EL MAPA DEL MUNDO NATURAL SE ACTUALIZA

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Científicos europeos y estadounidenses, entre los que se encuentra Miguel Araújo del Museo Nacional de Ciencias Naturales del CSIC, han trazado una nueva distribución del mundo natural que muestra cómo están diseminados los grupos de vertebrados más importantes y actualiza la versión clásica del naturalista Alfred R. Wallace de 1876. El nuevo mapa –basado en más de 20.000 especies de mamíferos, aves y anfibios– divide al mundo en 20 regiones zoogeográficas y 11 reinos animales.

Mapa moderno de los vertebrados en el mundo. Los colores de los reinos reflejan la singularidad de los animales. Las regiones que tienen tonos similares indican que sus especies son muy parecidas y los que son muy diferentes indican lo contrario. Imagen: AAAS Science.

Un equipo de investigación, liderado por la Universidad de Copenhague, ha presentado un nuevo mapa sobre la organización de la vida en la Tierra. La nueva distribución, que actualiza la anterior realizada por el biólogo inglés Alfred R. Wallace –codescubridor de la teoría de la selección natural junto con Charles Darwin– contiene información fundamental acerca de la diversidad de la vida en nuestro planeta y será de gran importancia para la investigación de la biodiversidad en el futuro.

“Wallace había dividido el mundo en seis regiones y 24 subregiones. Él sólo tenía acceso a una cantidad limitada de información sobre la distribución de las familias ampliamente definidas de los vertebrados, mientras que nosotros tenemos acceso a los datos sobre la distribución de más de 20.000 especies y a la comprensión de sus relaciones ancestrales”, declara a SINC Jean-Philippe Lessard investigador del Centro de Macroecología, Evolución y Clima de la Universidad de Copenhague (actualmente en la Universidad McGill de Canadá) y coautor del estudio que se publica en la revista Science.

Este nuevo mapa global muestra la división de la naturaleza en 11 grandes reinos biogeográficos e indica cómo estas áreas se relacionan entre sí. Es el primer estudio que combina la información evolutiva y geográfica de todos los mamíferos, aves y anfibios conocidos, un total de más de 20.000 especies. El trabajo llevó 20 años de recopilación de datos.

“Hemos tenido en cuenta la evolución, lo que nos permite ayudar a identificar qué lugares del mundo albergan animales únicos a lo largo de la historia. La mayor parte de la conservación está centrada en la identificación de áreas que son un conjunto único, es decir, que acogen especies endémicas. Ahora podemos comenzar a pensar en priorizar las áreas geográficas que albergan animales que representan piezas únicas del árbol de la vida, las familias endémicas de animales”, subraya Lessard.

Los científicos aseguran que con este nuevo enfoque basado en la evolución, el reino Paleártico –que históricamente se restringió a la parte norte del hemisferio oriental– se extendería por todo lo largo de América del Norte.

“Esto sugiere que a pesar de que hay diferentes conjuntos de especies en Eurasia y en la parte septentrional de América del Norte, estas especies tienden a pertenecer a las mismas familias de animales, de manera que el análisis científico agrupa estas regiones en una gran zona biogeográfica. También reconocemos tres nuevos reinos: el panameño, Sino-japonesa y Oceanía”, apunta el investigador.

Asimismo, mientras que Wallace clasificó las islas al este de Borneo y Bali en la región australiana, este nuevo mapa detalla que al menos algunas de estas islas pertenecen al reino oriental que abarca Sundaland, Indochina e India.

“A pesar de que existen diferencias importantes entre el mapa de 1876 y el nuestro, también hay muchas similitudes. El trabajo de Wallace se basaba en conocimiento adquirido en salidas de campo y expediciones, discusiones con otros científicos y material recopilado en las colecciones de historia natural de los museos. En la actualidad disponemos de avances tecnológicos e hipótesis evolutivas desconocidas en el siglo XIX. Que las conclusiones de ambos trabajos tengan tanto en común confirma lo extraordinario del trabajo realizado por Wallace”, comenta el investigador del CSIC Miguel Araújo que también ha participado en la investigación.

Una nueva piedra angular de la biología

Para Ben Holt, coautor del estudio junto a Lessard y científico de la Universidad de Copenhague este estudio es una actualización de uno de los mapas esenciales en las ciencias naturales. "Por primera vez desde el intento de Wallace somos capaces de ofrecer una amplia descripción del mundo natural basada en información increíblemente detallada de miles de especies de vertebrados".

