La evolución profunda proyecta una sombra más larga de lo que se pensaba, informan los científicos en un nuevo artículo publicado la semana del 1 de agosto en la procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias. Los científicos y colegas del Smithsonian observaron las comunidades de pasto marino, la base de muchas redes tróficas marinas costeras a lo largo de las costas del Atlántico norte y el Pacífico, y descubrieron que su historia genética antigua puede desempeñar un papel más importante que el entorno actual en la determinación de su tamaño y estructura. y quien vive en ellos. Y esto podría tener implicaciones sobre qué tan bien se adaptan los pastos marinos a amenazas como el cambio climático.
Hace aproximadamente medio millón de años, cuando el mundo era más cálido, algunas plantas de hierba marina hicieron el difícil viaje desde sus hogares en el Pacífico hasta el Atlántico. No todas las plantas eran lo suficientemente resistentes para hacer el viaje a través del Ártico. Para aquellos que tuvieron éxito, una serie de glaciaciones durante la Época del Pleistoceno afectó aún más hasta dónde podían extenderse. Esas luchas milenarias dejaron huellas duraderas en su ADN: incluso hoy en día, las poblaciones de hierba marina en el Atlántico son mucho menos diversas genéticamente que las del Pacífico.
Aún así, en el debate clásico de «naturaleza versus crianza», los científicos se sorprendieron al descubrir que el legado genético a veces hace más para dar forma a las comunidades modernas de pastos marinos que el entorno actual.
«Ya sabíamos que había una gran separación genética entre los océanos, pero no creo que ninguno de nosotros haya soñado alguna vez que eso sería más importante que las condiciones ambientales», dijo Emmett Duffy, biólogo marino del Centro Smithsonian de Investigación Ambiental y líder autor del informe. «Fue una gran sorpresa para todos».
Eelgrasses en agua caliente
Eelgrass se encuentra entre las plantas de aguas poco profundas más extendidas en el mundo. Su rango se extiende desde regiones semitropicales como Baja California hasta Alaska y el Ártico. Además de proporcionar alimento y hábitat para muchos animales submarinos, la hierba marina ofrece una gran cantidad de servicios a los humanos. Protege las costas de las tormentas, absorbe el carbono e incluso puede reducir las bacterias dañinas en el agua.
Pero en la mayoría de los lugares donde crece, la hierba marina es la especie dominante, o la única, de hierba marina presente. Eso hace que su supervivencia sea crítica para las personas y los animales que viven allí. Y la menor diversidad genética en el Atlántico podría dificultar que algunas poblaciones se adapten a cambios repentinos.
«La diversidad es como tener diferentes herramientas en tu cinturón de herramientas», dijo Jay Stachowicz, coautor y ecologista de la Universidad de California, Davis. «Y si todo lo que tiene es un martillo, puede poner clavos, pero eso es todo. Pero si tiene un complemento completo de herramientas, cada herramienta puede usarse para hacer diferentes trabajos de manera más eficiente».
Los ecologistas ya han visto desaparecer la hierba marina de algunas regiones a medida que las aguas se calientan. En Portugal, el lugar más al sur de Europa, la hierba marina ha comenzado a retroceder y moverse más al norte, hacia aguas más frías.
«No creo que vayamos a perder [eelgrass] en el sentido de una extinción”, dijo la coautora Jeanine Olsen, profesora emérita de la Universidad de Groningen en los Países Bajos. “No va a ser así. Tiene muchos trucos bajo la manga». Pero las extinciones locales, señaló, van a ocurrir en algunos lugares. Eso podría dejar en problemas a las regiones que dependen de su hierba marina local.
Alcanzando una cosmovisión más ZEN
Al darse cuenta de la urgente necesidad de comprender y conservar la hierba marina en todo el mundo, Duffy y sus colegas se unieron para formar una red global llamada ZEN. El nombre significa Zostera Experimental Network, un guiño al nombre científico de eelgrass, Puerto deportivo de Zostera. La idea era unir a los científicos de pastos marinos de todo el mundo, haciendo los mismos experimentos y encuestas, para obtener una imagen global coordinada de la salud de los pastos marinos.
