Esta técnica compara las condiciones ambientales de las zonas concretas en las que vive una especie con las disponibles en todo el área para determinar cuáles de las condiciones a las que se accede el animal. Así, por ejemplo, conocimos que el gran oído alpino vive en zonas con una temperatura media de entre 5 y 25 ºC al año y que topográficamente necesita de entornos muy accidentados para vivir. Es decir, el herbáceo alpino es una especie que vive exclusivamente en zonas de gran pendiente dentro del citado rango de temperaturas. Esta técnica informática sirve también para conocer el efecto relativo de cada una de las condiciones analizadas en la determinación de la distribución del animal. En el caso del herbáceo alpino, concluimos que la influencia de la topografía es más significativa que la del clima, es decir, que la distribución geográfica de esta especie se encuentra más limitada por la accidentalidad del medio que por la temperatura. ¿Por qué?

Figura : Para llevar a cabo el análisis molecular de la dieta del hebreo alpino, realizamos los siguientes pasos. Tras extraer el ADN de las heces de los murciélagos, amplificamos el gen COX1 estandarizado como código de barras ADN (generar millones de copias de genes) mediante la técnica denominada PCR. Posteriormente, mediante secuenciación del ADN, obtuvimos la información genética de todos los insectos ingeridos por el murciélago y, comparando esta información con los datos de las bases de datos públicas, conocer a qué especie correspondía cada secuencia. Por último, siendo conocida la biología de estas especies de insectos ingeridos, se dedujo el mismo comportamiento que el murciélago, como el lugar donde se practica la caza. Ed. Antton Alberdi

Nicho ecológico rural

La respuesta está más allá del ámbito del nicho grinnellés, definido por Elton diez años después. Charles Elton abordó en 1927 el concepto de nicho ecológico desde otra perspectiva y amplió su significado. Elton se centró en los recursos ambientales frente a las condiciones ambientales. De hecho, todos los organismos necesitan de ciertos recursos, como los alimentos, el material de nidificación o los lugares de colocación del depósito, que determinan el nicho ecológico de los organismos. Por lo tanto, el herbáceo alpino necesita unas condiciones topográficas específicas (nicho grinnellés), ya que este tipo de entornos le ofrece unos recursos concretos (nicho eltonés). A diferencia del Grinnelliense, los recursos que definen el nicho eltonés interactúan con el propio ser, es decir, a diferencia de la temperatura o de la humedad, la abundancia de alimentos puede alterarse o agotarse por efecto del propio ser. En consecuencia, la representación de estos recursos en mapas es prácticamente imposible y requiere de otros métodos para conocerlos.

Figura : (A) Colocación de redes para la captura de murciélagos en el collado del Arrable (2.450 m. Ordesa). (B) Un gran oído alpino al que se ha adherido el emisor de radio en la espalda. (C) Radioseguimiento en la zona de Pena Telera (2.200 m, valle de Tena). (D) Ubicación de dos guaridas de murciélagos en las proximidades del refugio de Goriz (2.250 m, Ordesa). (E) Un murciélago escondido en una hendidura con la antena del emisor de la radio a la vista. (F) Murciélago encontrado entre las piedras de Legarreta. Ed. Antton Alberdi

Para los murciélagos, dos son los principales recursos limitantes: los alimentos y las guardas. En lo que respecta a los alimentos, el gran oído alpino se alimenta de las faldas de las zonas abiertas de las montañas altas, es decir, de las mariposas nocturnas que habitan por encima de la cota superior de los bosques. Esto es lo que se dedujo mediante técnicas moleculares basadas en el código de barras ADN (Figura 2). El código de barras DNA es una parte del genoma de animales estandarizados, una parte del gen llamado COX1, secuenciado en millones de animales y puesto a disposición de todos los investigadores en bases de datos gigantes. Así, como si fuera un código de barras de un libro, analizando el ADN de los restos de un animal, como pelos o plumas, podemos saber a qué especie pertenece. En el caso de los herbívoros alpinos, estudiamos el ADN de sus excrementos, y conseguimos conocer qué especies de insectos comieron los murciélagos. A partir de esta información, se concluyó, por primera vez entre los murciélagos, que los principales hábitats cinegéticos del herbáceo alpino son los pastos y los robledales alpinos.

Figura : Idoneidad del medio para el gran oído alpino (medio muy apropiado en rojo y medio totalmente inadecuado en gris): actualmente, hace 21.000 años (cuando la temperatura media era 8 ºC menor) y hace 140.000 años (temperatura 4 ºC superior). Al bajar la temperatura, la idoneidad de los habitáculos del linaje occidental (representado en azul) prácticamente desaparece y lo mismo ocurre con el linaje oriental (representado en rojo) al aumentar la temperatura. En los últimos 1,5 millones de años la temperatura media ha sido inferior a la actual (gráfico inferior), por lo que el linaje occidental ha sufrido la situación más dura, como se puede apreciar en la estructura genética de las poblaciones. Ed. Antton Alberdi

