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CAPES estrena afiche que muestra los superpoderes del churrete costero

El pasado miércoles 11 de enero, en la sala Bordemar de la Casa de la Cultura de Algarrobo, se llevó a cabo el lanzamiento del afiche infográfico “Churrete Costero: degustador de agua salada”, producto gráfico que resume parte de la investigación en esta ave que ha desarrollado el profesor Pablo Sabat, académico de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile e investigador en el Centro de Ecología Aplicada y Sustentabilidad, CAPES.

El Cinclodes nigrofumosus, o churrete costero, es un ave endémica de nuestro territorio que vive en el litoral entre Arica y Valdivia. A pesar de no ser un ave playera y no tener las adecuaciones físicas para consumir agua y animales marinos, el churrete costero se las ha arreglado para habitar en este salado ecosistema. ¿Cómo lo hace? Es la pregunta que ha estado investigando Pablo Sabat y su equipo y que expuso en una jornada de comunicación de la ciencia en la Región de Valparaíso durante enero de 2023.

La actividad contó con el apoyo del Departamento de Medio Ambiente de la Municipalidad de Algarrobo, a través de su directora Daniela Yáñez y tuvo un gran marco de público interesado en conocer un poco más sobre el Cinclodes nigrofumosus. Ellos y ellas tuvieron la oportunidad de escuchar charlas breves sobre este paseriforme, la avifauna de Algarrobo y el proceso de creación de un afiche infográfico y luego participaron de una jornada de observación de aves en el humedal San Jerónimo de Algarrobo.

En primer lugar, el profesor Sabat expuso acerca de este particular “pajarito”, como se les nombra comúnmente a los paseriformes, que posee una capacidad asombrosa: es un ave terrestre que habita en la zona costera, sin contar con las adaptaciones especializadas, como por ejemplo la glándula de la sal, de las aves marinas para vivir y nutrirse de especies con alto contenido salino. Pablo Sabat explicó que una de sus estrategias para lograrlo es su “súper riñón”, que es más grande y contiene más conos medulares, unas estructuras que permiten concentrar la orina y eliminar el exceso de sal de su sangre.

También comentó sobre la metodología empleada en la investigación, que  corresponde al proyecto Fondecyt Regular N° 1200386 “The cost of hydration: Physiological and environmental determinants of producing metabolic water in passerines along an aridity gradient in a coastal desert” (“El costo de la hidratación: Determinantes fisiológicos y ambientales de la producción de agua metabólica en paseriformes a lo largo de un gradiente de aridez en el desierto costero”), y que mide el presupuesto hídrico de los animales, determinando los porcentajes de agua metabólica (la producida al interior de las células del organismo) y de agua ingerida de estos pájaros, cuya proporción cambia según la latitud y la altitud a la que viven los churretes.

Acerca de la importancia de involucrar a la comunidad en la comunicación de los resultados de las investigaciones científicas, el ecofisiólogo afirma que “la comunicación científica es uno de los aspectos más gratificantes del quehacer de un investigador. Estas actividades permiten a la sociedad acceder a los avances y descubrimientos científicos, de una manera directa y de primera mano, generando un compromiso y potenciando el interés del público por nuestro entorno.  En el caso de nuestra disciplina, estas actividades permiten a la sociedad y especialmente a las comunidades locales, conocer algunos aspectos únicos de nuestra biodiversidad generando conciencia acerca de la necesidad de su cuidado  y protección”.   

Posteriormente, Isaac Peña Villalobos, investigador postdoctoral en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile, presentó la charla “Avifauna de los ecosistemas de Algarrobo”, en que describió los ambientes naturales que rodean la zona realizando un repaso de cómo ha cambiado el paisaje desde el siglo XIX. Peña puso un énfasis especial en las aves que viven allí o que usan los humedales casi como verdaderas “estaciones de servicio”, para descansar y abastecerse durante sus largos viajes migratorios, relevando la necesidad de conservar y proteger estos parajes.

Ante la pregunta de por qué es necesario que la comunidad conozca los ecosistemas que los rodean y la fauna que los habita, el biólogo y doctor en Ciencias señala que “el conocer la biodiversidad que nos rodea, permite identificar los elementos que conforman el paisaje que habitamos. Luego, si este conocimiento se enmarca en las particularidades de las especies, su historia, funciones y relaciones, se puede alcanzar una valoración en múltiples dimensiones («esa ave dispersa semillas», «esa especie controla roedores», «ese árbol sólo existe en Chile», etc.), que en última instancia podría tributar a la concientización y al desarrollo de acciones de conservación y el cuidado del ambiente”.

La sección expositiva finalizó con Francisca Veas, ilustradora científica y profesora de diseño, quien nos explicó cómo fue el proceso de realización del afiche infográfico sobre el churrete costero, el trabajo interdisciplinario entre ciencia, comunicación y diseño para llegar a una pieza gráfica que pueda ser entendida y apreciada por todos y todas y que los asistentes pudieron llevarse a su hogar.

Acerca de este proyecto, Francisca comentó que “el trabajo multidisciplinario, se aborda a través de las etapas de intercambio de saberes entre comunicaciones, ciencia y arte. El proceso conlleva comunicación entre científico, periodistas y artista. El científico en este caso, manifiesta y nos muestra su investigación, para que luego periodistas (o editores) generen un texto acorde a un lenguaje más universal y breve que la ilustración representará. La extensión de los textos es previamente acordada. En esta etapa -en paralelo-, se lleva a cabo la generación de imágenes, la que tiene un rol clave ya que permite también, una reedición de los textos, ya que éstas comunican de forma paralela al texto o son un complemento a este. Así se logra un dispositivo multidisciplinar de comunicación de ciencias”.

Finalmente, los participantes se dirigieron caminando hacia el humedal San Jerónimo para observar, guiados por Isaac Peña y acompañados por Felipe Celedón de la Fundación Kennedy, algunas de las aves que habitan este ecosistema, como la tagua, el pato rana pico delgado, el pato yeco, el pelícano, el cisne coscoroba, el trile, el queltehue, la gaviota y la golondrina.

