El cruce entre especies explica la diversidad de peces del Lago Victoria

Se llama Ukerewe, le habían comentado los tratantes árabes de esclavos. Era el lugar que buscaba. Estaba convencido. Tenía que ser ahí donde se encontraba el origen del Nilo. Nerón había enviado siglos antes, a militares exploradores en su búsqueda, pero no llegaron. Se quedaron en una zona de ciénagas que bautizaron como Sudd. Tampoco los navegantes egipcios encontraron la fuente de su río sagrado. Ni los griegos que, como Heródoto, la buscaron. Pero él estaba convencido, ese lugar llamado Ukerewe guardaba el secreto del Nilo escondido durante siglos. 

Andaba agotado, agobiado por las enfermedades, en compañía de un grupo de 176 portadores que cargaban con sus pertinencias. Atrás había dejado al capitán Richard Burton enfermo de malaria. Él mismo la había padecido y se acordaba de ello a cada paso que daba para atravesar aquel monte interminable. Llevaban veinticinco días caminando, sin descanso, cuando Ukerewe se desplegó ante sus ojos. No podía creérselo, ahí estaba, un inmenso mar interior de agua dulce que se extendía hasta donde alcanzaba su vista. «Tenía la absoluta seguridad de que el lago que yacía a mis pies daba origen a aquel interesante río, cuyo nacimiento ha sido el tema de tanta especulación y el objeto de tantos exploradores». Los nativos lo llamaban Ukerewe, pero eso no impidió que, en agosto de 1858, John Hanning Speke lo renombrase. Como buen inglés, bautizó el lugar con el nombre de su reina: Victoria. Aún hoy lo llamamos así en occidente.

El Lago Victoria es el segundo lago de agua dulce más grande del mundo. Es una superficie vítrea y plana, que como un enorme espejo reluce bajo el sol ecuatorial en el corazón de África. Por debajo, en sus aguas, nadaban más de 500 especies de cíclidos, un grupo de peces de gran éxito evolutivo con un gran número de especies. Pero cada vez son menos. Hoy el 40% se han extinguido.

¿De dónde han salido tantos peces?

La diversidad de cíclidos en el LagoVictoria ha sido durante décadas un rompecabezas para ecólogos y evolucionistas, intentando encontrar respuestas, pensando en qué condiciones que habían dado lugar a tan asombrosa diversificación. Se había evocado al tamaño del lago, a su línea de costa de 3.450 kilómetros y su profundidad media de 40 metros. El lago da lugar a gran cantidad de microambientes, que siempre se ha considerado la causa principal de tantas formas especializadas. La variedad de ambientes permite la aparición de especies que explotan la superficie, mientras que otras lo hacen en el fondo, otras en las zonas abiertas, o en las cubiertas de vegetación, así como alimentándose de recursos diferentes. Las condiciones ecológicas para justificar tanta diversidad han estado siempre presentes. El Lago Victoria parece un lago infinito. Eterno.

Pero quedaban dudas por resolver. Una de ellas muy importante. Cuando se estudió la genética de las especies, se estimó que su diversificación había tenido lugar 15.000 años atrás. Es decir, más de 500 especies se formaron en un parpadeo evolutivo. Porque 15.000 es muy poco tiempo en evolución (Fig. 1). Poquísimo. ¿Cómo pudo haberse generado tanta diversidad en tan poco tiempo?

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Fig. 1. La espectacular radiación de cíclidos en los lagos africanos, el Tanganica (>250 especies), el Malawi (>500 especies) y el Victoria (>500 especies). Obsérvese el árbol a la izquierda y la escala temporal en la que ha tenido lugar su radiación. La explosión del Lago Victoria es la más rápida de ellas, mientras que la del lago Malawi y Tanganica empezaron antes en el tiempo. Figura original de Brawand et al. 2014. con licencia CC BY-NC-SA 3.0  

Existe un consenso general que atribuye a la selección natural, combinada con la selección sexual, como principal causa de la diversificación de las especies. Pero para que la selección natural pueda operar deben existir previamente variaciones. Las variaciones son fruto de mutaciones a diferentes niveles, puede darse por la modificación de un pequeño nucleótido, o cambios en un gen entero, e incluso de un cromosoma. 

Sorprendentemente, las mutaciones en los cíclidos no tienen una tasa alta. Viene a ser 3 o 4 veces menor que la tasa de mutación observada en humanos. Aún así, en 15.000 años se han diversificado en cientos de especies, mientras que nosotros  seguimos prácticamente igual. Pero, lo que sí se ha observado es un mayor número de duplicación de genes. Al duplicarse los genes, pueden con el tiempo adquirir nuevas funciones, facilitando así la diversificación. También se han detectado elementos transposables, pequeñas inserciones cerca de los genes que pueden alterar su expresión, ayudando así a la diversificación. 

A pesar de estas posibles modificaciones genéticas, se considera que no ha habido tiempo suficiente para que los individuos se diferenciaran tanto. La fenómenos moleculares descritos no permite generar tanta diversidad en tan poco tiempo. No importaba cuántos ambientes o nichos vacíos pudiesen ser colonizados, el tiempo para que se generase tanta variedad genética había sido insuficiente ¿Qué podía haberse acelerado tanto la diversificación?

