Diversidad filogenética: más allá del número de especies
Autores: Axel Arango y Fabricio Villalobos
Red de Biología Evolutiva, Instituto de Ecología, A.C
Actualmente, la mayoría de las personas están familiarizadas con la palabra “Biodiversidad”, y es que su uso se ha extendido tanto que incluso es enseñada en la educación básica. La Biodiversidad, como tradicionalmente es expuesta, se refiere a la amplia variedad de formas de vida que habitan el planeta.
La biodiversidad ha sido más comúnmente medida con la cantidad de especies que viven en un sitio determinado (lo que los ecólogos llaman “Riqueza de especies” o “Diversidad taxonómica”). Dicha medida es útil para responder preguntas como ¿Qué sitio tiene la mayor Biodiversidad, el bosque con 420 especies o la selva con 421? En este caso sería la selva, por el simple hecho de tener más especies. Y, aunque la riqueza de especies es adecuada para muchos estudios de biodiversidad tales como inventarios, patrones geográficos e incluso planes de conservación; esta medida se queda corta al tratar de proveer información más allá del número de especies.
Imaginemos que tenemos dos islas hipotéticas, estas dos islas tienen ambas cinco especies (Figuras 1 y 2). Sin embargo, la primer isla tiene cinco especies de ratones y la otra tiene dos especies de ratones, una especie de conejo, una especie de venado y una especie de lobo. ¿Cuál posee la mayor biodiversidad? Si bien la lógica nos diría a gritos: “Obviamente la segunda, ¿No dijiste que la biodiversidad representa variedad? Un lobo, un venado, un conejo y un ratón es más variedad que cinco ratones”, las métricas tradicionales para medir la biodiversidad como la riqueza de especies no podrían decírnoslo. Pero la diversidad filogenética sí.
Figura 1: Dos islas hipotéticas con el mismo número de especies pero diferente composición (Axel Arango).
En otras palabras, la diversidad filogenética es una medida de biodiversidad que nos dice qué tan diferentes son las especies de un lugar en términos de la historia evolutiva que comparten entre sí. Así, la diversidad filogenética nos muestra algo que la riqueza de especies no puede: tiempo, y por tanto, historia. La diversidad filogenética de un conjunto de especies es calculada a través de la suma de la distancia entre esas especies en un árbol filogenético. Un árbol filogenético es, en busca de una analogía menos rebuscada: un árbol genealógico, que en vez de mostrar a nuestros hermanos, padres, tíos, abuelos y tatarabuelos, nos muestra las relaciones entre las especies considerando su ancestría; efectivamente describiendo el grado de parentesco entre las especies (Figura 3). Estas relaciones entre las especies se pueden reconstruir usando diferentes pistas, como serían los registros fósiles o el material genético de las especies, ayudándonos a calibrar el árbol filogenético (aportándole la edad a las especies y sus ancestros). Si el árbol filogenético está calibrado, es decir, la longitud de sus ramas corresponde al tiempo transcurrido desde la separación de dos especies, entonces podríamos saber qué tanto tiempo pasó entre el origen de un grupo (por ejemplo, los ratones) y la actualidad o cuándo se separaron dos grupos de especies (por ejemplo, los ratones de los conejos) al identificar la edad del ancestro común entre dichos grupos.
Figura 2: Dos comunidades (de las islas hipotéticas en Fig. 1) con el mismo número de especies pero diferente composición e historia evolutiva (Axel Arango).
En ecología, la diversidad filogenética se usa para evaluar la estructura y el funcionamiento de comunidades ecológicas, observando patrones evolutivos en lugares diferentes. Esto significa que la diversidad filogenética puede ayudarnos a responder preguntas acerca de cómo las comunidades ecológicas resultaron en lo que observamos en la actualidad. Por ejemplo, evaluando la diversidad filogenética podemos inferir si las especies que habitan una comunidad son más relacionadas entre sí (es decir, son parientes cercanos) y por lo tanto compartían afinidad por el mismo sitio o si estas especies no están relacionadas (es decir, no son parientes cercanos) y llegaron a la comunidad porque poseían una particularidad que les permitió establecerse sin problemas. Esto, por si sólo, puede informarnos acerca de la evolución y distribución de las especies; dando pie a teorías e hipótesis acerca de las causas de la biodiversidad que actualmente observamos.
La diversidad filogenética también puede usarse para medir qué tan diferentes son física o ecológicamente las especies, usándose como aproximación de la diversidad funcional (o que tan diferentes son las funciones entre especies en un ecosistema). ¿Pero cómo? En la evolución, se considera que entre menos tiempo haya pasado desde que una especie se separó de otra, menos diferencias van a tener y entre más tiempo haya pasado, serán más diferentes. Volvamos a la analogía del árbol genealógico: todas las especies del mismo género podrían ser consideradas como tú y tus hermanos, entonces (suponiendo que sean parte de una familia nuclear tradicional) compartirían el mismo set de valores, costumbres y tendencias que sus padres les inculcaron. Lo mismo sucede con las especies, las cuales entre más cercanas, estas también compartirán ciertos rasgos heredados de su ancestro en común, tales como la alimentación, la preferencia de hábitat y su apariencia física. Y como en el árbol genealógico de los humanos, las especies entre más lejos tengan a su ancestro en común, menos se parecerán; como tú con el primo lejano del hermano del sobrino de uno de tus tatarabuelos por parte de tu madre. Y si la diversidad filogenética nos muestra cuanto tiempo tienen de separación estas especies, entonces puede también predecir que tan diferentes son las mismas.
Figura 3: Relaciones filogenéticas (de parentesco) entre especies de mamíferos de las dos islas hipotéticas: especies más cercanas son más parecidas (Filogenia: Axel Arango; Imágenes: Victoria Novak, Berkeley Illustration, Yago Partal).
Es por esto que, no es de extrañarse que en la actualidad los esfuerzos de conservación le estén prestando cada vez más atención a la diversidad filogenética, ya que esta no sólo nos muestra una dimensión más allá del simple número de especies que habitan un sitio, si no que también nos puede revelar la historia de dichas especies, los servicios ecosistémicos que proveen y la función que llevan acabo en el ecosistema. Y es que si hay que elegir que sitio conservar y proteger, siempre preferimos aquel que tenga la mayor diversidad, aquel que sea más diferente, aquel que vaya, conserve más lo que queremos: la biodiversidad.