Una experiencia que disfrutaron personas de todas las edades, vecinos y turistas de Algarrobo, que pudieron conocer, de primera mano, los resultados de una investigación de científicos chilenos sobre un ave endémica de este territorio y sus cualidades únicas, que la hacen un modelo de estudio para revisar las adaptaciones que están desarrollando algunos animales para vivir en un mundo cada vez más árido y con temperaturas en aumento, en el contexto del cambio climático global.

Texto: Comunicaciones CAPES

Francisco Bozinovic Kuscevic (1959-2023)

Créditos: El Mercurio

Francisco Bozinovic Kuscevic, académico de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Pontificia Universidad Católica de Chile, Premio Nacional de Ciencias Naturales 2020, y subdirector del Centro de Ecología Aplicada y Sustentabilidad, CAPES, ha fallecido la madrugada de este domingo 1 de enero, producto de un cáncer, a la edad de 63 años.

El Dr. Bozinovic fue un destacado biólogo y ecólogo, reconocido tanto en Chile como en el extranjero. Nacido en Punta Arenas el 6 de junio de 1959, y nieto de inmigrantes serbio-croatas (ex yugoslavos), arribó a Santiago en 1978 para cursar sus estudios de Ciencias, con mención en Biología, en la Universidad de Chile. 

Interesado desde temprano en estudiar los múltiples aspectos teóricos y experimentales de la biología animal comparativa y las complejidades de la diversidad biológica en todos sus niveles de organización, concluyó sus estudios formales en 1988, al recibir su doctorado en la misma universidad, como parte del equipo de investigación del Prof. Mario Rosenmann.

El Dr. Bozinovic fue académico de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Pontificia Universidad Católica entre 1996 y 2022.

Durante sus años en la Casa de Bello comenzó su amor por una de las especies que marcarían su trayectoria científica y académica, el monito del monte, un mamífero marsupial endémico de los bosques templados del sur de Chile. En 2016, una nueva especie de este género fue bautizada en su honor por la revista Journal of Mammalogy: el Dromiciops bozinovici o “Monito del monte de Pancho”.

Con más de 30 años de trayectoria en el campo de la biología evolutiva, el Dr. Bozinovic se destacó por haber iniciado y desarrollado un nuevo paradigma científico al interior de este campo, conocido hoy como Biología Integrativa. Éste innovador enfoque reúne saberes de la fisiología, el medio ambiente y la biogeografía para un mejor entendimiento de las estructuras y comportamientos inherentes de los organismos vivos y la interacción con sus entornos.

En palabras de Francisco, esta nueva disciplina no mira la biología por partes, “sino como un conjunto. Para efectos operacionales, solemos dividirla en bioquímica, biología celular, molecular, fisiológica, del desarrollo, de poblaciones o de comunidades. Pero la idea es tener la concepción de que los organismos son un organismo completo que interactúa con el ambiente, que no es separable.”

Francisco Bozinovic, junto al entonces ministro de Ciencias, Andrés Couve, durante la ceremonia de entrega del Premio Nacional de Ciencias 2020, en el MIM.

En un comunicado emitido por la Facultad de Ciencias Biológicas UC, el decano de la institución, Dr. Juan Correa, expresó sentir “pesar de saber que este desenlace llegaría. Aún no logro asimilar que el momento llegó y que Pancho no estará en cuerpo con nosotros. Como amigo y como Decano, he estado acompañando día a día a Pancho y su familia y les he transmitido todo el cariño que muchos le han enviado. Por ahora, sólo nos queda acompañarlos en el dolor y ofrecerles el cariño y acogida que Pancho siempre nos entregó”.

El Prof. Bozinovic es autor y co-autor de más de 350 artículos científicos en revistas de corriente principal, como Nature, Proceedings of the National Academy of Sciences y Ecology Letters, y cerca de 20 libros y capítulos de libros, entre los que se encuentra la primera publicación de su especialidad escrita en español, “Fisiología Ecológica & Evolutiva: Teoría y Casos de Estudio en Animales”.

A estos títulos, también se suma su trabajo en el campo de la divulgación científica, especialmente dedicado a la alfabetización de la ciencia en públicos infantiles y adolescentes con libros como “Ecopreguntas para niños curiosos” y “Biodiversidad para jóvenes diversos”.

Además de su vasta producción científica, el Prof. Bozinovic ha formado a incontables generaciones de biólogos y fisiólogos evolutivos, haciendo verdadera escuela en el área de la biología integrativa. De hecho, los 30 magísteres y doctorados formados directamente bajo el alero del investigador han generado a su vez a otros 40 investigadores, y éstos últimos a otros 10 “bisnietos académicos”, como Bozinovic gustaba en llamarles, a la fecha.

Entre sus principales galardones, está el haber recibido en el año 2020 el Premio Nacional de Ciencias Naturales, convirtiéndose en el científico número 15 en recibir este reconocimiento. En dicha oportunidad, el investigador habló de la importancia del trabajo colaborativo que siempre lo caracterizó: “Es un tremendo honor y reconocimiento de mi país, no solo a mi, sino a las personas que trabajan y han trabajado conmigo: alumnos, colegas, ayudantes”.

Dicho premio, entregado oficialmente en 2021 a causa de las restricciones asociadas a la pandemia, fue el pináculo de una serie de distinciones recibidas por Bozinovic a lo largo de su carrera, tales como su ingreso como miembro a la Academia Chilena de Ciencias (2006); la Medalla al Método Científico y Cultural de la Sociedad Croata de Magallanes (2006); el Premio Scopus a la Producción Científica (2008); el “Premio Patricio Sánchez” otorgado por la Sociedad de Ecología de Chile (2010); la beca Fellow de John Simon Guggenheim (2010); el reconocimiento de la John Wiley & Sons Library por uno de los cinco artículos más citados de 2016 y 2017 (2017); su adhesión a la Latin American Academy of Science (2019), y la distinción Profesor Honoris Causa de la Universidad Austral de Chile (2019).

Fue en esta última ceremonia de investidura, celebrada este año, cuando uno de sus antiguos alumnos y más estrechos colaboradores, el Dr. Roberto Néspolo, dijo de su mentor: “El Dr. Bozinovic pudo haber desarrollado una carrera exitosa en centros y universidades en el extranjero. Sin embargo, escogió desarrollar su quehacer en el país, formando una escuela y nuevos científicos. Actualmente la escuela de pensamiento de Francisco es un área activa de investigación que ha ganado importancia en la era del cambio global”.

