PARQUE UNIVERSITARIO, PA. – Dos fuerzas evolutivas opuestas explican la presencia de dos colores diferentes de masas de huevos de salamandra manchada en estanques en Pensilvania. Esto proviene de un nuevo estudio realizado por un biólogo de Penn State. Comprender los procesos que sustentan la biodiversidad en las poblaciones silvestres es una cuestión central en biología y puede permitir a los investigadores predecir cómo responderán las especies a los cambios globales.

Las salamandras manchadas (Ambystoma maculatum) son una especie común que se encuentra en el este de los Estados Unidos y que regresan a los estanques temporales en la primavera para reproducirse. Las salamandras hembras ponen sus huevos en bultos llamados masas de huevos, que son de color blanco opaco o completamente transparentes. Las hembras ponen masas de huevos del mismo color a lo largo de su vida, pero no está claro qué causa la coloración diferente, o si alguno de esos colores les da una ventaja a los huevos, por ejemplo, cuando un color es menos obvio para los depredadores.

«Normalmente pensamos en la evolución a lo largo de cientos o miles de años, pero la realidad es que los procesos evolutivos que tienen lugar en un sistema pueden afectar a cualquier generación de animales», dijo Sean Giery, investigador postdoctoral de Penn State Eberly y director de la investigación. equipo. «En este estudio, volvimos a examinar los estanques que se examinaron originalmente a principios de la década de 1990. Esto nos dio una oportunidad única de examinar los procesos evolutivos que dan forma a las frecuencias de los dos tipos de color o morfos de masa de huevos que vemos hoy».

Giery volvió a examinar una red de 31 estanques en el centro de Pensilvania y observó el color de las masas de huevos de salamandra y las características ambientales de cada estanque. Los estanques fueron examinados originalmente en 1990 y 1991 por el entonces profesor de biología de Penn State, Bill Dunson, y sus estudiantes. El nuevo estudio aparecerá en la revista el 14 de abril. Letras de biología.

El equipo de investigación descubrió que el tamaño de la población de salamandras y la química del estanque se han mantenido estables durante las últimas tres décadas. Promediada en la región, la frecuencia total de cada cambio de color del huevo también se mantuvo igual (alrededor del 70% de las masas de huevo blanco en 1990 y 2020), pero en muchos casos la frecuencia dentro de los estanques individuales cambió drásticamente.

«Es un sistema extremadamente dinámico a escala de estanque individual», dijo Giery. “No solo alcanzan una frecuencia y permanecen allí. Al centrarnos en estanques individuales, en lugar de solo en la región en su conjunto, podemos separar lo que está impulsando estos cambios de población. En este caso, hemos encontrado dos procesos evolutivos opuestos: selección y deriva. «

Los investigadores descubrieron firmas sólidas de un proceso evolutivo llamado deriva genética, que puede hacer que las frecuencias de transformación cambien aleatoriamente. En poblaciones pequeñas, la deriva tiende a tener un gran efecto, por ejemplo, si uno de los morfos desaparece por completo. Como era de esperar en base a la deriva, los investigadores encontraron que las frecuencias de cada morfo cambiaban más dramáticamente en estanques con menos masas de huevos.

«Sin embargo, ninguno de los estanques ha cambiado completamente a una forma u otra, lo que sugiere que algo más puede estar sucediendo», dijo Giery. “Descubrimos que los estanques en los extremos se volvieron menos extremos en la década de 1990, con una alta frecuencia de masas blancas claras o una alta frecuencia, y cambiaron hacia la media general de la región. Esto apoya la idea de que en este sistema la elección de la compensación funciona. «

La selección equilibrada es un tipo de selección natural que puede ayudar a mantener múltiples rasgos o morfos en una población. Según Giery, una posible explicación para equilibrar la selección en el color de la masa del huevo es que el morfo raro en un estanque, independientemente del color real, tiene una ventaja que haría que el morfo raro sea más abundante. Otra posibilidad es que el morfo blanco tenga una ventaja en algunos estanques mientras que el morfo claro tenga una ventaja en otros y el movimiento de salamandras entre estanques hace que ambos morfos sean persistentes.

«En última instancia, encontramos una tensión entre estos dos procesos evolutivos, con la deriva genética posiblemente reduciendo la diversidad en este sistema y las opciones equilibradas para mantenerlo», dijo Giery.

Los investigadores están estudiando actualmente las masas de huevos en estanques fuera de Pensilvania para ver si las frecuencias de transformación difieren en otras regiones y si estos procesos evolutivos ocurren de la misma manera a mayor escala.

«Aunque no encontramos un vínculo entre el color de la masa del huevo y las propiedades ambientales en este estudio, es posible que las propiedades ambientales en una escala mayor determinen una frecuencia óptima para cada región», dijo Giery. “Si miramos a una escala mucho mayor, podemos tener una mejor idea de si existen óptimos regionales y cómo se mantienen. Comprender los procesos que sustentan la biodiversidad puede, en última instancia, ayudarnos a predecir cómo se adaptarán los animales salvajes en nuestro mundo cambiante. «

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Además de Giery, el equipo de investigación también incluye a Marketa Zimova de la Universidad de Michigan y Dana Drake y Mark Urban de la Universidad de Connecticut. Este trabajo fue apoyado por la National Science Foundation, el Instituto de Biología del Cambio Global de la Universidad de Michigan y la Facultad de Ciencias Penn State Eberly.

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