A la caza de pistas genéticas sobre la resistencia climática en las islas serranas

En Water Canyon, Nuevo México, hay una pequeña zona de gran altitud de 29 kilómetros de longitud llamada Montañas Magdalena, rodeada de desierto. Los picos aislados albergan una colección de plantas de matorral, incluido un pequeño grupo de unos 20 álamos. Están atrapados, como en una isla, incapaces de escapar mediante la migración o el flujo de polen a través de las inhóspitas tierras bajas circundantes a cualquier zona lejana, o incluso cercana, de gran altitud.

Es uno de los sitios más calurosos y secos de “islas serranas” o “islas del cielo” que estudiamos, mucho más que cualquier gran cadena montañosa adyacente, y un lugar ideal para buscar rasgos adaptados al clima.

Como ecólogos, pasamos nuestro tiempo, junto a muchos grandes colegas, en lugares como este del oeste de Estados Unidos, a la caza de características que han ayudado a las especies a sobrevivir a lo largo de más de 15.000 años de calentamiento desde el retroceso de la última glaciación. Trabajamos específicamente en bosques ribereños de álamos de gran altitud en el oeste de Estados Unidos: ecosistemas emblemáticos comunes a los ríos de las regiones áridas. Esperamos que los árboles que crecen en estos lugares nos ayuden a comprender cómo podemos protegernos de los efectos del cambio climático.

El cambio climático está teniendo un enorme impacto en el planeta, y es difícil predecir qué va a hacer exactamente en ecosistemas complejos como los bosques. Nuestros bosques albergan comunidades microbianas de las hojas y el suelo, hongos mutualistas, insectos, mamíferos y otros animales; todos juntos conforman la fertilidad de los suelos, la calidad del agua y la productividad de estos ecosistemas. Esto, a su vez, determina la disponibilidad de madera y puestos de trabajo, así como la seguridad alimentaria y las economías mundiales. Los científicos están ansiosos por saber cómo afectarán a estos ecosistemas el cambio climático y el aumento de los niveles de dióxido de carbono, y por identificar qué variantes genéticas, que controlan qué rasgos en qué organismos, podrían ayudar a impartir resistencia frente a estos cambios. Por desgracia, esto es sorprendentemente difícil de averiguar.

Los investigadores tienen varias formas de abordar parte de esta cuestión. Por ejemplo, pueden estudiar semillas antiguas o árboles muy viejos para obtener pistas sobre la relación entre la genética y la supervivencia. A veces estudian las diferencias entre plantas o animales en distintas elevaciones o latitudes. Pero no son análogos perfectos del cambio climático. Otro enfoque consiste en estudiar las plantas en una zona controlada o en un invernadero, donde pueden alterarse la temperatura, la humedad y los niveles de CO₂. Pero estos estudios son a corto plazo y a menudo a pequeña escala.

Nuestro argumento es que la comparación entre las islas serranas y las cadenas montañosas cercanas permite comprender mejor los cambios evolutivos a largo plazo provocados por el clima. Entre las poblaciones que viven en cadenas montañosas, la selección natural es relativamente relajada, tanto porque las especies pueden desplazarse más como porque el clima suele ser más moderado en estos grandes bloques de terreno. En el oeste de EE.UU., las islas serranas son, en promedio, un 35 % más cálidas y reciben un 53 % menos de precipitaciones que las cadenas montañosas. Como resultado, las poblaciones de las islas serranas se enfrentan a una mayor presión para evolucionar y hacer frente a unas condiciones de las que no pueden escapar.

Las islas serranas ya son focos de diversificación debido a su aislamiento. En los Ghats occidentales de la India, por ejemplo, el aislamiento a largo plazo de las islas serranas ha provocado la división de un ave llamada alicorto flanquirrufo en varias especies taxonómicas. Aunque la divergencia entre poblaciones comenzó hace casi 5 millones de años, el cambio climático moderno ha acelerado estos procesos. En el caso de las plantas, un estudio realizado durante 12 años en las Montañas Rocosas reveló que las plantas de las islas serranas más grandes habían pasado a tener hojas más pequeñas y densas, mejor adaptadas para tolerar el estrés.

Nuestros colegas y nosotros hemos descubierto que los álamos de las islas serranas del oeste de EE.UU. se clonan asexualmente con mucha más frecuencia y producen sistemas radiculares menos complejos que los álamos de las cadenas montañosas adyacentes, adaptaciones que pueden ayudarles a reproducirse más rápidamente o a establecerse en condiciones de estrés. Estas adaptaciones se observan en ciertos clones de álamos encontrados inicialmente por nuestro grupo, y las regiones responsables de sus genomas se están investigando más a fondo en nuestro trabajo actual.

También hemos descubierto que los suelos de las islas serranas tienen una composición única de bacterias y hongos, diferente de la de las cadenas montañosas cercanas. Algunos de nuestros datos procedentes de estudios en invernaderos sugieren que las comunidades microbianas de las islas serranas contribuyen a aumentar la productividad de los árboles.

Estudios como este pueden ayudarnos a averiguar los rasgos, y las variantes genéticas que los sustentan, que contribuyen a la supervivencia en condiciones de estrés causadas por el cambio climático. Y esto es útil para predecir lo que podría ocurrir en el futuro con nuestros ecosistemas. También es una buena manera de encontrar rasgos que podamos utilizar para ayudar a la adaptación, o que trabajen en beneficio de la humanidad. Por ejemplo, las empresas están desarrollando mezclas de microbios del suelo que ayudarán a los bosques gestionados a crecer más rápido y absorber más carbono del aire. Las islas serranas podrían ser un buen lugar para encontrar estos microbios.

La historia de las islas serranas suscita otra preocupación: muchos animales y plantas de las islas serranas, como osos negros, mariposas y búhos, tienen poblaciones pequeñas y menos diversidad genética que las grandes poblaciones de otros lugares. Están amenazadas, pero hay que preservarlas si esperamos descubrir el tesoro de secretos que encierran las islas serranas, para ayudarnos a encontrar formas de que los ecosistemas sobrevivan al cambio climático.

En la actualidad, solo existe una organización, Sky Island Alliance, dedicada a la conservación de las islas serranas, cuyo trabajo se centra en el Archipiélago Madreano del suroeste de Estados Unidos y el norte de México. Esta labor ha encabezado los esfuerzos por conocer y proteger las especies de islas serranas, y debería servir de base para un esfuerzo mundial más amplio de conservación de las islas serranas.

Artículo traducido por Debbie Ponchner