Francisco junto a sus dos hijas, Emma y Catalina.

Por su parte, la coordinadora del área de Vinculación y Transferencia de CAPES, Dra. Francisca Boher, quien también se formó bajo el alero de Bozinovic, resumió el legado del investigador y la experiencia de haberlo conocido: “El aporte de Pancho en su disciplina es gigante. En su laboratorio, el cual fue mi lugar de trabajo por 10 años, no solo me formé como investigadora, sino también hice grandes amigos. Amigos que atesoro y que compartimos un vínculo fuerte y común. La red de amigos, estudiantes, científicos y científicas que Pancho formó y que actualmente trabajan y generan aportes importantes en diversos ámbitos, es a su vez una red de cariño, de relaciones personales y es Pancho un común denominador, una energía de activación que echó andar una máquina que no hace sino crecer y robustecerse. El legado que dejó Pancho en mí, no es solo académico sino también personal”.

Recientemente, el Dr. Bozinovic se desempeñaba como académico del Departamento de Ecología de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Católica de Chile (donde ingresó en condición de profesor asociado en 1996, y del que también había sido su director), y como subdirector e investigador principal del Centro de Ecología Aplicada y Sustentabilidad, CAPES UC.

Justamente el director de CAPES, Fabián Jaksic, Premio Nacional de Ciencias Naturales y uno de sus más grandes amigos, le dedicó unas sentidas palabras desde Estados Unidos, lugar donde se encontraba al recibir la noticia: «Era un hombre sin dobleces y un alma noble. Ya lo echo mucho de menos y voy a dedicar mis mejores esfuerzos para resaltar su aporte generoso no solo a la ciencia sino a la humanidad. No solo por su formación de discípulos leales sino por su creación de amistades sinceras y eternas. Adiós mi querido Pancho: te has ido, pero no serás olvidado».

En otra de sus más apreciadas vetas, el biólogo integrativo ha sido un promotor activo de una ciencia y sociedades más inclusivas y conscientes de la diversidad de funciones presentes tanto en la naturaleza, como en nuestras comunidades humanas. Es en esta línea que impulsó y gestionó la creación del Centro Multidisciplinario UC – Síndrome de Down, del que fue subdirector hasta su muerte. La misión del centro es entregar investigación acerca de este síndrome y apoyo a las personas que viven con él, así como a sus familias.

El rector de la Universidad Católica, Ignacio Sánchez, también tuvo palabras de agradecimiento y aprecio por la figura de Francisco: “El Prof. Bozinovic es un referente en las ciencias biológicas y en la ecología, con más de 40 años dedicados a la comprensión del desarrollo animal y la interacción entre los animales y el medio ambiente. Ha dejado una huella imborrable en nuestra universidad y en la ciencia nacional y también mundial, con hallazgos y con publicaciones de calidad realmente superior. Junto a eso, en los últimos años, desarrolló en conjunto con la Dra. Macarena Lizama un aporte muy sustantivo que ha permitido que cientos de familias con niños y jóvenes con síndrome de Down hayan podido adaptarse mucho mejor a la sociedad, y nuestra sociedad adaptarse a la realidad de la gran belleza y enorme aprendizaje que nos entregan estos niños y jóvenes. La universidad ha tenido un aporte en Francisco que va a durar para siempre, porque su influencia en otras personas va a quedar como testimonio de su contribución académica. Estamos muy conmocionados con su partida, pero a la vez estamos muy agradecidos por todo lo que nos ha entregado”.

En más de una oportunidad el Dr. Bozinovic expresó que su meta última es “lograr una sociedad que responda positivamente a la diversidad entre las personas y a las diferencias individuales, siendo esta diversidad una oportunidad para vivir en un mundo mejor y sin barreras”.

El Dr. Bozinovic será velado desde este domingo en el cementerio Parque del Recuerdo, ubicado en la comuna de Huechuraba, mientras que su responso se celebrará este lunes 2 de enero, a las 13:00 hrs., en estas mismas dependencias. A Francisco le sobrevive su esposa, María José Fondón y sus dos hijas Emma y Catalina, a quienes, a nombre de todo CAPES, enviamos nuestras sinceras condolencias y más fraternos saludos en estos difíciles momentos.

El Prof. Bozinovic durante la entrega de la distinción de Doctor Honoris Causa en la U. Austral de Chile.

Texto: Comunicaciones CAPES

El delicado equilibrio hídrico de las aves en un mundo que se calienta

Un equipo internacional de investigadores, encabezado por el chileno Pablo Sabat, usó por primera vez un método mínimamente invasivo para determinar el tipo de agua que están utilizando especies de aves paseriformes, pudiendo comprender cómo estas y otras aves mantienen su equilibrio hídrico en tiempos donde el agua escasea y las temperaturas suben.

El cambio climático, de la mano del aumento de las temperaturas en todo el planeta y la persistencia de las sequías en países como Chile, está produciendo cambios ecológicos que afectan muchos procesos metabólicos y funcionales de animales terrestres. Por este motivo, es relevante entender los mecanismos fisiológicos que usan los animales para mantener su equilibrio hídrico, el que depende de la interacción entre el entorno físico, la fisiología y la conducta de las especies para conservar el agua.

Las aves son animales con altas tasas metabólicas, y aquellas de hábitos diurnos son especialmente susceptibles a los aumentos de la temperatura y la aridez, por lo que comprender mejor los factores ambientales que influyen en su equilibrio hídrico es un tema importante de investigación. Estudios recientes señalan que las temperaturas cálidas y la menor disponibilidad de agua dulce afectan aspectos clave de la fisiología aviar, como el gasto de energía, la masa corporal, la tolerancia térmica y la pérdida de agua por evaporación, y junto con inducir estos cambios fisiológicos, el estrés térmico e hídrico también puede afectar el comportamiento, la distribución de especies y su condición física.

Para comprender mejor estos cambios, un grupo de eco-fisiólogos está trabajando en identificar los rasgos fisiológicos y las condiciones ecológicas que influyen en la dependencia de una especie al agua metabólica, con el objetivo de crear modelos fisiológicos precisos que puedan evaluar la capacidad de éstas para adaptarse a las perturbaciones ambientales y la disponibilidad de agua.

