¿Cómo ayuda la genética a las escúas para adaptarse a la Antártica?
Un estudio basado en tres especies de aves marinas rapaces liderado por la profesora de la Facultad de Ciencias Biológicas, Juliana Vianna, directora alterna del Instituto Milenio CRG e investigadora del Instituto Milenio BASE, revela que a diferencia de las poblaciones puras, los individuos híbridos muestran mayor diversidad genética y presencia de genes que favorecen la adaptación fisiológica a bajas temperaturas.
photo_camera Utilizando secuenciación genómica de alta cobertura en más de 100 ejemplares, recolectados desde Sudamérica hasta la Antártica, el equipo investigador logró reconstruir la historia evolutiva de tres especies de escasa. (Crédito fotográfico: Daly Noll)
Tres especies de aves marinas del hemisferio sur se están adaptando a los ambientes extremos de la Antártica. Esto, mediante introgresión genética, un proceso evolutivo que permite la incorporación de genes de una especie a otra a través de la hibridación.
Este es el resultado de un estudio publicado en la revista Molecular Biology and Evolution y liderado por la académica de la Facultad de Ciencias Biológicas Juliana Vianna, directora alterna del Instituto Milenio Centro de Regulación del Genoma (IM- CRG) e investigadora del Instituto Milenio BASE. El trabajo fue desarrollado en colaboración con las tesistas Josefina Jorquera y Lucila Morales, y forma parte del proyecto financiado por el Instituto Antártico Chileno (INACH).
Las protagonistas de esta investigación son tres especies de escúas (aves marinas rapaces): la escúa chilena (Stercorarius chilensis) que se encuentra en Chile, Argentina e islas Malvinas /Falklands; la escúa polar (S. maccormicki) que se distribuye alrededor de la Antártica; y la escúa parda (S. antarcticus), en la península Antártica e islas subantárticas.
Utilizando secuenciación genómica de alta cobertura en más de 100 ejemplares, recolectados desde Sudamérica hasta la Antártica, el equipo investigador logró reconstruir la historia evolutiva de estas especies, identificar patrones de mezcla genética entre ellas y descubrir señales de adaptación a climas polares.
Introgresión: una vía hacia la adaptación
La investigación documenta zonas geográficas donde estas especies se cruzan y producen descendencia híbrida, en particular en la península Antártica, hasta la isla subantártica de Bouvet. En estos individuos híbridos, los científicos detectaron genes asociados a funciones clave para sobrevivir en climas fríos, como el metabolismo de lípidos, la regulación térmica y procesos reproductivos.
Estos resultados sugieren que la introgresión genética está jugando un rol relevante en la capacidad de estas aves para adaptarse y expandirse hacia nuevos ambientes, especialmente en un escenario de cambio climático. A diferencia de las poblaciones puras, los individuos híbridos mostraron mayor diversidad genética y presencia de genes que favorecen la adaptación fisiológica a bajas temperaturas.
Proyecciones ante el cambio climático
Los autores del estudio también desarrollaron modelos de distribución ecológica proyectando distintos escenarios climáticos futuros. Los resultados indican que las poblaciones híbridas podrían ampliar su rango de distribución en la Antártica hacia el año 2100, mientras que algunas poblaciones no híbridas (como la escúa chilena) podrían reducir su presencia en el extremo sur de Sudamérica.
Este trabajo destaca la importancia de considerar la hibridación como un mecanismo evolutivo relevante, especialmente en regiones donde los límites entre especies se solapan y las condiciones ambientales están cambiando rápidamente. Además, refuerza el valor de los estudios genómicos a gran escala como herramienta para entender los procesos de adaptación biológica.
"(...) Estudiar estos mecanismos es fundamental no solo para comprender cómo responden las especies a nuevos desafíos, sino también para anticipar qué linajes tienen mayor resiliencia genética para persistir en los ecosistemas del futuro" - Juliana Vianna, académica Ciencias Biológicas UC y directora alterna CRG.
Convergencia evolutiva
Otras cuatro especies de escúas se reproducen en la región del Ártico, las que se encuentran en estudio y se las busca comparar con las tres especies antárticas ya investigadas. También se están realizando comparaciones entre las adaptaciones convergentes encontradas para las aves de la familia Alcidae (alca, frailecillo y otras) en el Ártico, con los pingüinos en el océano Austral.
La investigación fue coordinada por instituciones chilenas, incluyendo académicos de la Pontificia Universidad Católica de Chile, la Universidad Andrés Bello y los institutos milenio BASE y CRG, junto a centros de investigación de Australia, Europa y Sudáfrica.
Como explica la académica Juliana Vianna: “Lo fascinante de este estudio es que revela cómo la evolución no siempre avanza de manera lineal o aislada. A través de la introgresión genética, es decir, la incorporación de genes de una especie en otra por hibridación, estamos viendo que las escúas están ganando herramientas adaptativas claves para sobrevivir en ambientes polares extremos. Genes relacionados con el metabolismo lipídico, la regulación térmica o la reproducción no aparecen al azar: están siendo seleccionados porque confieren una ventaja fisiológica concreta ante el frío”.
“Desde la biología molecular, estos resultados son una ventana a procesos de adaptación en tiempo evolutivo corto. La hibridación, que durante años fue considerada una anomalía, hoy la entendemos como un motor evolutivo. En un contexto de cambio climático acelerado, estudiar estos mecanismos es fundamental no solo para comprender cómo responden las especies a nuevos desafíos, sino también para anticipar qué linajes tienen mayor resiliencia genética para persistir en los ecosistemas del futuro”, concluye la investigadora.
