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Análisis genético reveló el origen de pingüinos en aguas templadas de Nueva Zelanda


El estudio liderado por Juliana Vianna, académica de la Facultad de Agronomía e Ingeniería Forestal de la Universidad Católica, reconstruyó la historia que cuenta el genoma de 18 especies de estas aves no voladoras para comprender dónde, cuándo y qué condiciones impulsaron la diversificación de linajes. Las variaciones térmicas, según identificaron, fue un componente clave en este proceso.

photo_camera Se confirma que, desde su origen común en la zona templada de Nueva Zelanda, hasta la variedad que encontramos hoy, los cambios climáticos habrían jugado un importante rol en su diversificación hacia ecosistemas más fríos. Imagen: Juliana Vianna

El calor, sumado a cambios en el paisaje, habrían sido los detonantes de que hoy registremos al menos 18 especies de pingüinos, la única familia existente de aves buceadoras no voladoras. Así lo confirma el trabajo dirigido por Juliana Vianna, académica de la Facultad de Agronomía e Ingeniería Forestal, titulado “Genome-wide analyses reveal drivers of penguin diversification”.

El estudio, publicado recientemente en la prestigiosa revista PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA), analizó el genoma de las especies de pingüinos y, además, realizó un estudio ecológico, en base a la medición de clorofila, temperatura y salinidad, que permitió trazar su desplazamiento geográfico en relación al ambiente climático.

Ambas mediciones permitieron profundizar en la historia de su diversificación y adaptación a los diversos entornos en que hoy los podemos observar. Así, lograron identificar que su origen se remonta hace aproximadamente 22 millones de años y que el Aptenodytes (grupo al que pertenecen el pingüino rey y emperador) fue el primer grupo en divergir.

“Buscamos identificar qué genes estaban bajo selección y que permitieron la adaptación en diversas regiones desde las más templadas a otras más frías, esto nos permitió reconstruir la historia de su evolución, desde el origen hasta los que conocemos hoy”, señala Juliana. Este trabajo confirma que los pingüinos, como especie, son sensibles a los cambios climáticos.

“Buscamos identificar qué genes estaban bajo selección y que permitieron la adaptación en diversas regiones desde las más templadas a otras más frías, esto nos permitió reconstruir la historia de su evolución, desde el origen hasta los que conocemos hoy” - Juliana Vianna, académica UC

 

La historia que cuenta el genoma

Vianna y su equipo, zanjaron un importante debate en la comunidad científica sobre el origen de esta especie. A través de la identificación de marcas genéticas en las especies actuales, también fue posible entender su entorno, el ecosistema en el que estaban erradicados, el cual consistiría en aguas templadas que alcanzaban los 9°C.

Dichas características ubicaron al Aptenodytes, el grupo hermano de todas las otras especies de pingüinos existentes, el origen de la diversificacion a 22 millones de años en el período del Mioceno en Nueva Zelanda y Australia, y no en la Antártida como se ha pensado tradicionalmente.

La académica explica que, para adaptarse a los diferentes ambientes durante la evolución del grupo, operó la selección natural sobre el genoma, favoreciendo variantes del gen (alelos) más aptos a los diferentes ambientes. Los resultados obtenidos muestran exactamente qué genes fueron estos.

“El ambiente va seleccionando de generación en generación las variables más aptas para sobrevivir en el ambiente, eso deja marcas en el genoma que es posible analizar. En este caso identificamos 104 genes que están relacionados con la adaptación, todos ellos los cuales se relacionan con las funciones de termorregulación, osmorregulación y la capacidad de buceo”, explica la académica.

Dichas características ubicaron al Aptenodytes, el grupo hermano de todas las otras especies de pingüinos existentes, el origen de la diversificacion a 22 millones de años en el período del Mioceno en Nueva Zelanda y Australia, y no en la Antártida como se ha pensado tradicionalmente.

También identificaron genes relacionados con el sistema inmune y su capacidad de enfrentarse a la carga patógena de los lugares que fueron colonizando. Estas observaciones confirman que, desde su origen común en la zona templada de Nueva Zelanda, hasta la variedad que encontramos hoy, los cambios climáticos habrían jugado un importante rol en su diversificación hacia ecosistemas más fríos.

En particular, una fase de enfriamiento en el Océano Austral, seguido de completa apertura submarina del Pasaje Drake -el estrecho que separa América del Sur del Continente Blanco- que provocó la intensificación asociada de la Corriente Circumpolar Antártica (ACC), lo que promovió expansión para colonizar territorios de la Antártica y, posteriormente, América, África y Oceano Índico.

En este viaje, comenta la autora principal de la publicación, también se generó introgresión histórica (híbridos o mezclas entre especies), en las que las especies del género Eudyptes, como los pingüinos penacho amarillo y macaroni, arrojaron una alta tasa de hasta un 25%. En tanto, especies que observamos en Chile continental como Humboldt y Magallanes, presentaron una tasa del 11%.  

Estas observaciones confirman que, desde su origen común en la zona templada de Nueva Zelanda, hasta la variedad que encontramos hoy, los cambios climáticos habrían jugado un importante rol en su diversificación hacia ecosistemas más fríos

Lecciones ante el cambio climático actual

Con los estudios ubicaron al Aptenodytes, el grupo hermano de todas las otras especies de pingüinos existentes, el origen de la diversificacion a 22 millones de años en el período del Mioceno en Nueva Zelanda y Australia, y no en la Antártida como se ha pensado tradicionalmente. IMAGEN: Juliana Vianna

A diferencia de los periodos de glaciación del pasado, los cambios climáticos que experimenta el planeta actualmente son acelerados. “El rápido aumento de la temperatura no solo afecta a los pingüinos, sino que al ambiente y a sus fuentes de alimentación. Estos son demasiado acelerados, lo que dificulta su capacidad de adaptación”, advierte Juliana.

Actualmente se estudian estos escenarios que pueden beneficiar a algunas especies, mientras otras pueden ser perjudicadas hasta el extremo de su extinción. En el caso de los pingüinos, se ha observado empíricamente que su ubicación está siendo modificada por las condiciones climáticas.

“En la Antártica, el pingüino adelia y barbijo han disminuido sus tamaños poblacionales, mientras que en el caso del papúa se está extendiendo, gracias a que su dieta es más amplia y su origen sub-Antártica”, concluye la investigadora que hace un par de meses, recibió el Premio de Excelencia Científica “Adelina Gutiérrez”, que entrega anualmente la Academia Chilena de Ciencias..

La investigación fue realizada por Juliana Vianna, brasileña, junto a los investigadores nacionales María José Frugone, Daly Noll y Elie Poulin, y gracias a la colaboración con especialistas de Brasil, España, Estados Unidos, Noruega, Francia, Australia, Sudáfrica e Inglaterra. Los resultados se enmarcan en un Proyecto Anillo de Biodiversidad Genómica Antártica (Programa de Investigación Asociativa de la ex CONICYT) y el apoyo del Instituto Antártico Chileno (INACH), gracias al cual participaron en expediciones científicas desde el 2014.

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