El autor principal, Carsten Rahbek, director del Centro de Macroecología, Evolución y Clima añade: "A pesar de los increíbles avances de la ciencia natural, todavía estamos luchando para comprender las leyes fundamentales que rigen la vida en el planeta. Esta descripción del mundo natural podría ser una nueva piedra angular de la biología fundamental".

Para realizar este trabajo, los investigadores utilizaron modernas herramientas estadísticas y datos integrados sobre la distribución geográfica y las relaciones evolutivas de las especies para trazar los reinos y regiones zoogeográficas del mundo de una manera transparente y repetible. El mapa se puede consultar a través de la página web de la Universidad de Copenhague.

Referencia bibliográfica:

Ben G. Holt, Jean-Philippe Lessard, Michael K. Borregaard, Susanne A. Fritz, Miguel B. Araújo, Dimitar Dimitrov, Pierre-Henri Fabre, Catherine H. Graham, Gary R. Graves, Knud A. Jønsson,5 David Nogués-Bravo, Zhiheng Wang, Robert J. Whittaker, Jon Fjeldså, Carsten Rahbek. “An Update of Wallace’s Zoogeographic Regions of the World”, Science 20 de diciembre. 1/10.1126/science.1228282.

¿NOS ESTAMOS ADENTRANDO EN UNA ERA GLACIAL, CONTRARRESTADA POR EL CALENTAMIENTO GLOBAL?

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Examinando el registro geológico y otros datos de los últimos tres millones de años, se puede comprobar que la Tierra ha experimentado en este periodo 30 eras glaciales por lo menos, con sus respectivos periodos cálidos entre ellas. Muchos científicos creen que ya toca que comience otra, e incluso que debería haber empezado varios siglos atrás.

 

Lars Franzén. (Foto: University of Gothenburg)

 

¿Se está retrasando la nueva era glacial? ¿O ya ha comenzado pero el calentamiento global causado por las actividades humanas la está contrarrestando?
La opinión del profesor Lars Franzén, de la Universidad de Gotemburgo en Suecia, apunta claramente a lo segundo:
"Probablemente estamos ahora mismo entrando en una nueva Edad de Hielo; sin embargo, no estamos notándolo debido a los efectos del dióxido de carbono".
De hecho, el equipo de Franzén, tras analizar los resultados obtenidos en su reciente estudio, opina que la Pequeña Edad de Hielo, un periodo comprendido aproximadamente entre el siglo XVI y principios del XIX, conocido por el descenso de las temperaturas que se documentó en diversas regiones de la Tierra, pero sobre todo en Europa, pudo haber sido el inicio de una nueva era glacial, truncada como resultado del creciente impacto de las actividades humanas.

El cambio registrado en los usos de la tierra, la expansión de la agricultura, así como las primeras fases de la industrialización del planeta, condujeron en esos siglos recientes a mayores emisiones de dióxido de carbono que quizá retardaron, o incluso revirtieron, la tendencia al enfriamiento.

¿LOS SUELOS Y SU VEGETACIÓN DEJARÁN DE ALMACENAR CO2 PARA EXPULSARLO A LA ATMÓSFERA?

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Los resultados de un nuevo análisis apuntan a la inquietante posibilidad de que, a partir de cierto nivel de calentamiento global, los suelos y sus plantas puedan dejar de almacenar dióxido de carbono en la medida en que hoy lo hacen y pasen a liberar grandes cantidades de este importante gas de efecto invernadero.

¿Los suelos y su vegetación dejarán de almacenar CO2 para expulsarlo a la atmósfera? (Foto: Amazings / NCYT / MMA)
 

Si esto llega a suceder, se demostrará que es errónea la creencia comúnmente aceptada de que las áreas con vegetación absorberán más dióxido de carbono a medida que la temperatura aumente.
Si suelos y plantas pasan a liberar grandes cantidades de dióxido de carbono, ese aporte extra de CO2 a la atmósfera podría constituir una potente realimentación positiva que exacerbe el calentamiento global. Si eso llegase a suceder, cada nivel de emisiones futuras de CO2 para el que se han calculado sus consecuencias climáticas podría producir cambios climáticos mucho mayores que lo pronosticado actualmente. También significaría tener que hacer mayores recortes en las emisiones de los gases de efecto invernadero para lograr que las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera permanezcan en niveles que puedan considerarse seguros para el sistema climático global.
Para el nuevo análisis, el equipo de Paul Higgins, de la Sociedad Meteorológica Estadounidense (AMS), y John Harte, de la Universidad de California en Berkeley, empleó un modelo digital de la superficie terrestre para examinar cómo los sistemas naturales de almacenamiento de carbono podrían reaccionar ante la situación de una Tierra más cálida con mayores concentraciones atmosféricas de dióxido de carbono.