Para el nuevo estudio, el equipo estudió comunidades de pasto marino en 50 sitios en el Atlántico y el Pacífico. Con 20 parcelas muestreadas por sitio, el equipo obtuvo datos de 1000 parcelas de pasto marino.
En primer lugar, recopilaron datos básicos de la hierba marina: tamaño, forma, biomasa total y los diferentes animales y algas que viven en ella y a su alrededor. Luego recopilaron datos genéticos de todas las poblaciones de hierba marina. También midieron varias variables ambientales en cada sitio: temperatura, salinidad del agua y disponibilidad de nutrientes, por nombrar solo algunas.
En última instancia, esperaban descubrir qué dio más forma a las comunidades de hierba marina: ¿el medio ambiente o la genética?
Después de ejecutar una serie de modelos, descubrieron una serie de diferencias entre los ecosistemas de hierba marina del Atlántico y el Pacífico, diferencias que se alinearon estrechamente con la divergencia genética de la migración del Pleistoceno y las edades de hielo posteriores.
Mientras que los pastos marinos del Pacífico a menudo crecían en «bosques» que superaban regularmente los 3 pies de altura y, a veces, alcanzaban más del doble de esa altura, el Atlántico albergaba «praderas» más diminutas que rara vez se acercaban a esa altura. Las diferencias genéticas también se alinearon con la biomasa total de la hierba marina. En el Atlántico, la genética evolutiva y el medio ambiente actual desempeñaron papeles igualmente importantes en la biomasa de la hierba marina. En el Pacífico, la genética tenía la sartén por el mango.
Estos impactos también llegaron a otras partes del ecosistema. Cuando se trataba de pequeños animales que vivían en la hierba marina, como los invertebrados, la firma genética del Pleistoceno nuevamente jugó un papel más importante que el medio ambiente en el Pacífico, mientras que los dos jugaron papeles igualmente importantes en el Atlántico.
«El antiguo legado de esta migración del Pleistoceno y el cuello de botella de la hierba marina en el Atlántico ha tenido consecuencias para la estructura del ecosistema 10.000 años después», dijo Duffy. «Probablemente más de 10.000».
Conservando el futuro
Que la genética antigua pueda desempeñar un papel tan importante, a veces más fuerte que el medio ambiente, tiene a algunos ecologistas preocupados sobre si la hierba marina puede adaptarse a cambios más rápidos.
«El calentamiento climático, por sí mismo, probablemente no sea la principal amenaza para la hierba marina», dijo Olsen. La contaminación de las ciudades y las granjas, que puede enturbiar el agua y provocar la proliferación de algas nocivas, también pone en peligro los pastos marinos. Dicho esto, la gran variedad de entornos en los que la hierba marina puede sobrevivir atestigua su resistencia.
«Tengo esperanza porque nuestros resultados ilustran la resiliencia a largo plazo a cambios importantes y repetidos en las tolerancias térmicas y la amplia gama de hábitats de pasto marino en aproximadamente la mitad del hemisferio norte», dijo Olsen. «Con los recursos genómicos ahora disponibles para la hierba marina, estamos comenzando a analizar los cambios funcionales en los genes y su regulación en tiempo real. Es muy emocionante».
Para proteger los lechos de pasto marino existentes, mantener la diversidad actual es un buen primer paso. En lugares que ya han perdido lechos de hierba marina, la restauración ofrece cierta promesa. Ya existen algunas historias de éxito, como en la costa este de Virginia. Pero muchos esfuerzos de restauración solo logran un éxito limitado. Como señaló Stachowicz, esto plantea preguntas adicionales.
«¿Deberías restaurar pastos marinos usando plantas de ambientes locales, o deberías pensar en el futuro y probar plantas con una genética más adecuada para las condiciones ambientales futuras?» preguntó. «¿O deberías cubrir tus apuestas?» Mantener o mejorar la diversidad genética podría ser la mejor manera de proporcionar a las poblaciones de pastos marinos el diverso conjunto de herramientas necesario para sobrevivir en un futuro incierto.