Pocas investigaciones han examinado la variación en las fuentes de agua que utilizan los animales para mantener el equilibrio hídrico, y aún menos se han centrado en el papel del agua metabólica, debido fundamentalmente a limitaciones metodológicas. Pero el equipo internacional encabezado por el Dr. Pablo Sabat, académico de la Universidad de Chile e investigador CAPES, propone un nuevo método, que mide la composición isotópica de oxígeno triple desde una sola muestra de sangre, con el fin de estimar la contribución del agua metabólica a la reserva de agua corporal de tres especies de paseriformes. Su metodología y resultados fueron publicados en un artículo en la Revista Frontiers in Physiology.

Churrete costero (Cinclodes nigrofumosus). Créditos: Pablo Sabat.

Agua para sobrevivir en tiempos de escasez

Para entender cómo es que las aves obtienen agua y cómo se compone su presupuesto hídrico, tenemos que conocer los conceptos de agua metabólica y agua preformada. “El agua metabólica es el agua que se produce al oxidar los nutrientes en las células de todos los tejidos en el proceso de respiración celular. Básicamente, al combinar compuestos orgánicos como un azúcar con oxígeno se libera anhídrido carbónico, más agua”, explica Sabat, “el agua preformada es el agua que un animal obtiene de la dieta o la bebe en forma de agua libre”.

El presupuesto de agua en animales terrestres es crítico para los procesos celulares, que se producen en condiciones más o menos estrechas de concentraciones de solutos (iones, moléculas orgánicas), por lo que todos los animales deben balancear la entrada de agua con las pérdidas, para evitar la deshidratación y el compromiso de procesos fisiológicos. “De esta manera, comprender los mecanismos fisiológicos para mantener el equilibrio hídrico es cada vez más importante a medida que aumentan las temperaturas y las sequías se vuelven más frecuentes e intensas”, enfatiza en investigador.

Para no depender sólo del agua preformada que pueda haber disponible, algunos animales son capaces de producir suficiente agua mediante el metabolismo celular. Sabat menciona que “existen algunos ejemplos en roedores en que el agua metabólica es crucial en la mantención del balance hídrico, pero en aves esta información es escasa, sobre todo en situaciones naturales en el campo”.

Chincol (Zonotrichia capensis). Créditos: Andrés Bertens.

En el caso de las aves, sí se sabe que cuando son expuestas a altas temperaturas, para evitar el sobrecalentamiento o hipertermia y mantener una temperatura adecuada, además de buscar microclimas fríos, también pueden evaporar agua a través de la piel y realizar jadeo o panting, lo que les permite perder calor evaporando el agua corporal y mantenerse frías. “De no haber agua, este mecanismo de control de temperatura se compromete y/o se pueden deshidratar fácilmente. Esto es particularmente importante en aves pequeñas en las que la tasa de evaporación es relativamente mayor que en aves grandes. En definitiva, en un mundo que se calienta y se seca día a día, el presupuesto hídrico es de vital importancia para las aves y si pueden «echar mano» o «echar ala» a alguna fuente extra de agua (aunque sea metabólica) ¡bienvenido!”, apunta el ecofisiólogo.

Isótopos estables: el nuevo método

Una de las principales limitaciones para lograr medir la contribución del agua metabólica a la reserva de agua corporal de las aves, es que el método convencional requiere el uso de trazadores inyectados, y se necesitan múltiples capturas del mismo individuo durante períodos cortos de tiempo.

El nuevo modelo implementado por los investigadores es una técnica mínimamente invasiva que necesita sólo 0.1 Ml. de plasma del ave. Un pinchazo en un ala basta para obtenerlo. El modelo se basa en el análisis isotópico de los átomos de oxígeno del agua preformada, que, en el caso de las aves en su hábitat, proviene de las precipitaciones y del oxígeno atmosférico que es usado para oxidar los nutrientes y producir agua metabólica. Estas dos fuentes de átomos de oxígeno poseen marcas distintivas y muy constantes de la combinación de los tres isótopos estables del oxígeno: 16O, 17O y 18O.

“De esta manera”, sostiene Pablo Sabat, “utilizando la marca isotópica de esa combinación (que se expresa Δ’17O) en el agua corporal, se puede establecer qué proporción de ese oxígeno proviene de las dos fuentes potenciales (es decir, agua preformada o metabólica) y así establecer el porcentaje de agua corporal que proviene de esas dos fuentes. A su vez, y debido a que la producción neta del agua metabólica depende obviamente de la tasa metabólica del individuo, podemos inferir también cómo son las tasas de gasto de energía en la naturaleza en una ventana temporal de varios días a semanas, dependiendo de la especie analizada”.

Churrete chico (Cinclodes oustaleti). Créditos: Cristián Pinto.

Churretes y chincoles

El estudio evaluó los efectos de los cambios en la tasa metabólica y la ingesta de agua en los valores de la marca isotópica de los tres isotopos estables de oxigeno, en tres especies de aves del orden Passeriformes, el chincol (Zonotrichia capensis), en cautiverio, y dos especies en vida libre, el Cinclodes oustaleti, ochurrete chico, que habita en Chile y Argentina y el Cinclodes nigrofumosus o churrete costero, endémico chileno.

Dos resultados principales emergieron del estudio. La parte experimental reveló que los animales sometidos a una temperatura baja, que produce un aumento de la tasa metabólica, presentaron una mayor proporción de agua metabólica que aves aclimatadas a una temperatura mayor, que disminuye el gasto de energía. Esta «calibración» en el experimento con chincoles permitió utilizar esta técnica en terreno para caracterizar el presupuesto de energía y de agua en condiciones naturales.

Pablo Sabat confirma que los resultados de animales en terreno mostraron que “los presupuestos de agua metabólica en dos especies de Cinclodes se diferencian de acuerdo a su tamaño corporal, lo que es congruente con las diferencias esperadas en las tasas de gasto de energía. Además, los valores encontrados son consistentes con los obtenidos por métodos tradicionales y más complejos de realizar; y que el modelo isotópico además nos permite saber cual es la marca (firma isotópica) del agua bebida, en este caso, nos informó que la especie marina, Cinclodes nigrofumosus o churrete costero, es capaz de incorporar agua de mar, o bien bebiéndola directamente o incorporada a través de sus presas marinas (crustáceos, moluscos etc.)”.

