Diferenciación evolutiva: refugios en el pleistoceno, especiación, efecto fundador, cuello de botella

En la historia biogeográfica ocurren y siguen ocurriendo sucesos que nos ayuda comprender a qué se debe que determinados animales, plantas o cualquier otro organismo está en unos lugares en la tierra, cómo fue posible que animales estén desplegamos por una zona geográfica y otros emparentados estén distribuidos por otras. El caso de los animales, una de las explicaciones es la propuesta de los refugios como sistemas de aislamiento para resguardarse por las condiciones extremas en el cual estaba el medio ambiente.

Refugios en el pleistoceno

Debido a las condiciones climáticas y demás, los animales tuvieron que aislarse en refugios de distintas latitudes. En la época geológica del pleistoceno, mientras había unos constantes movimientos de masa de hielo, en las ecozonas de la neártica y paleártica, los animales estaban enfrente de una era conocida como la Glaciación, en la cual tuvieron que buscar refugios para protegerse. En Europa, muchos animales tuvieron que escapar y distribuirse por las penínsulas balcánica, itálica e ibérica, en la cual numerosos organismos durante el paso de los años comenzaron a presentar una frecuencia fenotípica diferente, es decir empezar a diferenciarse unas especies de otras, hubo muchas especies incipientes, dando como resultado especiaciones.

Bajo este contexto, durante la glaciación los hielos se desplazaron hacia el sur, provocando que las especies se concentraran en las penínsulas (un gran número en balcánica, itálica e ibérica) del mediterráneo europeo. Por ello (como podemos ver en la imagen) es notable observar unas zonas denominadas biomas, es decir una zona biogeográfica que comparte en común características bióticas (aquellos elementos de un ecosistema considerado como vivo) y abióticas (aquellos elementos de un ecosistema considerado como no vivo), en la cual pueden vivir animales, plantas y otros organismos bajo unas condiciones climáticos en una zona geográfica de la tierra. Biomas como los bosques, la tundra, la estepa y otros conjuntos de ecosistemas, en la cual animales pudieron expandirse.

En el caso de las aves como Certhia brachydactyla y Certhia familiaris, conocidos como agateador común y norteño o euroasiático. La especie C. brachydactyla presenta unos colores pardos con lo cual puede hacer cripsis con los troncos de los árboles, pueden trepar fácilmente para cazar insectos, su distribución es en su mayoría por la península ibérica, puesto que fue la zona de refugio de esta ave, mientras que C. familiaris tiene características muy similares, también trepa árboles para comer insectos, tienen colores muy pardos para camuflarse con el ambiente, pero esta ave, se distribuye principalmente por la península balcánica, siendo su zona de refugio, además se expandió por América, parte de Asia y el este de Europa. De tal manera, es notable una alopatría para estas aves, puesto que están separadas geográficamente, sin embargo, hay una zona de contacto en la parte central de Europa, en la cual ambas especies son vistas, en este caso estamos en presencia de especies simpátricas (habitan una misma zona geográfica).

No obstante, según la teoría del reforzamiento en el contacto secundario, debe aparecer una barrera precigótica para que ambas especies estén totalmente aisladas reproductivamente, y ser consideras especies diferentes. Siendo para este caso, que estas especies tienen preferencias diferentes por los troncos de los árboles, una prefiere una estructura externa rígida mientras que la otra una lisa, además para el momento del apareamiento ambas tienen cantos que pueden sonar similares pero son distintos. Entonces, estamos en presencia de un aislamiento reproductivo etológico y ecológico.

En la región neártica, la zona de Estados Unidos hay una distribución de las especies de serpientes Crotalus atrox, esta primera está extendida por el norte de México y sudoeste de EEUU mientras que una segunda especie de cascabel Crotalus adamanteus, está distribuido en el sudeste del país norteamericano. La distribución de las serpientes y su diferenciación se debió a que unas estaban en refugios en el pleistoceno suboccidental y otras en las regiones suboriental. En efecto, estamos viendo especies alopátricas (separadas geográficamente).  

Los Camélidos  

Con los continuos o drásticos cambios por los que estaba pasando la tierra, es común que los animales buscaran refugios o migraran para protegerse. Por ejemplo una gran parte de la biogeografía histórica de los camélidos menciona que el ancestro de los camélidos tuvo su presencia en América del Norte hace aproximadamente 40 – 45 millones de años, un conjunto de individuos llamados Protylopus comenzaron a dar origen a diferentes especies, durante un período de tiempo prolongado (ma: millones de años) todo ello debido a las adaptaciones en el hábitat. En todo este proceso de especiaciones, aparecen especies con un tamaño mucho más grande.  