Un experimento evolutivo hecho a través de combinaciones imposibles 

El equipo de Ole Seehausen, de la Universidad de Berna, que lleva estudiando la radiación de los cíclidos más de 25 años, cree haber encontrado cuál fue la chispa que desató tanta diversidad. Se ha dedicado a estudiar el genoma de 450 cíclidos de la región del Lago Victoria, incluyendo especies de la región del río Congo, del Nilo y del propio lago. Sumergiéndose en sus genomas encontraron que, en algún momento, aquellos grupos se habían cruzado entre sí. Concretamente, las especies del río Congo y del Nilo, entraron en contacto hace 130.000 años. La hibridación entre sus especies generó una enorme variabilidad genética (Fig. 2). 

Explorando más en sus secuencias han visto que fueron varias veces, las que las especies se cruzaron. Los autores sugieren una serie de períodos de fisión-fusión-fisión entre las especies de ambos ríos. Los períodos de aislamiento se debieron a temporadas de sequía en las que el Lago Victoria llegó a desaparecer. Los ríos quedaron separados y los peces se diferenciaron en un río y otro. Pero cuando el lago volvía a llenarse, las especies de un lado y otro volvían a entrar en contacto. Se reproducían entre ellas y se generaban todo tipo de combinaciones genéticas posibles.

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Fig. 2. Esquema en el cual se observa como el cruce de especies del río Congo y especies del Nilo, dieron lugar al cruzarse, una gran variabilidad genética que con el tiempo se diversificaron en las 500 especies actuales. Imagen original de Meier et al. 2017. Nature Communications 8

Cuando el lago se estabilizó hace 15.000 años, quedaron habitando en sus aguas tres grupos de peces que eran el producto de unas hibridaciones antiguas. Constituían un experimento evolutivo. Una gran variación de combinaciones. En sus genomas llevaban toda la variedad genética necesaria para diversificarse a lo ancho de las orillas del lago. Tenían sus genomas la versatilidad suficiente para explorar nuevos hábitats. Los diferentes ambientes estaban presentes en la inmensidad del lago, la variabilidad genética también, en ese momento, apenas 15.000 años atrás, la selección natural y sexual entro en juego para crear la diversidad actual.

Obviamente, no está todo resuelto, si por algo es fascinante la ciencia, es por conseguir que con cada pregunta se acumulen más preguntas en la mesa. Cuanto más se indaga en un problema, mayor es el número de interrogantes. Las respuestas que se van resolviendo no hacen más que estimular la imaginación y el deseo de seguir investigando. ¿Qué es lo que ha permitido que la hibridación tenga éxito evolutivo entre los cíclidos? Algunos autores ya apuntan a que su estabilidad genética, con pocas mutaciones, pequeños cambios en el tamaño del genoma y apenas alteraciones cromosómicas, permite la recombinación entre especies. Habrá que seguir investigando. Pero igual que la hibridación permitió la diversificación, ¿qué es lo que evita que vuelvan a cruzarse? ¿Cuáles son los mecanismos que garantizan la estabilidad de las especies? ¿La diversidad de hábitats? ¿La preferencia a reproducirse con individuos similares? ¿Cuáles son los genes que han permitido tanta diversidad? Y muchas otras preguntas por responder apilándose sobre la mesa. Y las que se vendrán cuando una respuesta inesperada abra nuevos interrogantes.

 


Lecturas complementarias:

Brawand D, Wagner CE, […] Di Palma F. 2014. The genomic substrate for adaptive radiation in African cichlid fish. Nature 513: 375–381

Ivory SJ, et al. 2016. Environmental change explains cichlid adaptive radiation at Lake Malawi over the past 1.2 million years. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 113: 11895–11900

Johnson TC et al. 1996. Late Pleistocene desiccation of Lake Victoria and rapid evolution of cichlid fishes. Science 273: 1091–1093

Meier JI, Marques DA, Mwako S, Wagner CE, Excoffier L, Seehausen O. 2017. Ancient hybridization fuels rapid cichlid fish adaptive radiations. Nature Communications 8: 14363

Muschick, M., Indermaur, A. & Salzburger, W. 2012. Convergent evolution within an adaptive radiation of cichlid fishes. Curr. Biol. 22, 2362–2368 (2012). 

Salzburger W. 2018. Understanding explosive diversification through cichlid fish genomics. Nature Review Genetics 19: 705–717

Seehausen O. 2015. Process and pattern in cichlid radiations – inferences for understanding unusually high rates of evolutionary diversification. New Phytologist 207: 304–312

Selz, OM, Lucek K, Young KA, Seehausen O. 2014. Relaxed trait covariance in interspecific cichlid hybrids predicts morphological diversity in adaptive radiations. Journal of Evolutionary Biology 27: 11–24

Wagner CE, Harmon LJ, Seehausen O. 2012. Ecological opportunity and sexual selection together predict adaptive radiation. Nature 487: 366–370 

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