“Este último hallazgo es muy novedoso per se”, señala Sabat, “debido a que, por ser un ave terrestre, se pensaría que ésta no debiera consumir agua salada. El caso del churrete chico presentó valores congruentes con lo esperado para el consumo de agua dulce de las precipitaciones o fuentes de agua cercanas (humedales, pozas) y el chincol presentó valores muy consistentes con lo esperado para la marca isotópica de 18O de la alta cordillera”.

Gracias a estos “pajaritos”, chincoles y churretes, comunes en ciudades, montañas y playas de nuestro territorio, podemos saber un poco más sobre cómo estas especies enfrentan los cambios en las temperaturas y la aridez causada por el cambio climático. Y gracias a los investigadores de este estudio, ahora hay disponible un nuevo método, mínimamente invasivo, para medir la contribución del agua metabólica y del agua preformada en la reserva de agua corporal de aves y otros animales.

Texto: Comunicaciones CAPES
Créditos imágenes: Pablo Sabat y Andrés Bertens y Cristián Pinto.

Pablo Sabat, explicando patrones ecológicos desde la fisiología

La pregunta central en la carrera científica de Pablo Sabat Kirkwood ha sido conocer cómo funcionan los animales utilizando el estudio de la fisiología, en un intento por entender las conductas y patrones ecológicos de los vertebrados. Lidera el Laboratorio de Ecofisiología Animal en la Universidad de Chile, trabajando en conjunto con sus estudiantes y colaborando con la comunidad de ecofisiólogos en todo Chile y el extranjero.

Cartagena, Región de Valparaíso. Las quebradas de fácil acceso donde niños y niñas pasaban el día jugando y explorando son los recuerdos más tempranos de Pablo Sabat Kirkwood. Recuerdos de una vida dedicada al estudio de los animales. Ecofisiólogo de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile e investigador CAPES de su línea 3, Sabat rememora “esas quebradas fantásticas cuando uno salía a descubrir el mundo con los primos, buscando renacuajos y sapos. Llevábamos culebras o lagartos a la casa”. Para el académico, fue allí cuando empezó el cariño y el amor por los animales: “no es que yo tuviera una vocación inicial por ser zoólogo, me gustaban los animales, como a todos los niños”.

Pablo Sabat Kirkwood, ecofisiólogo

Sabat es hijo de Julieta Kirkwood, socióloga, cientista política y una de las refundadoras del feminismo en el Chile de los años 80. “En mi casa se hablaba mucho de política y también de investigación, fue muy gratificante para mi esa vida, escuchar a mucha gente que pasaba por ahí. Eran largas y entretenidas tertulias. Fue curioso que en la familia haya salido un biólogo” comenta.

Pablo Sabat estudió licenciatura en biología en la Universidad de Chile, con un paréntesis de un año y medio en la Universidad Complutense en Madrid, desde donde retornó para completar su carrera y continuar con un Magister y un Doctorado en la U. de Chile. Allí, se especializó en ecofisiología, guiado por su tutor, el subdirector CAPES Francisco Bozinovic. Entre sus primeras labores, estuvo el integrar el Centro de Estudios Avanzados en Ecología y Biodiversidad (CASEB) proyecto que más tarde se convertiría en CAPES.

Las Yacas: fisiología vs. ecología

La primera investigación de Sabat fue en la yaca, un marsupial chileno “que en ese entonces se llamaba Marmosa elegans, y que ahora se llama Thylamys elegans”. Sus primeras aproximaciones al estudio de este animal fue mediante la utilización de un nuevo protocolo para la medición de actividad enzimática digestiva, traído Francisco Bozinovic desde Estados Unidos. “Se nos ocurrió hacer un estudio en este marsupial, porque en general los animales tienen capacidades fisiológicas que se ajustan a las cargas naturales de los sistemas, la fisiología va muy a la par de la ecología de los organismos y en el caso de la fisiología digestiva, existían algunos estudios en que había un match entre la presencia o ausencia de ciertas enzimas, y la capacidad de digerir ciertos nutrientes”, resume.

Según el investigador, la marmosa o yaca es un animal constantemente insectívoro, al contrario de lo que ocurre con otros animales, que cambian de dieta según la estación. “De ahí que nos hiciéramos la pregunta de si había alguna restricción fisiológica para digerir componentes de la fruta o de granos, lo que la obligaba a ser insectívora. Y nos dimos cuenta que no, que tenía toda la batería enzimática y que podía digerir prácticamente todo lo que pudiera encontrar en la naturaleza, por lo que en este caso la fisiología no es suficiente para explicar la ecología”, indica el especialista.

Sabat y su equipo se dieron cuenta que hay muchos otros factores que inciden en la conducta de los animales, pues ésta a veces cambia de manera más rápida que la fisiología. Esto los motivó a estudiar las restricciones en la dieta y cuáles eran los factores que podían modular esta relación fisiología-ecología en otros vertebrados.

La pregunta antes que el modelo animal

“Lo interesante en biología son las preguntas y los mecanismos que existen para explicar ciertos patrones ecológicos” explica. “Un Premio Nobel, August Krogh, planteaba que siempre habrá un modelo ideal en la naturaleza para estudiar cierto tipo de preguntas de fisiología”, y agrega que la pregunta determina en gran medida cuál es el modelo animal a utilizar, como en el ejemplo de la yaca, seleccionada por lo especializada de su dieta. Desde el punto de vista científico, que era ideal para analizar si su fisiología digestiva presentaba restricciones.

Hace unos 10 años que Pablo trabaja con aves empleando una técnica conocida como de isótopos estables, útil para estudiar la ecología de los animales, y que, en términos simples, mide la proporción de cada uno de los isótopos —átomos no radioactivos de un determinado elemento químico presentes en todos los organismos—, y a través de su variación, determina las características ecológicas a las que están sometidos los animales y su lugar en la cadena trófica, la altitud y el ambiente en el que viven, entre otras dimensiones. Es una huella dactilar genética, pero en este caso, una “huella ecológica”.

