Ariadna E. Morales García

A través del tiempo, nuestro planeta ha sufrido grandes transformaciones y las especies se han extinto, han cambiado o en algunos casos raros han permanecido iguales. Muchas de las que ahora viven en ciertos ambientes pudieron habitar lugares inimaginables en el pasado. El territorio que hoy identificamos como México es uno de los lugares en el mundo que más alteraciones ha padecido en la historia del planeta. Por ejemplo, algunas regiones se han inundado y otras han brotado del mar, cadenas montañosas han emergido de la tierra, enormes ríos y lagos han aparecido y desaparecido. Durante varios miles de años, México ha estado cubierto por grandes bloques de hielo, por desiertos; amplias extensiones de bosques, selvas y matorrales que se han extendido y contraído. Por lo tanto, aunque no debería asombrarnos la impresionante cantidad de formas de vida y su distribución, esto no siempre ha sido fácil de entender.

De la biogeografía a la filogeografía

La Biogeografía es una disciplina de la biología, cuyo principal objetivo es reconstruir la distribución espacial de varias especies o grupos a lo largo del tiempo. Pero, ¿cómo saber en donde habitaban determinadas poblaciones?, ¿han permanecido siempre en el mismo sitio o han migrado para colonizar nuevas regiones? Dado que no podemos regresar en el tiempo, ni preguntarle directamente a los residentes en ese momento, la manera de aproximarnos y “encuestar” a los moradores actuales es a través de sus genes. Sí, porque cada ser vivo tiene en cada una de sus células información que se almacena generación tras generación, e interpretándola de la manera adecuada es una guía a la historia evolutiva de las especies. Así pues, el ADN es una fuente de información biológica que nos narra la historia de las poblaciones, las especies o los linajes a través del tiempo. De esta manera surge la Filogeografía, que plantea dentro de sus principales objetivos estudiar a los genes a través del tiempo y el espacio.

Los murciélagos y la filogeografía

Diversos estudios filogeográficos han encontrado concordancias casi impecables entre la distribución de las poblaciones 05coloniaactuales de varias especies vegetales y el surgimiento de ciertos ecosistemas que pudieron actuar como barreras o corredores. Pero en el caso de las especies que pueden desplazarse enormes distancias de manera constante, como lo hacen los murciélagos, las reconstrucciones filogeográficas se vuelven complicadas. Como cuando tienes que ordenar los papeles sin numerar que una ráfaga de viento desordenó al entrar por una ventana. Surge así un reto nuevo para los filogeógrafos. ¿Cómo resistirse a este reto cuando el objeto de estudio es tan carismático como un murciélago? Sí, porque la característica distintiva de los murciélagos sobre los demás mamíferos, el vuelo, se convierte en un dolor de cabeza para los genetistas de poblaciones que quieren conocer historias de colonización. Éste es el caso del murciélago de cola libre, conocido en el ámbito científico como Tadarida brasiliensis (figura 1).

 ¿Por qué el murciélago de cola libre es un modelo de estudio diferente?

Tadarida brasiliensis es el murciélago más abundante del continente americano, ya que llega a formar agrupaciones de millones de individuos y además puede volar grandes distancias. Sólo para alimentarse vuela más de 50 km en una noche. Y, cuando las condiciones ambientales no son las óptimas, puede migrar, recorriendo más de 1,500 km. No es nada quisquilloso con la presencia humana y puede vivir en gran diversidad de ecosistemas. Incluso habita en casas abandonadas, áticos o iglesias, aunque sin duda su lugar favorito son las cuevas oscuras y húmedas. Se ha sugerido que sólo las hembras de este murciélago son las que migran en busca de mejores sitios donde alumbrar y criar a sus bebés. 
          El uso de diferentes marcadores moleculares de ADN nos permite hacer inferencias sobre la conducta migratoria de estos murciélagos. El ADN que se encuentra en la mitocondria de las células puede contarnos sólo la historia de las hembras, ya que en05Arbol los vertebrados, este organelo sólo se hereda por vía materna. En cambio, el ADN del núcleo nos cuenta una historia combinada entre los padres y las madres, porque cada hijo recibe mitad y mitad de información genética. En un estudio filogeográfico también es importante considerar qué tan rápido acumulan cambios los genes que son objeto de estudio o la tasa de sustitución (mutaciones que se fijan). De ésta tasa de cambio dependerá la resolución que tendremos en el tiempo para interpretar nuestros resultados. Esto quiere decir que mientras más rápida sea la tasa de mutación de un gen, más recientes serán los eventos poblacionales que podemos inferir; mientras más lenta sea, más antiguos serán los eventos que estaremos observando (figura 2). La elección de los genes dependerá del objetivo de nuestro trabajo y de las preguntas que queremos contestar.