El siguiente paso para profundizar en el nicho eltonés fue determinar el uso que hacen de las guardas. Para ello, capturamos a los murciélagos en prados y robledales de alta montaña y les implantamos emisores de radio (figura 3). Estos aparatos emiten señales de radio cada segundo y a través de unos receptores se puede localizar el murciélago en cada momento. Durante los siete días se siguieron más de cuarenta murciélagos y se determinó dónde se guardaron cada día. Para nuestra sorpresa, los murciélagos se encontraron en grandes muros rocosos situados entre 1.500 y 2.500 metros y entre piedras de gravas, encontrando un comportamiento nunca descrito entre murciélagos. Después de todo este trabajo sabemos, por tanto, que el murciélago herbáceo alpino no come cualquier sits, sino sólo de los espacios abiertos de las altas montañas, y que no se guarda en cualquier lugar, sino en grandes muros de piedra y gravas. Estos recursos, junto con otros desconocidos, forman el nicho eltonés del gran oído alpino.

De nicho ecológico a historia evolutiva

Una de las ventajas de conocer el nicho ecológico de una especie es que permite predecir su distribución espacial. Es decir, conociendo las condiciones que requiere una especie y su distribución espacial, podemos predecir cuáles son los lugares adecuados para una especie y plasmarlos en un mapa de idoneidad (Figura 4). Si sabemos cómo estas condiciones y recursos han evolucionado a lo largo de la historia, además, podemos valorar cómo se han modificado en el tiempo las zonas apropiadas para la especie y, combinando esta información con datos moleculares, reconstruir la historia evolutiva de una especie.

Para conocer la historia evolutiva del gran oído alpino, planteamos una serie de hipótesis sobre la evolución de sus poblaciones a lo largo del tiempo, basándose en mapas de idoneidad. Para testar estas hipótesis se utilizaron los análisis genómicos del ADN. Una vez obtenidas las muestras de la membrana sur de 70 animales repartidos en toda la distribución de la especie, se procedió a la extracción del ADN y secuenciación del genoma mitocondrial completo, utilizando la técnica avanzada conocida como secuenciación de shotgune para el estudio del ADN (Figura 5).

Los datos genómicos revelaron que el gran oído alpino está dividido en dos linajes principales: Animales de los Pirineos y Alpes (linaje occidental) y todos los de las cadenas montañosas más orientales (linaje oriental). Estos dos linajes se distribuyeron hace unos 1,5 millones de años y, debido a las glaciaciones que se han producido en este período, ambas poblaciones han evolucionado de forma muy diferente. El linaje occidental ha formado una pequeña población con una reducida diversidad genética, que se ha visto fuertemente afectado por las glaciaciones, ya que al enfriarse las temperaturas, el entorno pirenaico y alpino se vuelve inapropiado para el gran oído alpino (Figura 4), debido a que estas zonas se vuelven demasiado frías. La situación del linaje oriental, sin embargo, es completamente diferente, ya que a lo largo de la historia se han mantenido varias subpoblaciones. En este caso, al vivir en medios más templados, cuando las temperaturas se enfrían, aumenta el grado de idoneidad, lo que facilita la supervivencia de las poblaciones. Este estudio sirvió para demostrar que las poblaciones de una misma especie pueden tener respuestas muy diferentes a las glaciaciones.

Figura : Para conocer la historia evolutiva del gran oído alpino, utilizamos el método conocido como secuenciación shotgune (izquierda) en las muestras de 70 animales. Este método permite la reconstrucción simultánea de los genomas de numerosas muestras. Una vez conocidos los genomas de todos los animales, realizamos diferentes análisis (a la derecha). Lo que aparece arriba es una red de haplotipos, una técnica que relaciona los genomas en función de sus semejanzas. Cada punto de la red de haplotipados representa un genoma y las diferencias entre los genomas. La inferior es un árbol filogenético que muestra relaciones temporales entre las muestras analizadas desde hace 1,75 millones de años hasta la actualidad. En ambas figuras aparecen en azul y verde los animales pirenaicos y alpes (linaje occidental) y en amarillo, rojo, morado y rosa los animales de los Balcanes, Cáucaso, Turquía, Siria e Irán (linaje oriental). Ambos análisis indican que la diversidad genética del linaje occidental es menor que la del este, es decir, que todos los murciélagos están más emparentados entre sí. Ed. Antton Alberdi

Conocer el pasado y el presente para garantizar el futuro

Hace unos años se conocía poco sobre el murciélago orejudo alpino. No sabíamos cuál era su distribución, qué comía, dónde se guardaba y sin conocer esa información básica es imposible tomar las medidas adecuadas de conservación. El trabajo realizado, sin embargo, hace que la situación actual sea completamente diferente. Al igual que ocurrió con esta especie, con la ayuda de la tecnología desarrollada en los últimos años, estamos comprendiendo el funcionamiento de muchos elementos y procesos de la naturaleza; mediante la investigación estamos convirtiendo lo que antes era un misterio en un conocimiento arraigado por las evidencias. Ahora es responsabilidad de todos llevar toda esta información a un nivel práctico y adoptar las medidas adecuadas para garantizar la supervivencia del gran oído alpino y de los demás elementos y procesos de la naturaleza. Hoy, como nunca, está en nuestras manos.

Bibliografía

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