La tolerancia térmica en el medio subterráneo profundo

Algunas especies de escarabajos han perdido su capacidad de ajustarse a la temperatura ambiental

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Una de las cuestiones fundamentales en biología evolutiva es la relación entre las características de las especies y las de los hábitats en los que viven. Es también una de las más difíciles de estudiar, puesto que en condiciones naturales las especies están expuestas a cambios continuos y a múltiples interacciones entre distintos factores. Así, para poder relacionar el clima con las respuestas fisiológicas de los organismos hay que tener en cuenta la posibilidad de utilización de distintos microhábitats, de cambios de los periodos de actividad diaria o estacional, o de comportamientos que puedan variar la exposición a las condiciones ambientales.

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UPF / Una investigación que ha coordinado Ignacio Ribera, director del laboratori Water and Cave Beetle Evolution, en el Institut de Biología Evolutiva (UPF-CSIC), ha considerado las cuevas como un laboratorio natural, un escenario ideal para testar el ajuste a escala evolutiva de los organismos a su medio ambiente.

riberas_T._k._kiessenwetteri_prova1_editedEl trabajo se ha publicado en la revista BMC Evolutionary Biology y muestra como el medio subterráneo profundo es un ambiente homogéneo y simple, sin variaciones importantes de temperatura ni diarias ni anuales, con una humedad constante próxima a la saturación y con una comunidad empobrecida debido a la escasez de recursos. En este ambiente tan estable y homogéneo, pero a la vez escaso en recursos, se supone que los organismos están sometidos a una fuerte presión selectiva para ajustar su tolerancia térmica a los límites de variabilidad del entorno.

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Estudios de tolerancia térmica realizados en el laboratorio

Para comprobar esta predicción los investigadores compararon la tolerancia térmica de dos especies de coleópteros muy especializados para la vida subterránea, pertenecientes a un linaje del Pirineo que colonizó el medio subterráneo durante el Mioceno. Una de las especies, Troglocharinus fonti, se encuentra en cuevas de los Pirineos a una temperatura entre 4 y 11°C. La segunda, T. ferreri, habita en la zona costera de la provincia de Barcelona desde el inicio del Plioceno temprano, a una temperatura de entre 14-16°C.

Para efectuar las comparaciones los autores capturaron ejemplares vivos y los mantuvieron en el laboratorio en condiciones próximas a las naturales, para someterlos a diferentes pruebas de tolerancia térmica. Unos experimentos medían la resistencia a extremos de temperatura en un tiempo corto, enfriándolos o calentándolos mediante un cambio rápido de temperatura (1ºC/minuto) hasta llegar a su límite fisiológico de resistencia.

En otros experimentos se comprobó su supervivencia a más largo plazo (hasta siete días) a diferentes temperaturas (y siempre a una humedad próxima a la saturación), así como la posibilidad de que se aclimatasen mediante cambios más lentos (1ºC/48h) o manteniéndolos a temperaturas intermedias durante siete días.

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Ninguna de las dos especies dispone de ajustes a la temperatura ambiente

Los resultados de la tolerancia térmica a corto plazo mostraron que las dos especies no tenían ningún mecanismo de resistencia a la congelación, y que su límite superior, alrededor de 50ºC, era parecido al de la mayoría de especies de insectos (y de otros metazoos) y probablemente determinado por la temperatura de desnaturalización de las proteínas.

Por el contrario, el límite térmico superior a largo plazo era mucho más bajo: en los dos casos (y en otras dos especies próximas que se estudiaron como controles) todos los ejemplares de las dos especies morían en menos de 48h a 23ºC, mientras que la supervivencia a 20ºC era próxima al 100%.

En todo este linaje de especies adaptadas al medio subterráneo profundo las especies han perdido su capacidad de ajuste a las temperaturas ambientales

Estos resultados sugieren que en todo este linaje de especies adaptadas al medio subterráneo profundo las especies han perdido su capacidad de ajuste a las temperaturas ambientales, y mantienen un rango de tolerancia de entre temperaturas próximas a la congelación y unos 20-23ºC. Parece así que la estrategia más favorable desde un punto de vista evolutivo no ha sido la de ajustar su rango de tolerancia térmica a la temperatura del ambiente (lo que probablemente implica mecanismos metabólicamente costosos), sino la de abandonar todo tipo de regulación, puesto que el rango de temperaturas que podían soportar “por defecto” es más amplio que las temperaturas que han experimentado durante los últimos veinte millones de años de su historia evolutiva.

Como ha comentado Ribera, coordinador del trabajo: “nuestro trabajo tiene además otras dos implicaciones importantes: primero, mostrar que incluso en condiciones que podrían considerarse ideales para que se produzca un ajuste muy preciso entre límites fisiológicos y ambientales hay organismos que pueden tolerar temperaturas muy por encima de las que experimentan en su entorno natural; y segundo, que al haber perdido su capacidad de ajuste algunas de las poblaciones costeras de T. ferreri pueden estar ahora próximas a su límite fisiológico, lo que sumado a su reducida movilidad los colocaría en una situación comprometida frente a futuros cambios climáticos .

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Artículo de referencia:

Rizzo, V., Sánchez-Fernández D., Fresneda, J., Cieslak, A., Ribera, I. (2015), ” Lack of evolutionary adjustment to ambient temperature in highly specialized cave beetles”, BMC Evolutionary Biology 2015, 15:10  doi:10.1186/s12862-015-0288-2.

 

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