Predicen la mortalidad por calor de los organismos

Drosophila / UAB

Una investigación con participación de la UAB publicada en Science ha desarrollado un nuevo modelo matemático dinámico que supone un cambio de paradigma para predecir las probabilidades de muerte por estrés térmico de pequeños organismos. 

 

UAB / Ante el calentamiento global, hallar herramientas para predecir de la manera más fiable posible la muerte por calor de un organismo y sus probabilidades de supervivencia supone un gran reto. Especialmente en los animales más pequeños, en los que la temperatura puede fluctuar notablemente dentro de un mismo día o estación.

Supone un cambio de paradigma para predecir la mortalidad por temperaturas extremas desde un modelo estático basado en un límite crítico a otro dinámico, más sólido y realista

El modelo propuesto en este estudio por los investigadores Mauro Santos (Departamento de Genética y Microbiología, UAB), Enrico L. Rezende y Francisco Bozinovic (Universidad Católica de Chile) y András Szilágyi (Eötvös Loránd University, Hungría) parte de la premisa de que el impacto acumulativo de cualquier estrés térmico varía con la temperatura y con el tiempo. A su juicio, supone un cambio de paradigma para predecir la mortalidad por temperaturas extremas desde un modelo estático basado en un límite crítico a otro dinámico, más sólido y realista.

Actualmente se utilizan enfoques estándar basados en el concepto de “margen de seguridad térmica”, que es la diferencia entre la máxima tolerancia de una especie al calor (la llamada CTmax) y la temperatura ambiental máxima que experimenta dicha especie sobre el terreno.

Según los investigadores, este margen de seguridad térmica suele ser sorprendentemente alto para las especies que habitan en latitudes medias (entre 23.5ºC hasta unos 66.5ºC en ambos hemisferios), lo que sugiere que muchos ectotermos (animales de sangre fría) podrían soportar fácilmente temperaturas de verano de hasta 20ºC por encima de la media actual. Sin embargo, este enfoque tiene fuertes limitaciones porque los efectos nocivos del estrés térmico se acumulan con el tiempo, y al centrarse sólo en el punto final (CTmax) se ignora por completo la función de supervivencia o la proporción de individuos que llegarán a este punto.

Con el modelo que hemos desarrollado mostramos que una sola función de supervivencia o probabilidad de muerte, que depende de la temperatura y del tiempo que transcurre hasta que el organismo muera por estrés térmico, describe perfectamente los resultados obtenidos en el laboratorio para 11 especies de moscas Drosophila”, explica Mauro Santos.

Además, cuando el modelo se aplica a datos de campo utilizando la información horaria de temperatura ambiental desde mediados de invierno hasta finales de verano en una localidad chilena situada a una latitud media (Santiago) se predice un colapso poblacional de la especie Drosophila subobscura hacia mediados o finales de verano. Esto es exactamente lo que se ha observado en dicha localidad durante 8 años consecutivos, aun cuando la temperatura máxima ambiental siempre ha estado muy por debajo del CTmax de estas moscas.

Los colapsos poblacionales previstos se acelerarán con el calentamiento global

“Los colapsos poblacionales previstos se acelerarán con el calentamiento global. El mensaje con el que nos hemos de quedar es que las actuales inferencias basadas en CTmax subestiman la vulnerabilidad de las especies al calentamiento climático y a las temperaturas extremas, que serán cada vez más frecuentes. Lo que todavía falta es una comprensión mecanicista de la mortalidad relacionada con el estrés térmico a altas temperaturas”, concluye el investigador de la UAB.

El modelo propuesto no se restringe a las moscas Drosophila, ya que en principio puede ser aplicado a otros ectotermos, cuya supervivencia puede ser medida en el laboratorio y en microhábitats térmicos estimados con precisión sobre el terreno.

Imagen: UAB

Mortalidad acumulada de 1984 a 1991 (años en los que se ha estimado la abundancia de Drosophila subobscura en una población de Santiago de Chile) e impacto previsto por el efecto del calentamiento global utilizando datos de temperatura desde 2014 a 2018 y el nuevo modelo matemático propuesto. En azul se estima la mortalidad para moscas que se han desarrollado a baja temperatura y en rojo para las que se han desarrollado a una temperatura más elevada, que correspondería aproximadamente a la temperatura promedio de finales de la primavera austral en Santiago. La función de supervivencia en rojo predice el colapso poblacional hacia mediados o finales del verano austral, coincidiendo con los datos de abundancia poblacional, donde se observa que Drosophila subobscura prácticamente desaparece de esta localidad en verano. A partir de los datos de CTmax de esta especie no predeciríamos ninguna mortandad en verano.

Referencia bibliográfica: 
Enrico L. Rezende; Francisco Bozinovic, András Szilágyi, Mauro Santos. Predicting temperature mortality and selection in natural Drosophila populations. Science  04 Sep 2020. Vol. 369, Issue 6508, pp. 1242-1245. DOI: 10.1126/science.aba9287

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