Lagartijas adaptables ilustran un proceso evolutivo clave propuesto hace un siglo

Un lagarto macho del flujo de lava de Pisgah fotografiado cinco días después de la recolección en el campo (izquierda), y el mismo lagarto (derecha) después de haber estado alojado durante cuatro meses en el laboratorio sobre arena clara.
Fotografía: Corl et al, Current Biology, 2018

Los lagartos manchados de lado en la mayor parte del desierto de Mojave tienen marcas marrones y bronceadas que se mezclan bien con su entorno desértico. En la corriente de lava de Pisgah, sin embargo, se encuentra una población muy diferente de lagartijas manchadas de lado, tan negras como las rocas en las que viven.

¿Cómo invaden los animales nuevos ambientes diferentes de aquellos para los que la evolución les ha dotado de adaptaciones finamente afinadas? Los lagartos de color claro en un flujo de lava deberían ser fáciles de recoger para los depredadores, así que ¿cómo sobrevivieron lo suficiente como para evolucionar hacia una coloración más oscura?

Una explicación ha sido que muchos de los rasgos de un animal no son fijos, pero pueden cambiar durante su vida. Esta "plasticidad fenotípica" permite a los animales individuales alterar su apariencia o comportamiento lo suficiente para sobrevivir en un nuevo entorno. Eventualmente, nuevas adaptaciones que promueven la supervivencia surgen en la población a través de cambios genéticos y selección natural, que actúa sobre la población a través de generaciones. Esto se conoce como el "efecto Baldwin" en honor al psicólogo James Mark Baldwin, quien presentó la idea en un documento histórico publicado en 1896.

Los científicos que estudian los lagartos manchados de lado en el flujo de lava de Pisgah han documentado ahora este proceso en detalle meticuloso. Mostraron cómo los lagartos individuales pueden cambiar de color en un nuevo ambiente para oscurecerse en la lava; identificaron genes que regulan la coloración y que difieren entre poblaciones dentro y fuera de la lava; y encontraron que los cambios genéticos en la población adaptados al flujo de la lava hacen que esos lagartos sean más oscuros que otros. Sus hallazgos, publicados el 6 de septiembre en Current Biology, podrían ser el ejemplo más detallado del efecto Baldwin que ocurre en una población silvestre.

"Es una idea antigua y muy poderosa, y ahora tenemos evidencia genética de cómo ocurre en la naturaleza", dijo el coautor Barry Sinervo, profesor de ecología y biología evolutiva de la Universidad de California en Santa Cruz.

Sinervo ha estado estudiando lagartijas manchadas de lado en California por más de 30 años. El primer autor, Ammon Corl, que obtuvo su doctorado en el laboratorio de Sinervo, se encuentra ahora en el Museo de Zoología de Vertebrados de la Universidad de California en Berkeley. Corl dijo que se enteró de la población de lagartijas de Pisgah por primera vez de una tesis doctoral inédita de la coautora Claudia Luke, ahora en la Universidad Estatal de Sonoma.

"Claudia se dio cuenta de lo plástica que es su coloración, y yo hice pruebas para detectar cambios genéticos que afectaban la coloración en la población de Pisgah", dijo Corl. "Baldwin predijo que la plasticidad permite a los organismos colonizar nuevos ambientes y luego desarrollar nuevas adaptaciones a través de la selección natural. Hasta ahora, sin embargo, hemos carecido de las herramientas genéticas para demostrar que esto está sucediendo en un entorno de campo".

Cuando los investigadores mueven lagartos manchados de lado de un fondo a otro (por ejemplo, de la arena a la roca de lava), los cambios en la coloración comienzan a aparecer en una semana, y los cambios graduales en la coloración continúan durante meses después. "Parece que hay una acumulación lenta y gradual del pigmento de melanina oscuro", aseguró Corl.

Las poblaciones de lagartijas dentro y fuera del flujo de lava tienen esta plasticidad que les permite cambiar de color cuando son trasladadas a un nuevo ambiente. Pero las dos poblaciones también tienen diferencias hereditarias en la pigmentación. El análisis genético reveló diferencias entre las dos poblaciones en dos genes implicados en la regulación de la producción de melanina.

Los investigadores cruzaron lagartijas de las dos poblaciones, criaron a la cría en un ambiente común y midieron la coloración de la cría. Esos experimentos mostraron que las variaciones en los genes relacionados con la melanina se correlacionan con la oscuridad de las pieles de los lagartos.

El muestreo genético de los lagartos manchados de lado que rodean el flujo de lava mostró que las variantes genéticas encontradas en la población de lava están restringidas a esa población, lo que sugiere que las variantes surgieron a través de mutaciones que ocurrieron en los lagartos que viven en la lava y se diseminaron dentro de esa población. Los estudios de modelación demográfica sugirieron que las nuevas mutaciones surgieron miles de años después de que ocurriera el flujo de lava, hace unos 22.000 años.

"Hemos estudiado lagartijas manchadas por todas partes, incluso en otro flujo de lava, y estas variantes genéticas sólo se encuentran en Pisgah, así que sabemos que ahí es donde surgieron", dijo Sinervo. "Estos son genes que gobiernan la coloración controlando la vía de producción de melanina, pero de una manera compleja. Los lagartos Pisgah tienen la mejor combinación con el color de la lava de cualquier población, pero aún así pueden volver a la arena y combinar con un fondo completamente diferente".

El rango de coloración posible para un lagarto individual es notable. "En cierto modo, es sorprendente que la selección natural siga actuando en presencia de tanta plasticidad. Todo lo que se necesita es un poco de desajuste y eso puede marcar la diferencia entre la vida y la muerte", dijo Corl. "Todavía hay variación dentro de la población, así que captamos la selección natural en el proceso de actuar sobre estos genes. Ahora podemos llevar a cabo más estudios de campo y de laboratorio con el objetivo de comprender mejor cómo los rasgos altamente plásticos son moldeados por la evolución".

Además de Corl, Luke y Sinervo, los coautores del documento incluyen a Rasmus Nielsen, Ke Bi, Akshara Sree Challa y Aaron James Stern de UC Berkeley. Este trabajo fue financiado por la Universidad de California y la Fundación Nacional de Ciencias.

Fuente: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/09/180906141637.htm

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Citas del Libro de Urantia:

65:6.5 (737.5)...Hoy por hoy la especie humana tiende hacia los veintiocho. El proceso de la evolución sigue progresando activamente por adaptaciones en este planeta.

65:6.2 (737.2) En las cosas y seres vivientes existe la dotación original de la adaptación. En toda célula viviente vegetal o animal, en todo organismo viviente, material o espiritual, existe un anhelo insaciable por la consecución de un grado constantemente creciente de perfección en el ajuste medio ambiental, la adaptación del organismo, y una realización cada vez mayor de la vida. Estos interminables esfuerzos de todo lo viviente evidencian que éste entraña un afán innato de perfección.

670.2) 58:6.8 A través de casi interminables ciclos de adquisiciones y pérdidas, ajustes y reajustes, todo organismo viviente va cambiando en un vaivén de edad en edad.

669.7) 58:6.6 Estudios de los fósiles de la vida marina incrustados en roca revelan las primeras luchas de estos organismos primitivos por ajustarse. Las plantas y animales nunca cesan de hacer estos experimentos de ajuste. El medio ambiente cambia constantemente, y siempre están los organismos vivientes procurando acomodarse a estas fluctuaciones incesantes.