Los “pajaritos”

“Ahora creo que estoy en el proyecto más interesante y desafiante desde el punto de vista técnico y biológico, pues estamos estudiando los componentes del presupuesto hídrico de un animal” nos detalla Pablo sobre sus últimas investigaciones. “El agua metabólica se obtiene cuando se quema la glucosa y se produce agua y CO2. El agua que se obtiene del metabolismo es un componente costoso, porque necesita tasas metabólicas más altas, entonces hay un compromiso entre ganar agua pero gastar energía”, indica, “por lo que un animal pequeño, como los cinclodes (las aves que uno comúnmente identifica como “pajaritos”), gastan mucha energía por unidad de masa o volumen al ser más dependientes del agua metabólica.

Actualmente, el grupo de trabajo del académico está realizando un experimento natural con churretes (Cinclodes), un género de aves con al menos dos especies que habitan desde Taltal, en el desierto de Atacama, hasta Valdivia. “Lo que estamos viendo es el presupuesto hídrico de estas aves que viven tanto en el desierto como en zonas más lluviosas, pero siempre en la costa, que es muy desafiante en términos fisiológicos porque el agua que tienen para beber es salada, y estas aves en particular son aves terrestres que han invadido secundariamente el ambiente costero”, detalla Sabat.

Los científicos han encontrado que algunas de estas aves pueden consumir agua de mar, lo que sería un descubrimiento único, debido a que las aves terrestres, como los parientes del chincol, la diuca, o los zorzales, son exclusivamente dependientes del agua fresca. Pese a ello, el churrete costero sería capaz de superar su aparente restricción fisiológica. “Las aves tienen riñones muy poco eficientes, no como los mamíferos”, revela el investigador, quien junto a su equipo acaba de enviar a publicación avances en este trabajo.

Los churretes son aves marinas distribuidas en todo Chile, que utilizan agua metabólica para enfrentar la “desertificación”. Crédito dibujo: Juan Carlos Sánchez-Hernández.

Plasticidad fenotípica de chincoles

Siempre se había pensado que la plasticidad fenotípica, que es la capacidad de los organismos de modificar su fenotipo de acuerdo a las condiciones ambientales, en gran medida estaba asociada a la variabilidad ambiental, y se pensaba que especies que habitaban rangos geográficos amplios debían ser más plásticas y viceversa. “Nosotros sometimos a prueba esta hipótesis y estudiamos tres poblaciones de chincoles en Copiapó, Santiago y Valdivia” relata Sabat, “en ambientes que variaban en el promedio del recurso alimentario y en la pluviosidad, que en definitiva afecta su presupuesto hídrico”.

Sorpresivamente, los investigadores encontraron lo contrario a lo que por entonces se creía, esto es, que los ambientes desérticos debían ejercer una presión selectiva tal que haría aumentar la plasticidad en los animales. Aplicando un índice de variabilidad climática, observaron que los animales del desierto eran absolutamente rígidos, mientras que los ejemplares de ciudades como Santiago o Valdivia si eran capaces de cambiar. “Ese fue un trabajo que nos gratificó mucho. Es un estudio redondito, no muy pretencioso, pero que llevó una cantidad de trabajo enorme de parte de Grisel Cavieres. Fue una tesis de magister que fácilmente podría haber sido una tesis de doctorado”, manifiesta con orgullo el profesor.

Tecnologías mínimamente invasivas

Sabat también nos habló de cómo hoy los avances tecnológicos permiten hacer ciencia y fisiología con una mínima invasión. “Ahora se necesitan muestras muy pequeñas, un trocito de uña o una gota de sangre para obtener la “foto fisiológica” de un espécimen” explica. En cuanto a la manipulación de animales, por ejemplo para medir el metabolismo, ésta se puede realizar en terreno, con un dispositivo especial llamado “respirómetro portátil” que después de usarse, permite la liberación del animal. “Antes, para medir metabolismo, tenías que ir a una sala gigante, llena de tanques de gases y de bombas que hacían ruido y había que traer los animales a Santiago, no había alternativa”, recuerda Sabat.

Lamentablemente, el Laboratorio de Ecofisiología Animal de la Facultad de Ciencias de la U. de Chile ha estado cerrado la mayor parte del 2020 y 2021 debido a la pandemia, lo que ha dificultado mucho la organización de los trabajos. Apenas hace unos meses, cuando las restricciones fueron levantadas temporalmente, lograron reunirse para planificar salidas a terreno, tomar muestras y enviarlas a analizar. Para su gusto, las reuniones por Zoom son poco productivas, y extraña la discusión in situ, con los colegas y estudiantes.

 “En ciencia he tenido la suerte de siempre trabajar con amigos. Se establece una dinámica bien interesante, sin obligaciones, en nuestro ámbito se da muy fácil conversar, inventar cosas y estamos siempre interactuando, a veces en proyectos en conjunto, otras no. Los límites institucionales no existen, los logros son de la disciplina, nos ponemos contentos cuando a un ecofisiólogo le va bien, en Chile o afuera, es parte de la escuela que se originó a partir del profesor Mario Rosenmann y que ha continuado con Francisco Bozinovic. Uno claramente es beneficiado porque tiene la suerte de hacer las cosas que le gustan y contribuir al avance de la ecofisiología”, finaliza Sabat.

Texto: Comunicaciones CAPES

Nuevo libro aborda las respuestas de organismos ante el cambio climático

“El cambio climático y la biología funcional de los organismos”, editado por Francisco Bozinovic y Lohengrin Cavieres, reúne el trabajo de destacados investigadores en el área de la biología funcional aplicada al actual proceso de calentamiento global.

La actual crisis climática, caracterizada por el aumento progresivo de las temperaturas a nivel mundial, no sólo supone la pérdida masiva de una enorme variedad de especies alrededor del planeta, sino que también afecta, con igual intensidad, a otro tipo de biodiversidad, algo menos conocida: la gran multiplicidad de funciones que presentan los seres vivos en las distintas interacciones con sus ambientes.

Un nuevo libro editado por los investigadores Francisco Bozinovic (Departamento de Ecología y Centro de Ecología Aplicada y Sustentabilidad, CAPES, UC), y Lohengrin Cavieres (Instituto de Ecología y Biodiversidad, IEB) y publicado recientemente por Ediciones UC, da luces sobre cómo el cambio climático impacta en la función normal y patológica de los organismos, incluido a los humanos, recurriendo para ello a una de las disciplinas de la biología dedicada a investigar estos fenómenos: la biología funcional.

