DE ESCARABAJOS, COLORES, ADN Y EVOLUCIÓN
Por: Jorge González Astorga 1, Janet Nolasco Soto 1 y Mario Favila Castillo 2
1 Red de Biología Evolutiva, Instituto de Ecología A.C.
2 Red de Ecoetología, Instituto de Ecología A.C.
La biodiversidad abarca las diferentes formas de vida del planeta y sus interacciones, desde las insignificantes bacterias hasta los enormes mamíferos, pasando por los insectos y en especial los escarabajos, que según los científicos son el grupo de animales con mayor riqueza de especies. Para conocer esta inmensidad de formas de vida, el naturalista sueco Carlos Linneo en 1758 propuso un sistema natural de clasificación para nombrar, determinar e identificar todo lo vivo, a partir del estudio de características morfológicas, con lo que estableció diferentes niveles jerárquicos que agrupan lo que él llamó: especies, géneros, familias, órdenes, clases, fílums en animales y divisiones en plantas. Es decir, hay sólo una especie, pero varias especies pueden pertenecer a un mismo género y así sucesivamente. En muchas plantas y animales existen especies que son morfológicamente similares y que han sido clasificadas como una sola especie (especie críptica), pero realmente son dos o más. Actualmente la aplicación de herramientas moleculares (ADN) posibilita identificar especies crípticas, que son genéticamente diferentes, pero morfológicamente indistinguibles.
Figura 1. A) Pareja de Canthon cyanellus rodando una bola de excremento. Foto: Alfonso Díaz Rojas; B) Mapa de la distribución de C. cyanellus en América (www.gbif.org); C) Una de las variaciones de coloración de C. cyanellus en Colombia. Foto: Janet Nolasco Soto.
Ejemplos de especies crípticas se pueden encontrar en los escarabajos, que son un grupo de insectos cuyo origen data del Pérmico (hace 290 millones de años), de los que hay cerca de 400,000 especies descritas. En nuestro trabajo utilizamos a Canthon cyanellus, un escarabajo que pertenece a la familia Scarabaeidae y a la subfamilia Scarabaeinae, y que son conocidos como escarabajos rodadores del estiércol, o más comúnmente, como ¡rodacacas! C. cyanellus no es precisamente un escarabajo coprófago, se alimenta de cadáveres de vertebrados pequeños como ranas, lagartijas, ratones, entre otros. Esta especie se distribuye en los bosques tropicales y subtropicales de América (Figuras 1A, 1B y 1C). En México sus poblaciones presentan organismos con colores que van desde un verde uniforme brillante o metálico a un color azul (Figura 2). En las poblaciones de la vertiente del Pacífico, los escarabajos son de color verde metálico típico de las poblaciones del sur de Veracruz. En tanto que, en Tapachula, Chiapas los escarabajos pueden ir de un color anaranjado-rojizo a completamente verde metálico. Basándose en la variación de color se han descrito al menos tres subespecies de esta especie, debido a la poca o nula variación de otros atributos morfológicos que permitieran diferenciar claramente dichas subespecies, o bien posibles especies.
Figura 2. Coloración de ejemplares de Canthon cyanellus de algunas localidades en México. Fotos tomadas de Nolasco-Soto et al. 2017. Mol. Phylogenet. Evol. 109: 180–190.
Como antecedente, cabe destacar que el comportamiento del reconocimiento sexual (comportamiento animal donde un macho busca aparearse con una hembra) en C. cyanellus ha sido estudiado en poblaciones del Golfo de México. El estudio demostró problemas de reconocimiento entre hembras y machos provenientes de diferentes poblaciones, separadas por una distancia de más de 600 km, a lo largo de la planicie costera del Golfo de México. Esto hizo pensar que sus poblaciones están diferenciándose, poniendo en duda que se trate de una sola especie con tres subespecies. En este contexto, hace tres años realizamos un estudio para conocer si las poblaciones de C. cyanellus siguen manteniendo su identidad como especie. Para ello estudiamos la diversidad genética mediante secuencias de ADN de algunas poblaciones en México. Posteriormente analizamos la morfología de la genitalia masculina o edeago (órgano reproductor) que en escarabajos de este género ha tenido gran valor taxonómico para separar especies o subespecies próximas (Figura 3). Los resultados con ambas herramientas, la molecular y la morfológica, se compararon con su clasificación taxonómica.
Figura 3. A) Edeago de Canthon cyanellus en vista lateral; B) Edeago en vista dorsal. Fotos: Janet Nolasco Soto.
Los resultados de diversidad genética indican que las poblaciones de C. cyanellus en México están genéticamente estructuradas, es decir; diferenciadas en al menos siete especies que no se corresponden con su taxonomía. Los datos genéticos también indican que la diferenciación de estas especies ocurrió durante el Pleistoceno (entre 1,6 millones de años y 900,000 años). Eventos históricos que se pueden asociar con la separación de algunas de estas especies son: 1) la actividad geológica y volcánica que ocurrió al este del Eje Volcánico Transversal durante el Plioceno-Pleistoceno y 2) la contracción y la expansión de los bosques tropicales asociados a los cambios de temperaturas ocurridas durante el Pleistoceno. La fragmentación de nuestros bosques puede influir en la diferenciación actual de las poblaciones de C. cyanellus.
La variación morfológica del edeago, a diferencia de los resultados con secuencias de ADN, no se estructuró geográficamente ni por población ni por grupos de poblaciones geográficamente cercanas. Esta variación morfológica no se corresponde con la taxonomía de C. cyanellus. Específicamente esto indica que: 1) la variación morfológica del edeago dentro y entre poblaciones no permite separar especies o subespecies muy próximas, y 2) en este complejo de especies (grupo de especies estrechamente relacionadas) con diversificación reciente, la diferenciación en la morfología del edeago ha ocurrido con poco cambio durante la formación de especies (especiación).
La diversidad críptica revelada en el estudio representa un paso importante para comprender mejor la taxonomía de este complejo de especies. El estudio abre nuevas líneas de investigación para comprender: 1) el efecto diferencial de la selección natural, selección sexual, deriva génica y migración, que han determinado la evolución de la genitalia del macho y también 2) los mecanismos de aislamiento reproductivo, que impiden que los miembros de dos especies o poblaciones diferentes puedan cruzarse y dejar descendencia.
Pies de figuras
Figura 1. Figura 1. A) Pareja de Canthon cyanellus rodando una bola de excremento. Foto: Alfonso Díaz Rojas; B) Mapa de la distribución de C. cyanellus en América (www.gbif.org); C)Una de las variaciones de coloración de C. cyanellus en Colombia. Foto: Janet Nolasco Soto.
Figura 2. Coloración de ejemplares de Canthon cyanellus de algunas localidades en México. Fotos tomadas de Nolasco-Soto et al. 2017. Mol. Phylogenet. Evol. 109: 180–190.
Figura 3. A) Edeago de Canthon cyanellus en vista lateral; B) Edeago en vista dorsal. Fotos: Janet Nolasco Soto.
Figura 4. (slider). Pareja de Canthon cyanellus rodando. Foto: Alfonso Díaz Rojas.