CALENTAMIENTO GLOBAL Y LA AMAZONIA

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Nuevos análisis genéticos han revelado que muchas especies de árboles amazónicos son propensos a sobrevivir al calentamiento global provocado por el hombre, contrariamente a conclusiones anteriores de que los aumentos de temperatura causarían su muerte, según un estudio publicado en la última edición de 'Ecology and Evolution'.

La investigación revela la sorprendente edad de algunas especies de árboles amazónicos, de más de 8 millones de años, lo que se demuestra que han sobrevivido a períodos anteriores calientes como muchos de los escenarios de calentamiento global previstos para el año 2100 y que, problablemente, sobrevivirán al calentamiento futuro siempre que no existan otros cambios ambientales importantes, según escriben los autores, resume Christopher Dick, profesor asociado de ecología y la biología evolutiva y director interino del Herbario de la Universidad de Michigan (Estados Unidos).

Las sequías extremas y los incendios forestales afectarán a la Amazonía a medida que aumentan las temperaturas y los árboles probablemente sufrirán el impacto directo de las temperaturas más altas, por lo que los autores recomiendan que, además de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero para minimizar el riesgo de sequía y los incendios, la política de conservación debe centrarse en la prevención de la deforestación para la agricultura y la minería.

El estudio está en contradicción con otras investigaciones recientes, basadas en modelos de escenarios de nicho ecológico, que predijeron la extinción de especies arbóreas en respuesta a aumentos relativamente pequeños en las temperaturas promedio del aire. Según uno de los autores del estudio, el doctor Simon Lewis, del Departamento de Geografía de la Universtity College of London, los hallazgos son una buena noticia para las especies de árboles amazónicos, pero advirtió de que la sequía y la sobreexplotación de los bosques permanece entre las principales amenazas para el futuro de la Amazonía.

"Mientras que las especies de árboles parece probable que toleren altas temperaturas del aire en la actualidad, la selva amazónica está siendo convertida para la agricultura y la minería, y lo que queda es que sea degradada por la tala de árboles y fragmentada por campos y caminos", dice Lewis.

Las 12 especies de árboles utilizadas en el estudio, representativas de la flora arbórea del Amazonas, fueron recogidas en Panamá, Ecuador, Brasil, Perú, Guayana y Bolivia. Para determinar la edad de cada uno, los investigadores extrajeron y secuenciaron el ADN y se determinó que nueve de las especies de árboles habían existido durante al menos 2,6 millones de años, siete de al menos 5,6 millones de años y la tercera, de más de 8 millones de años.

Con referencia a los eventos climáticos que se han producido desde que surgieron las especies de árboles, los autores hallaron que las especies de árboles habían sobrevivido climas más cálidos. Las temperaturas del aire a través de la Amazonía en el Plioceno temprano (entre hace 3,6 millones a 5 millones de años) fue similar a la gama media de proyecciones para la región en 2100 determinada por el Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC).

Las temperaturas del aire a finales del Mioceno (5,3 hasta 11,5 millones de años atrás) eran casi lo mismo que las proyecciones del IPCC para la región en 2100 con algunos de los niveles más altos de emisiones de carbono, según las conclusiones de esta investigación.

LA ASOMBROSA SENSIBILIDAD TÁCTIL DE CAIMANES Y COCODRILOS

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Los cocodrilos y caimanes son conocidos por tener una piel gruesa y cuerpos bien acorazados. En consecuencia, resulta un tanto sorprendente descubrir que su sentido del tacto es uno de los más agudos del reino animal.

Mandíbula de un cocodrilo. (Foto: Catania Lab)

El sentido del tacto de estas bestias se concentra en una serie de pequeñas estructuras pigmentadas que aparecen como "manchas" en la piel de todo el cuerpo. Hay bastantes de estas manchas en torno a su cara y mandíbulas.
El equipo de Duncan Leitch y Ken Catania, de la Universidad Vanderbilt, en Nashville, Tennessee, Estados Unidos, ha descubierto que estas manchas contienen una colección concentrada de sensores táctiles que las hacen incluso más sensibles a la presión y la vibración que las yemas de los dedos humanos.
Los científicos que en el pasado estudiaron a los cocodrilos y caimanes ya se habían percatado de la existencia de estas manchas, pero, hasta ahora, se ignoraba para qué sirven. A lo largo de los años, se han presentado diversas hipótesis sobre su función. Éstas incluyen: fuente de secreciones sebáceas que mantienen limpios a estos animales; detección de campos eléctricos; detección de campos magnéticos; detección de la salinidad del agua; y detección de la presión y las vibraciones.

