Efecto mariposa en el ecosistema: una sola variante de un gen influye en el riesgo de extinci¨®n de una comunidad

En un sistema, una peque?a perturbaci¨®n inicial, mediante un proceso de amplificaci¨®n, podr¨¢ generar un efecto considerablemente grande a corto o medio plazo. Este concepto de la teor¨ªa del caos y bautizado como efecto mariposa, se puede aplicar a los ecosistemas. Una investigaci¨®n liderada por Matt Barbour, de la Universidad de Z¨²rich (Suiza), y publicado en Science, lo ha demostrado: la presencia en una planta de solo un determinado alelo (cada una de las formas alternativas que puede tener un mismo gen) puede afectar a ...

En un sistema, una peque?a perturbaci¨®n inicial, mediante un proceso de amplificaci¨®n, podr¨¢ generar un efecto considerablemente grande a corto o medio plazo. Este concepto de la teor¨ªa del caos y bautizado como efecto mariposa, se puede aplicar a los ecosistemas. Una investigaci¨®n liderada por Matt Barbour, de la Universidad de Z¨²rich (Suiza), y publicado en Science, lo ha demostrado: la presencia en una planta de solo un determinado alelo (cada una de las formas alternativas que puede tener un mismo gen) puede afectar a la persistencia de especies que interact¨²an indirectamente en una red tr¨®fica y, seg¨²n el estudio, ¡°generar consecuencias de gran alcance en el funcionamiento de los ecosistemas terrestres¡± hasta influir en el riesgo de extinci¨®n o colapso de una comunidad.

Un alelo es una variante de c¨®mo se expresa un gen que regula condiciones hereditarias. En un guisante, un alelo puede determinar su color verde y otro, que sea amarillo. La investigaci¨®n de Barbour se ha fijado en la diversidad natural de alelos en tres genes involucrados en la defensa qu¨ªmica de la Arabidopsis thaliana, una planta presente en los cinco continentes y muy utilizada en experimentaci¨®n gen¨¦tica. La investigaci¨®n ha determinado que, mientras que dos de estos genes (MAM1 y GSOH) no tuvieron efectos claros, la sustituci¨®n del alelo funcional en el gen AOP2 por el alelo no funcional redujo la tasa de extinci¨®n de los insectos asociados (¨¢fidos o pulgones y parasitoides) en casi un 30%.

Mientras que la mayor¨ªa de los estudios se centran en c¨®mo la informaci¨®n gen¨¦tica determina la aptitud de un organismo, este trabajo ha abierto una nueva v¨ªa para el estudio de c¨®mo un determinado gen de una especie influye en la persistencia de la interacci¨®n entre especies en una comunidad ecol¨®gica. Es un paso muy relevante porque, seg¨²n la investigaci¨®n, se demuestran los ¡°efectos en cascada que causan cambios abruptos y catastr¨®ficos en la estructura y funci¨®n de la red tr¨®fica¡±. El estudio prueba el potencial de la integraci¨®n de herramientas de an¨¢lisis de redes gen¨¦ticas y ecol¨®gica para predecir las consecuencias del cambio de un solo alelo en la persistencia de la biodiversidad.

Jordi Bascompte, coautor del estudio y ¨²ltimo premio Ram¨®n Margalef de ecolog¨ªa, destaca que el sistema experimental es ¡°representativo de la mayor¨ªa de redes tr¨®ficas de la naturaleza dada la omnipresencia de insectos herb¨ªvoros y sus parasitoides¡±. ¡°Se demuestra que la diversidad gen¨¦tica hace la red tr¨®fica m¨¢s estable y que este efecto puede estar mediado por el alelo particular de un gen que tenga una planta¡±.

Los estudios convencionales se centran en la selecci¨®n gen¨¦tica de plantas que sean m¨¢s resistentes a determinados herb¨ªvoros. Pero este estudio va m¨¢s all¨¢. ¡°La importancia de este trabajo¡±, a?ade Bascompte, ¡°es que representa una de las pocas evidencias experimentales de como un determinado gen afecta a comunidades ecol¨®gicas enteras; supone un puente entre la escala molecular y la escala ecol¨®gica y, por tanto, ayuda a entender mejor los efectos de la p¨¦rdida de diversidad gen¨¦tica¡±.

Barbour explica el efecto en cascada: ¡°Aquellas plantas que poseen el alelo espec¨ªfico generan una cadena tr¨®fica m¨¢s persistente mediante el incremento de la tasa de crecimiento tanto de la planta como de sus herb¨ªvoros, lo que tambi¨¦n favorece al parasitoide¡±. ¡°La clave¡±, a?ade Bascompte, ¡°no es analizar un efecto determinado sobre una determinada especie de insecto, sino en considerar efectos que pueden escalar a la comunidad entera, es decir, que condicionan la biodiversidad y como esta responder¨¢ a las influencias antropog¨¦nicas¡±.

La variaci¨®n gen¨¦tica es el combustible para la evoluci¨®n

Patrik Nosil y Zach Gompert, bi¨®logos

Se conoc¨ªa que la variabilidad gen¨¦tica termina afectando a una comunidad ecol¨®gica. El estudio es relevante porque han encontrado, seg¨²n Bascompte, ¡°un mecanismo exacto causal, el gen espec¨ªfico, el interruptor gen¨¦tico capaz de explicar las diferencias no solo en la planta, sino en una comunidad entera, donde se puede registrar una alteraci¨®n enorme¡±.

El hallazgo de este mecanismo espec¨ªfico tiene implicaciones fundamentales en el estudio de la ecolog¨ªa. ¡°Por un lado¡±, seg¨²n explica el bi¨®logo catal¨¢n, ¡°el resultado nos dice que perder diversidad gen¨¦tica puede ser mucho peor de lo que pens¨¢bamos, porque afecta una cuesti¨®n de la que nadie hab¨ªa hablado, como la estabilidad de las comunidades ecol¨®gicas. Pero, por otro lado, nos aporta oportunidades para trabajos de restauraci¨®n porque ahora sabemos que seleccionar especies con un determinado alelo generar¨ªa una comunidad m¨¢s robusta. Podr¨ªa ser ¨²til para restaurar h¨¢bitats degradados por la acci¨®n del ser humano¡±. ¡°La investigaci¨®n del impacto de variantes gen¨¦ticas espec¨ªficas¡±, concluye el estudio, ¡°tiene el potencial de transformar la forma en que actuamos para conservar diversidad gen¨¦tica y de especies en un mundo cambiante¡±.

Patrik Nosil y Zach Gompert, de las universidades de Montpelier y Utah, respectivamente, destacan en un comentario recogido tambi¨¦n en Science que el estudio ¡°demuestra que un gen que afecta la resistencia de una planta frente a los herb¨ªvoros tambi¨¦n influye en la persistencia de la red alimentaria a trav¨¦s del efecto del gen sobre el crecimiento de las plantas¡±. Ambos bi¨®logos, ajenos a la investigaci¨®n liderada por Barbour, creen que ¡°los estudios posteriores de la selecci¨®n natural en la naturaleza pueden ayudar a comprender c¨®mo se pueden mantener las variaciones de los genes clave¡±.

En este sentido, los dos cient¨ªficos destacan c¨®mo la investigaci¨®n prueba que solo un gen ¡°influye en el riesgo de extinci¨®n y colapso de la comunidad en general en el ecosistema experimental¡±, un aspecto que consideran fundamental porque, seg¨²n explican, ¡°la variaci¨®n gen¨¦tica es el combustible para la evoluci¨®n¡±.

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