Según los descubrimientos de los fósiles y los datos genéticos, señalan que hace 20ma estos animales están expandidos por América del norte, de hechos es posible registrar cuarto tipos; el paracamelus, que aproximadamente 3ma comenzaron a migrar por el estrecho de Bering pasaron desde América norte posiblemente debido a las condiciones vida, hasta expandirse por parte de Europa, china y África, pasando por evolución divergente para llegar a formar las especies actuales, Camelus bactrianus (camello con dos jorobas) y Camelus dromedarius (dromedario).  

El hemiauchenia que se originó hace 10ma, según los estudios estos migraron para el sur, alrededor de 3ma, para llegar al “nuevo mundo”, gracias a la unión del istmo de panamá. De igual manera, es probable que por las condiciones en cuando al modo de vida promoviera la migración por parte de este grupo de animales. Y los otros dos que se llegaron a extinguir como los dos anteriores, son Megatylopus y Titanotylopus.   

Cuello de botella  

Por otra parte, poblaciones biológicas completas no lograron protegerse de los numerosos cambios durante la era glaciar o interglaciar, dando como consecuencia su masiva extinción de géneros de caballos, mastodontes, dientes de sables, lobo gigante, rinoceronte lanudo, marsupiales carnívoros, ciervos, notoungulados, roedores, litopterno y muchos más. Por otro lado, hubo/hay poblaciones biológicas que sea bien por las condiciones climáticas y la excesiva caza fueron fragmentándose en poblaciones muchos más pequeñas que las originales. Estos procesos son ejemplos de un mecanismo evolutivo llamado cuello de botella, este es un proceso por el cual las frecuencias de los genes de una población tienden a disminuir por un evento catastrófico que eliminó a gran parte de la población o comunidad biológica original. 

Los guepardos presentaban una extensión por todo el continente africano, también por América del norte y Eurasia. Entonces llego la glaciación al hemisferio del norte, congelando gran parte de las regiones terrestres, cambiando las condiciones climáticas y hábitat, además la comida fue disminuyendo para estos depredadores natos. Los individuos comenzaron a disminuir, especies comenzaron a extinguirse. Quedando individuos con cabezas pequeñas y muchos más veloces, que aprovecharon sus características para sobrevivir, la especie de guepardo Acinonyx jubatus son los únicos individuos vivos que quedaron de los eventos de cuello de botella, y por diversas causas asociadas a este proceso evolutivo los grandes guepardos fueron eliminados. 

Dando otro caso de cuello de botellas, vale decir lo ocurrido con los elefantes marinos del norte el cual disminuyo drásticamente su población pero en este caso no fue por las condiciones climáticas o por el alimento sino por el humano que estuvo cazándolo en cantidades masivas hasta el punto de estar en peligro de extensión y se habla en la actualidad de unos 30mil individuos de la misma especie, además al comparar el elefante marino del norte con el del sur, el primero presenta una baja variabilidad genética, igual que los guepardos.  

Efecto fundador  

Bajo este contexto, otro proceso evolutivo por el cual pasan las poblaciones biológicas, es el efecto fundador, en la cual un subconjunto de la población original hábitat una nueva región y comienzan a reproducirse. Otros lo definen cuando una pequeña parte de la población original, se establece en una zona geográfica aparte de donde habita la población original. Esta población biológica, siendo pequeño, y estando aislada puede presentar rasgos genotípicos y fenotipos en sus descendiente provenientes de los cruces, dado que al poseer sola una parte de acervo génico, las posibles presiones selectivas pueden dar origen a nuevas especies.   

Además, esta este principio como algunos lo llaman, es fundamental y muy utilizado para explicar la colonización de individuos por medio de la migración o a poblaciones que son colonizadores de islotes o islas pequeñas. Uno de los aspectos importantes de este mecanismo, es que como es un número relativamente pequeño de la población original, la evolución puede ocurrir más rápido sin embargo, si por el contrario no sale todo exitosamente la extensión es igual de rápida. 

Nota final 

Hasta aquí podemos apreciar como ocurrió la diferenciación de algunos taxones, según la postura de los refugios del pleistoceno, de igual manera como su historia biogeográfica explica la distribución y el parentesco entre las especies. Por otra parte, el modelo de especiación, cuello de botella y efecto fundador nos ayuda a comprender la formación de nuevas especies con la llegada a nuevos lugares para habitar y cuando eventos desafortunados eliminan gran parte de la población. Sin embargo, aún nos falta hablar sobre la frecuencia genotípica y fenotípica, la especiación peripatrica y otros apartados de la biología evolutiva. En el siguiente post continuamos en este viaje.  

1. Fontdevila y Moya. EVOLUCIÓN: ORIGEN, ADAPTACIÓN Y DIVERGENCIA DE LAS ESPECIES 
2. Arbeláez-Cortés y col. 2015. Libro: Evolución orgánica, capítulo: modelos de especiación
3. Historia de los camélidos sudamericanos  
4. GENOME CONSULTADO 2018