Lo descubierto ahora indica que el sistema táctil de estos animales es excepcional, y les permite no sólo detectar movimientos del agua creados por una presa que nada, sino también determinar la ubicación de la presa y distinguir y manipular objetos en sus mandíbulas.
El hecho de que la mayor sensibilidad táctil en estas bestias se concentre en la boca cerca de los dientes sugiere que los sensores táctiles las ayudan a identificar los objetos que capturan en sus fauces. Los sensores también parecen brindar la sensibilidad que necesitan las hembras de caimanes y cocodrilos para ayudar delicadamente a salir del cascarón a sus crías y para protegerlas llevándolas en sus fauces, las mismas fauces que pueden triturar una presa en un santiamén.

CÓMO LAS BACTERIAS SE COMUNICAN ENTRE ELLAS Y CON NUESTRAS CÉLULAS

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Las bacterias pueden comunicarse entre sí mediante moléculas que ellas mismas producen. El fenómeno se denomina detección de quórum, y es importante cuando se propaga una infección. Ahora, se está revelando algo más inquietante: la manera en que las bacterias controlan procesos en células humanas mediante el mismo mecanismo.

Cuando se hace el llamamiento, más y más bacterias se reúnen en el sitio del ataque, una herida, por ejemplo. Cuando hay suficientes de ellas, empiezan a actuar como organismos multicelulares. Pueden formar biopelículas (llamadas también biofilms), que son estructuras densas capaces de resistir ataques de antibióticos y del sistema inmunitario del cuerpo. A la vez, se vuelven más agresivas y aumentan su movilidad. Todos estos cambios se generan cuando las moléculas de comunicación (ácidos grasos del tipo conocido como AHL) se enlazan a receptores dentro de las células bacterianas; como consecuencia, varios genes se activan o desactivan.
Estas moléculas de comunicación pueden pasar sin impedimentos a través de la membrana celular, no sólo en las células bacterianas, sino también en nuestras propias células, lo cual puede promover cambios en sus funciones. A concentraciones altas, el resultado puede ser un debilitamiento de las defensas de nuestro sistema inmunitario.
El equipo de la microbióloga Elena Vikstrom, de la Universidad de Linkoping en Suecia, es el primero en el mundo que muestra cómo las moléculas de AHL pueden influir en las células del organismo invadido. Usando métodos bioquímicos, los investigadores han identificado una proteína, denominada IQGAP, que ellos señalan como el destinatario del mensaje de las bacterias, y, en cierto sentido, una especie de "agente doble". La proteína puede tanto "escuchar" las comunicaciones de las bacterias invasoras como cambiar las funciones en las células del organismo invadido.
El equipo de Vikstrom analizó células epiteliales humanas del intestino, que se mezclaron con el mismo tipo de ácidos grasos producido por la Pseudomonas aeruginosa, una resistente bacteria que causa enfermedades en sitios como los pulmones, los intestinos y los ojos. Con la ayuda de la espectrometría de masas, los investigadores han conseguido ver qué proteínas se enlazan a los AHL.
No siempre se requiere contacto físico entre las bacterias y las células epiteliales; la influencia puede producirse a distancia.
El hallazgo hecho con este estudio promete abrir la puerta hacia nuevas estrategias de tratamiento, en casos en los que los antibióticos no pueden ayudar. Una posibilidad es el diseño de moléculas que se enlacen al receptor y bloqueen a las bacterias el camino de la señal. Es una estrategia que podría funcionar por ejemplo contra la fibrosis quística, una enfermedad en la que los pacientes mueren por infecciones de biopelículas bacterianas de las vías respiratorias, resistentes hasta a los antibióticos más potentes.

“COMUNICAR LA CIENCIA ES FUNDAMENTAL PARA EL DESARROLLO SOCIAL”

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El oceanógrafo Carlos M. Duarte (Lisboa, 1960) ha recibido el premio especial del jurado en el II Certamen Fecyt de Comunicación Científica, cuyos galardones se entregan hoy en A Coruña durante la Gala de la Ciencia Española. El investigador y divulgador científico no podrá recoger personalmente su premio, porque se encuentra en Australia, pero desde allí ha valorado la distinción y conversado con SINC.

El investigador Carlos Duarte en Svalbard (Noruega). Imagen: CSIC.

¿Cómo ha recibido este premio especial del jurado?

