Un proyecto que significó la participación de 288 investigadores a lo largo de todo el globo, incluyendo 11 científicos nacionales, estudió los factores ambientales que impulsan la adaptación de las especies que habitan, y hacen vida, en la urbe.
Quizás aún no haya conseguido producir en masa tréboles de cuatro hojas, pero la ciudad ha sido un impulsor fundamental en la evolución de esta modesta hierba tan común en las plazas y jardines de todo el mundo. Así al menos lo corroboraron cientos de investigadores participantes del mayor estudio sobre evolución paralela y adaptación urbana realizado hasta la fecha, y cuyos principales resultados fueron presentados recientemente en la revista Science.
El paper es el primer gran hito del “Proyecto de Evolución Urbana Global” (o GLUE, por sus siglas en inglés), una iniciativa colaborativa creada en 2017 por ecólogos de la Universidad de Toronto que busca, en palabras sencillas, conocer el rol que tienen las ciudades en impulsar, de manera simultánea, adaptaciones en organismos alrededor del mundo.
Para responder a dicha interrogante, 288 investigadores —entre ellos, once especialistas nacionales— fueron convocados para recolectar datos sobre una de las especies más cosmopolitas de la Tierra: el ubicuo trébol blanco (Trifolium repens), presente de forma nativa en Europa y el este de Asia, e introducida en el resto del globo.
Su idea, basada en el supuesto de que distintas ciudades alrededor del mundo presentan, por el hecho de estar construidas para satisfacer las mismas necesidades humanas, condiciones ambientales similares, era determinar si, en respuesta a estas variables, las poblaciones de trébol que habitan en estos ambientes también evolucionaban de forma parecida, en un proceso conocido como “evolución paralela”.
Específicamente, los investigadores estimaron la frecuencia de cianuro de hidrógeno (HCN) presentes en las plantas a lo largo de un gradiente urbano-rural, esto, para cada una de las ciudades que contempló el proyecto. El cianuro de hidrógeno en un potente químico producido por estas plantas, que actúa como una defensa frente a los depredadores además de afectar la tolerancia a otros estresores ambientales como heladas y sequías.
“Estudios previos indican que la producción de HCN por parte del trébol blanco es dependiente del grado de urbanización del ambiente en el cual crecen estas plantas” explica César González, investigador del Centro de Ecología Aplicada y Sustentabilidad, CAPES, y uno de los investigadores chilenos participantes del proyecto. “Interesantemente, la producción de este químico depende de solo dos genes, lo cual facilita su estudio a nivel genómico.”
Luego de un año de muestreo y recolección de datos, los investigadores lograron reunir la impresionante suma de 110.019 plantas de trébol blanco, pertenecientes a más de 6.169 poblaciones repartidas en 160 ciudades de diverso perfil climático. Una titánica tarea cuyas dificultades, en palabras de González, fueron previstas desde el inicio del proyecto.
“Los protocolos de muestreos y laboratorio, así como el manejo y política de datos generados por los equipos participantes, estuvieron muy claros desde el inicio” relata el ecólogo, especialista en ecología urbana. “El proceso de escritura, comentarios y respuesta a revisores fue minuciosamente pensado de forma tal que todos los colaboradores pudieran participar. Este fue un gran desafío para el equipo de la Universidad de Toronto, quienes pensaron muy bien cómo organizar el trabajo desde la concepción de esta gran colaboración a nivel global”.
El mismo González, también académico de la Universidad Adolfo Ibáñez, se integró a este trabajo colectivo cuando el Dr. Liam Revell, anfitrión de González durante una estadía de investigación en Boston, EEUU, le avisará de los intentos del ecólogo Marc Johnson —líder de la iniciativa GLUE— por buscar colaboradores en Chile para un proyecto de evolución urbana. “Conocí a Marc y su familia en su paso por Chile, y no dude ni un minuto en colaborar en su proyecto” nos cuenta. Las ciudades estudiadas en Chile fueron Santiago, Talca, Rancagua, Concepción, Temuco y Punta Arenas, así como los alrededores menos urbanizados de estas ciudades.
Resultados proyectables y replicables
Los primeros hallazgos del Proyecto GLUE confirmaron las sospechas de los investigadores: en el 47% de las ciudades se observaron diferencias en la producción de cianuro de hidrógeno por parte de estas plantas según éstas vivieran en hábitats rurales o urbanos, siendo éstos últimos ambientes donde los tréboles tendían a generar menos de este químico. “La secuenciación de 2.074 genomas completos en 26 de las 160 ciudades confirmó que las clinas (un cambio gradual en la producción de HCN) estaban impulsadas por la selección natural”, relata James S. Santangelo, autor principal del estudio.
Pero, ¿qué significa esto? Para César González, una primera conclusión es que “el proceso de urbanización no solo está generando una pérdida de diversidad a escala global, sino que también está determinando cambios evolutivos en diferentes organismos”. En el caso del trébol, “los datos genéticos indican que esta tendencia es adaptativa, probablemente resultado de menor estrés por sequía y baja presión de herbivoría en los centros de las ciudades”.
De esta forma, los tréboles más “urbanizados” estarían evolucionando hacia variantes que no requieren de grandes cantidades de HCN para protegerse, pues en las ciudades, la amenaza de depredadores, y la presión de fenómenos como la sequía, es menor. Y lo estarían haciendo de forma simultanea alrededor de todo el mundo.
“Nuestros resultados tienen implicaciones generales para comprender cómo afecta el cambio ambiental inducido por actividad humana en la adaptación de una especie muy extendida” comentan los autores. “La evolución paralela es un sello distintivo de la selección natural porque sugiere que la adaptación procede de manera repetible cuando las poblaciones se enfrentan a situaciones similares, y una misión reciente de la ecología ha sido cuantificar como los factores ecológicos y evolutivos interactúan para influir distintas respuestas adaptativos en ambientes similares”.
Para González, estos resultados también entregan información útil para diseñar ciudades más sustentables y adaptadas a los ecosistemas que intervienen: “el cómo diseñamos, construimos y/o intervenimos nuestras ciudades debería tener en consideración estos hallazgos, no solo por el impacto que tiene la urbanización en otros organismos, sino también por las potenciales implicancias para el bienestar de sociedades humanas cada vez más urbanizadas”.
“Si la adaptación a los ambientes urbanos es común, como sugieren estos hallazgos, esto podría tener múltiples efectos en las poblaciones y los ecosistemas. Este conocimiento podría ayudar a conservar algunas de las especies más vulnerables del planeta, mitigar los impactos de plagas, mejorar el bienestar humano, y contribuir a entender procesos eco-evolutivos fundamentales”, concluye el estudio.
De aquí en más, los planes del proyecto GLUE son seguir generando conocimiento sobre las distintas formas en que las ciudades empujan la evolución, y no sólo la ecología, de las especies que albergan. Este primer paso, mencionan, es más que prometedor: “nuestro estudio subraya el poder de usar ambientes urbanos replicables globalmente para comprender la presencia, causas y consecuencias de la evolución paralela”.
“Se ha generado una enorme cantidad de datos”, complementa César González, “y actualmente se están proponiendo y desarrollando investigaciones en temáticas asociadas a genómica de las invasiones biológicas, señales de presión de selección en el genoma como consecuencia del proceso de urbanización y sobre la importancia de fomentar la colaboración de equipos de investigación a nivel global para responder preguntas que a nivel de investigación individual serían imposibles de abordar”.
Texto: Comunicaciones CAPES