La biología funcional estudia los fenómenos biológicos en sus distintos niveles de organización —desde moléculas a organismos complejos e integrados— y se plantea, reseñan sus editores, al menos dos tipos de preguntas: ¿cómo operan los organismos en interacción con su ambiente?, y ¿cuáles son los procesos evolutivos que dan origen a una función?

Para responderlas en el contexto del actual escenario climático, el libro reunió a destacados investigadores especialistas en el área, quienes abordaron, desde distintas perspectivas, los mecanismos que explican los efectos biológicos del cambio climático sobre los organismos. Entre sus temas, se incluyen los cambios en la ecofisiología de las plantas vasculares antárticas como respuesta al cambio climático; la influencia del clima sobre el aumento de plagas e insectos nocivos; la sobrevivencia de las plantas de alta montaña en un mundo cada vez más cálido, y la emergencia de nuevas enfermedades zoonóticas nacidas en el nuevo panorama de cambio global.

Para conocer más sobre este libro y las implicancias del cambio climático sobre las diversas respuestas fisiológicas de los organismos, conversamos con uno de sus editores, el biólogo integrativo de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Católica, Francisco Bozinovic.

¿Cómo se concibe la idea del libro?

Este libro nace como una invitación mía y del Dr. Cavieres, biólogo vegetal de la Universidad de Concepción, a distintos colegas de Chile y Sudamérica que trabajan actualmente en el área de la biología funcional (esto es, el estudio de las respuestas actuales y futuras de los organismos a su ambiente) específicamente asociada al fenómeno de cambio climático. Pensábamos, y pensamos, que era fundamental incorporar información biológica básica en los modelos ecológicos y sociales que se trabajan hoy en día, de modo de mejorar las predicciones de las respuestas potenciales de los sistemas vivos al cambio global, y proporcionar herramientas para apoyar las decisiones de gestión. Sin ese conocimiento, podemos quedarnos con asociaciones simples y/o erradas.

¿De qué forma este conocimiento permite predecir de mejor forma dichas respuestas?

El conocimiento biológico básico puede aportar a una amplia gama de aplicaciones, como el control o erradicación de especies invasoras y pestes; el refinamiento de estrategias de producción; el manejo de recursos para minimizar impactos, y la evaluación de planes de conservación y restauración en un mundo que está cambiando muy rápido. En este contexto, en este libro se analizan diferentes tipos de organismos y ambientes en al menos cuatro puntos: la respuesta fisiológica a la exposición al cambio climático; la sensibilidad de los organismos frente al cambio climático; la habilidad potencial para recuperarse frente al cambio, y el potencial de adaptación genética al cambio. El cambio per se no es un problema para los organismos, el problema es la rapidez del cambio.

¿Cómo se estudian en la actualidad los efectos del cambio climático sobre la biología funcional de los organismos?

Se utilizan diferentes métodos de laboratorio y campo. Se registran variables fisiológicas a nivel de organismos completos y también se utilizan técnicas de biología molecular. Es decir, los biólogos funcionales se mueven entre diferentes niveles de organización biológica usando todas las herramientas disponibles que les permitan contestar las preguntas de su interés. Esta aproximación, también conocida como Biología Integrativa, reúne una diversidad de disciplinas que se complementan entre sí para desentrañar las complejidades de la biología. Incorpora diferentes ciencias y trabaja con distintos taxones, abarcando niveles de integración biológica que van desde las moléculas a los ecosistemas.

¿Qué tipos de organismos pudieran estar más expuestos a los cambios drástico que trae consigo el cambio climático?

La pregunta es compleja, pues hay efectos directos e indirectos del cambio climático sobre los organismos. Sin embargo, en concreto, los organismos ectotermos como las plantas, los peces, los insectos, los microorganismos, etc., quienes dependen de fuentes externas para la obtención de calor y regulación de la temperatura corporal, son particularmente vulnerables al cambio climático, y están expuestos a los efectos de aumentos en temperaturas promedio y a la variabilidad impredecible de temperatura de su hábitat.

¿Cuáles son los factores que determinan la capacidad de adaptación de un organismo a los cambios en sus ambientes?

La adaptación se puede definir como un proceso y como un producto. El proceso de adaptarse está relacionado con cambios genéticos. En términos fisiológicos, la palabra adaptación se usa para describir el ajuste del fenotipo de un organismo a su ambiente (por ejemplo, el cambio climático) o aclimatación. Sin embargo, esto no es adaptación en sentido estricto. Evolutivamente, se dice que una especie está adaptada a un ambiente sí y solo sí ese ambiente ha generado fuerzas selectivas que han afectado genéticamente a sus ancestros, dotándoles de rasgos que benefician la sobrevivencia y reproducción en un ambiente particular.

Para Bozinovic, el objetivo último del libro es enfatizar la importancia de integrar el conocimiento fisiológico en los modelos ecológicos para predecir con mayor exactitud los impactos de los cambios globales sobre los organismos, la biodiversidad, la salud pública y las políticas sociales. “En Chile la investigación fisiológica vinculada a dar respuestas a las incógnitas que proyecta el cambio climático lleva algunas décadas. El libro actúa como un sumario de todo este trabajo, con ejemplos particulares en Chile. Esperamos que sirva de motivación para que otros grupos de trabajos llenen los vacíos en la emergente ciencia del cambio global que aún no incorpora plenamente los mecanismos que explican la sensibilidad, la resiliencia y el potencial de adaptación al cambio climático de especies nativas y cultivadas, ni de las poblaciones humanas enfrentadas a diferentes escenarios globales” comenta.

“El cambio climático y la biología funcional de los organismos” se encuentra disponible en el sitio web de Ediciones UC, tanto en su formato físico como electrónico.

Nuevo libro aborda las respuestas de organismos ante el cambio climático

“El cambio climático y la biología funcional de los organismos”, editado por Francisco Bozinovic y Lohengrin Cavieres, reúne el trabajo de destacados investigadores en el área de la biología funcional aplicada al actual proceso de calentamiento global.

La actual crisis climática, caracterizada por el aumento progresivo de las temperaturas a nivel mundial, no sólo supone la pérdida masiva de una enorme variedad de especies alrededor del planeta, sino que también afecta, con igual intensidad, a otro tipo de biodiversidad, algo menos conocida: la gran multiplicidad de funciones que presentan los seres vivos en las distintas interacciones con sus ambientes.