 

Ha sido una alegría inesperada en un ámbito particularmente importante, pues comunicar la ciencia al público es fundamental para el desarrollo social. Además supone un reconocimiento a una labor de equipo, particularmente a los miembros del proyecto Expedición Malaspina, en el que el objetivo de comunicación a la sociedad es tan importante como el de la propia investigación científica.

 

¿Cuál es su valoración actual sobre aquel proyecto?

 

La Expedición Malaspina 2010 ofrecía todos los alicientes para poder hacer una buena labor de comunicación: masa crítica –con casi 400 investigadores implicados–, ciencia de frontera –la exploración del mayor ecosistema del planeta–, un componente de aventura –circunnavegar los océanos– y un equipo comprometido con el fomento del interés por la ciencia en nuestra sociedad. A todo esto se suma un potente equipo de comunicación, dirigido por el departamento de comunicación del CSIC, pero con aportaciones de otras instituciones: la Armada Española y la Fundación BBVA, formando ese espíritu de equipo. No se podía fallar. Más allá del aspecto de comunicación, esta expedición demuestra el poder de la cooperación, pues con recursos relativamente modestos conseguimos, al ponernos de acuerdo en objetivos comunes, afrontar grandes retos.

 

¿Cómo va la publicación de los resultados científicos?

 

Va bien, con algunos artículos en las mejores revistas científicas internacionales, como Science, y a un buen ritmo, pero aún así no creo que hayamos conseguido publicar la mitad de los resultados en menos de 10 años. De la Expedición Malaspina 2010 seguirá manando conocimiento científico durante las próximas tres décadas.

 

¿Los científicos también deben comunicar la ciencia a la ciudadanía?

 

La dedicación de los investigadores a comunicar la ciencia a la sociedad es fundamental para promover el interés por la ciencia y su comprensión en la sociedad y retornar, de forma responsable, el conocimiento que generamos a quienes lo financian. En nuestro país, en particular, hay un déficit importante de cultura científica, lo que por ejemplo explica que seamos incapaces de reaccionar frente a desafíos como el de la crisis financiera actual. Los investigadores hemos de contribuir a resolver esta situación, pero para ello tendríamos que tener mejores capacidades de comunicación. La comunicación científica debería ser parte de nuestro proceso formativo como investigadores, pero lamentablemente no lo es.

 

¿Qué tal su experiencia como bloguero? ¿Cómo encaja los comentarios?

 

En realidad escribo dos blogs, uno desde hace casi un año en The Conversation, un medio creado en Australia para el diálogo directo entre investigadores y sociedad, y otro en el Huffington Post. Los comentarios son muy diferentes. El tono del debate en The Conversation es cortés y educado, con un diálogo inteligente y constructivo. Sin embargo, en el Huffington Post se pueden colgar comentarios de muy distinto tono, y no siempre creativos. Lo cierto es que puedo anticipar cuando escribo algo si va a haber comentarios negativos, pero el que me puedan ‘dar caña’ no me hace cambiar mis opiniones. Hay verdades que escuecen.

 

¿Cuál es su misión ahora en Australia?

 

Me encuentro en el Oceans Institute de la University of Western Australia, en Perth. Dirijo este instituto desde hace un año, a la vez que sigo desempeñando mi labor de investigación en el CSIC (en el Institut Mediterrani d'Estudis Avançats, IMEDEA). El proyecto del Oceans Institute es único en cuanto a que nuestro objetivo es innovar en nuestra capacidad de derivar soluciones del océano para los grandes desafíos de la humanidad, como la provisión de agua, energía y alimento. Esperamos conseguirlo a través de un equipo interdisciplinar que va desde psicólogos sociales y abogados hasta ingenieros ‘off-shore’ (‘fuera de la costa’, deslocalizados).

 

¿Algún mensaje en el que insistir sobre los efectos del cambio climático en los ecosistemas marinos?

 

Los acontecimientos climáticos de este año han sido dramáticos, por lo que es fundamental que adoptemos medidas ya. En particular el cambio climático es ya un factor dominante de presión sobre los ecosistemas marinos y además agrava los problemas de índole local. De no contenerlo podría ser el golpe de gracia para los océanos.

 

¿Qué opina sobre las cumbres del clima, como la que acaba de finalizar sin apenas acuerdos en Doha (Catar)?

 

Desde el fracaso de la cumbre de Copenhague de 2009, estas cumbres se limitan a intentar salvar los muebles, pero sin conseguirlo. Se necesita un nuevo liderazgo para sacar a la comunidad internacional de la inacción actual. No parece que el formato o modelo de las cumbres del clima lo pueda conseguir de forma eficiente.