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Algunas especies juegan un papel descomunal en el entorno en el que viven. Los castores construyen represas que crean estanques donde prosperan los peces. Las nutrias en los bosques de algas marinas comen suficientes erizos de mar para permitir que las algas crezcan sin que se las coman primero. Estas llamadas especies clave mantienen unido su ecosistema.

Pero, ¿y si los ecosistemas no dependen de una sola especie, sino que pueden ser creados o destruidos por una? ¿Gene? En un estudio publicado el jueves en Ciencia, Los investigadores han demostrado la existencia de un llamado «gen clave». El descubrimiento podría tener implicaciones sobre cómo los científicos piensan sobre cómo los ecosistemas y las especies que contienen persisten en el tiempo.

En el laboratorio, los investigadores construyeron varios ecosistemas en miniatura, cada uno compuesto por solo cuatro especies. De pie al final de la cadena alimentaria Arabidopsis thaliana, una pequeña planta anual que es un organismo de estudio popular entre los biólogos (su genoma fue secuenciado hace más de 20 años). En cada ecosistema, la planta servía de alimento a dos especies de pulgón, que a su vez se alimentaban de una avispa parasitoide.

Cada ecosistema del tamaño de una caja de pan contenía varios Arabidopsis Planta. En algunos sistemas, las plantas eran genéticamente idénticas: un monocultivo. En otros, las variaciones genéticas se introdujeron activando y desactivando tres genes:MAM1, AOP2 y GSOH– en diferentes combinaciones. Los investigadores se centraron en estos genes porque mantienen la producción de compuestos llamados glucosinolatos alifáticos, que protegen a la planta al ahuyentar a los pulgones hambrientos. Algunos de los ecosistemas experimentales mostraron mayor variación en el número de combinaciones genéticas que otros; Los investigadores observaron qué tan bien coexistirían las plantas, los áfidos y las avispas en cada escenario.

Como esperaba el equipo, los ecosistemas con plantas genéticamente más diversas resultaron ser más estables. Para cada planta con una composición genética diferente que los investigadores agregaron a la mezcla, la tasa de extinción de insectos se redujo en casi un 20 por ciento en comparación con los monocultivos.

Sin embargo, lo que desconcertó a los investigadores fue que este resultado parecía depender de un solo gen. Independientemente de la diversidad, cuando los sistemas contenían plantas con una variante o alelo particular del AOP2 El gen redujo la tasa de extinción de insectos en un 29 por ciento en comparación con los sistemas sin él.Esencialmente si cambias eso AOP2 Alelo, pierde los insectos. El aumento de la diversidad genética ayudó a los insectos porque aumentó la probabilidad de que los áfidos encontraran plantas con esta variante genética crítica. «Esperábamos el efecto de la diversidad», dice el autor principal y ecologista de la Universidad de Zúrich, Matt Barbour. «Pero el efecto inesperadamente grande del gen único, eso fue sorprendente».

El mecanismo con el que el AOP2 Los alelos afectaron a los pulgones. Aunque la variante cambió la forma en que una planta producía su compuesto repelente de áfidos, también permitió que la planta creciera más rápido. Esto, a su vez, permitió que los pulgones, así como las avispas que dependían de su alimento, crecieran más rápido. «Los áfidos que se alimentan de la planta en realidad pueden crecer y multiplicarse más rápido, lo que permite que sus poblaciones crezcan más rápido», explica Barbour. «No estaba esperando esto AOP2 para lograr ese efecto.”

«Mostrar que un solo gen puede reorganizar las redes ecológicas es un muy buen ejemplo de lo que sucede cuando se unen la genética y la excelencia ecológica», dice Rachel Germain, científica de biodiversidad de la Universidad de Columbia Británica que no participó en la investigación. «Este es el primer tipo de estudio como este y puedo imaginar muchos más por venir».

Los biólogos de la conservación saben desde hace mucho tiempo que los ecosistemas diversos son más que la suma de sus partes y, sobre todo, más estables. Del mismo modo, las poblaciones de especies genéticamente más diversas tienen más probabilidades de sobrevivir gracias a una mayor capacidad para adaptarse a un entorno cambiante. El efecto es similar a diversificar una cartera de inversiones: no se puede estar seguro de qué genes conducirán a un mayor éxito como población. Cuantas más opciones tengas, más probable es que surja algo.

Sin embargo, los nuevos hallazgos apuntan a un mecanismo que podría hacer que la diversidad genética sea crucial para el mantenimiento de los ecosistemas. Cuando ciertas variantes genéticas (genes clave) se pierden en las poblaciones, otro Las especies podrían extinguirse, no solo los dueños de los genes. «No se trata realmente de la diversidad genética, es que tener un acervo genético diverso aumenta las probabilidades de encontrar esa mutación importante única», dice Germain. «Esa es una de las cosas interesantes de este artículo; tal vez sea algo en lo que no muchos ecologistas han pensado mucho».

Barbour dice que no sospecha que los genes clave mantienen unido a cada ecosistema. «No espero que sean comunes», dice. «Pero cuando están allí, se vuelven importantes».

Tal vez, reflexiona Barbour, la ciencia eventualmente podría aprovechar genes clave para proteger y restaurar la biodiversidad. «La gente ha estado cultivando plantas durante mucho tiempo y, más recientemente, modificándolas genéticamente», dice. “¿Qué pasaría si conociéramos los genes que no solo los hacen sobrevivir mejor, sino que también promueven la biodiversidad? Creo que es una implicación realmente grande e interesante”. Pero esa sigue siendo una pregunta que necesita aclaración en el futuro. «Apenas estamos comenzando a tratar de analizar realmente estos impactos genéticos en los ecosistemas», agrega Barbour.

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