Un nuevo libro editado por los investigadores Francisco Bozinovic (Departamento de Ecología y Centro de Ecología Aplicada y Sustentabilidad, CAPES, UC), y Lohengrin Cavieres (Instituto de Ecología y Biodiversidad, IEB) y publicado recientemente por Ediciones UC, da luces sobre cómo el cambio climático impacta en la función normal y patológica de los organismos, incluido a los humanos, recurriendo para ello a una de las disciplinas de la biología dedicada a investigar estos fenómenos: la biología funcional.

La biología funcional estudia los fenómenos biológicos en sus distintos niveles de organización —desde moléculas a organismos complejos e integrados— y se plantea, reseñan sus editores, al menos dos tipos de preguntas: ¿cómo operan los organismos en interacción con su ambiente?, y ¿cuáles son los procesos evolutivos que dan origen a una función?

Para responderlas en el contexto del actual escenario climático, el libro reunió a destacados investigadores especialistas en el área, quienes abordaron, desde distintas perspectivas, los mecanismos que explican los efectos biológicos del cambio climático sobre los organismos. Entre sus temas, se incluyen los cambios en la ecofisiología de las plantas vasculares antárticas como respuesta al cambio climático; la influencia del clima sobre el aumento de plagas e insectos nocivos; la sobrevivencia de las plantas de alta montaña en un mundo cada vez más cálido, y la emergencia de nuevas enfermedades zoonóticas nacidas en el nuevo panorama de cambio global.

Para conocer más sobre este libro y las implicancias del cambio climático sobre las diversas respuestas fisiológicas de los organismos, conversamos con uno de sus editores, el biólogo integrativo de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Católica, Francisco Bozinovic.

¿Cómo se concibe la idea del libro?

Este libro nace como una invitación mía y del Dr. Cavieres, biólogo vegetal de la Universidad de Concepción, a distintos colegas de Chile y Sudamérica que trabajan actualmente en el área de la biología funcional (esto es, el estudio de las respuestas actuales y futuras de los organismos a su ambiente) específicamente asociada al fenómeno de cambio climático. Pensábamos, y pensamos, que era fundamental incorporar información biológica básica en los modelos ecológicos y sociales que se trabajan hoy en día, de modo de mejorar las predicciones de las respuestas potenciales de los sistemas vivos al cambio global, y proporcionar herramientas para apoyar las decisiones de gestión. Sin ese conocimiento, podemos quedarnos con asociaciones simples y/o erradas.

¿De qué forma este conocimiento permite predecir de mejor forma dichas respuestas?

El conocimiento biológico básico puede aportar a una amplia gama de aplicaciones, como el control o erradicación de especies invasoras y pestes; el refinamiento de estrategias de producción; el manejo de recursos para minimizar impactos, y la evaluación de planes de conservación y restauración en un mundo que está cambiando muy rápido. En este contexto, en este libro se analizan diferentes tipos de organismos y ambientes en al menos cuatro puntos: la respuesta fisiológica a la exposición al cambio climático; la sensibilidad de los organismos frente al cambio climático; la habilidad potencial para recuperarse frente al cambio, y el potencial de adaptación genética al cambio. El cambio per se no es un problema para los organismos, el problema es la rapidez del cambio.

¿Cómo se estudian en la actualidad los efectos del cambio climático sobre la biología funcional de los organismos?

Se utilizan diferentes métodos de laboratorio y campo. Se registran variables fisiológicas a nivel de organismos completos y también se utilizan técnicas de biología molecular. Es decir, los biólogos funcionales se mueven entre diferentes niveles de organización biológica usando todas las herramientas disponibles que les permitan contestar las preguntas de su interés. Esta aproximación, también conocida como Biología Integrativa, reúne una diversidad de disciplinas que se complementan entre sí para desentrañar las complejidades de la biología. Incorpora diferentes ciencias y trabaja con distintos taxones, abarcando niveles de integración biológica que van desde las moléculas a los ecosistemas.

¿Qué tipos de organismos pudieran estar más expuestos a los cambios drástico que trae consigo el cambio climático?

La pregunta es compleja, pues hay efectos directos e indirectos del cambio climático sobre los organismos. Sin embargo, en concreto, los organismos ectotermos como las plantas, los peces, los insectos, los microorganismos, etc., quienes dependen de fuentes externas para la obtención de calor y regulación de la temperatura corporal, son particularmente vulnerables al cambio climático, y están expuestos a los efectos de aumentos en temperaturas promedio y a la variabilidad impredecible de temperatura de su hábitat.

¿Cuáles son los factores que determinan la capacidad de adaptación de un organismo a los cambios en sus ambientes?

La adaptación se puede definir como un proceso y como un producto. El proceso de adaptarse está relacionado con cambios genéticos. En términos fisiológicos, la palabra adaptación se usa para describir el ajuste del fenotipo de un organismo a su ambiente (por ejemplo, el cambio climático) o aclimatación. Sin embargo, esto no es adaptación en sentido estricto. Evolutivamente, se dice que una especie está adaptada a un ambiente sí y solo sí ese ambiente ha generado fuerzas selectivas que han afectado genéticamente a sus ancestros, dotándoles de rasgos que benefician la sobrevivencia y reproducción en un ambiente particular.

Para Bozinovic, el objetivo último del libro es enfatizar la importancia de integrar el conocimiento fisiológico en los modelos ecológicos para predecir con mayor exactitud los impactos de los cambios globales sobre los organismos, la biodiversidad, la salud pública y las políticas sociales. “En Chile la investigación fisiológica vinculada a dar respuestas a las incógnitas que proyecta el cambio climático lleva algunas décadas. El libro actúa como un sumario de todo este trabajo, con ejemplos particulares en Chile. Esperamos que sirva de motivación para que otros grupos de trabajos llenen los vacíos en la emergente ciencia del cambio global que aún no incorpora plenamente los mecanismos que explican la sensibilidad, la resiliencia y el potencial de adaptación al cambio climático de especies nativas y cultivadas, ni de las poblaciones humanas enfrentadas a diferentes escenarios globales” comenta.

“El cambio climático y la biología funcional de los organismos” se encuentra disponible en el sitio web de Ediciones UC, tanto en su formato físico como electrónico.