¿Sólo migran las hembras del murciélago de cola libre?

Queremos saber si sólo las hembras de este murciélago migran y si dicha migración es consecuencia de la condiciones ambientales que rodean a las poblaciones (sin importar si son favorables o no). Para poder inferir esto, obtuvimos muestras de toda Norteamérica y utilizamos diferentes genes mitocondriales y de núcleo con distintas tasas de mutación; la más lenta para la mitocondria y la más rápida para el núcleo. Aislamos el ADN nuclear y mitocondrial, y obtuvimos información de algunos genes. Después hicimos varios análisis para estimar la estructura genética y la migración entre los grupos de poblaciones de este murciélago. La estructura genética nos dice qué tan parecidos o diferentes son los grupos de poblaciones entre si, se representa con un valor que va desde cero para las más parecidas hasta uno para las más diferentes (llamado FST).

          Con nuestros datos notamos un patrón de estructuración genética diferente en el murciélago de cola libre con 05ADNrespecto a otros murciélagos. Los grupos que identificamos con los dos tipos de marcadores genéticos no concuerdan, lo cuál es común para este tipo de estudios. Por lo general, son mayores las diferencias encontradas en los genes con los datos de mitocondria que con los genes del núcleo. Esto se debe fundamentalmente a que las hembras no migran, o lo hacen poco, y los machos sí. En el murciélago de cola libre encontramos lo opuesto, es decir, con los genes nucleares encontramos seis grupos genéticos que son muy diferentes entre sí, mientras que por el ADN de la mitocondria sólo detectamos dos (figura 3). Esta discrepancia demuestra que las hembras sí migran y los machos no o lo hacen menos.

¿El murciélago de cola libre tiene barreras para migrar?

No podemos ignorar que Norteamérica es una región con ambientes muy heterogéneos. Es aquí donde se encuentra la transición entre dos de las principales regiones biogeográficas del continente: la Neartica y la Neotropical. La transición entre cada ambiente diferente puede representar una barrera para la migración en esta y otras especies. Si ponemos atención en los hábitats de cada uno de los grupos,  encontraremos más respuestas. Cada grupo que identificamos con los genes nucleares se encuentra en regiones del continente con condiciones climáticas y ambientales características (que definen el llamado nicho ecológico). No obstante, la mayor diferencia entre grupos se encuentra en la zona de transición de las dos zonas biogeográficas. Esto nos sugiere que aunque el murciélago de cola libre migra mucho, éste tiende a desplazarse con 05migracionmayor frecuencia hacia regiones climáticamente similares. Lo cual fue corroborado por las inferencias de migración. Además, notamos que aquellos grupos que habitan en la región Neotropical, donde las condiciones climáticas son constantes durante todo el año, no son migratorios. Por otro lado, los grupos que habitan en la región Neártica, donde la variación de la temperatura es muy drástica estacionalmente (sobre todo en invierno), sí son migratorios. Lo anterior lo podemos explicar al considerar que los grupos de las regiones más cálidas no tienen la necesidad de migrar, porque siempre tienen alimento, un refugio confortable, pareja y un lugar optimo donde alumbrar a sus crias. Mientras que los grupos de regiones donde el invierno es inclemente, se desplazan hacia zonas más cálidas y confortables (figura 4). 
          Sin embargo, nuestras simulaciones de migración indican que siempre hay aventureros, aunque en menor proporción, que van y vienen entre regiones contrastantes. Este hecho queda manifiesto con nuestros datos de análisis de ADN mitocondrial, los que indican que hay menos diferenciación entre grupos.

¿Este murciélago siempre ha migrado por el mismo camino?

¿Cómo podemos saber si históricamente las hembras de esta especie son las únicas que migran? Nuestros resultados no demuestran directamente si las hembras son las únicas que migran; esto sólo se podría saber regresando el tiempo, pero también lo podemos inferir al comparar los patrones de estructuración genética entre los dos marcadores moleculares porque tienen diferentes tasa de mutación. Es decir, comparamos la distribución geográfica de los grupos inferidos a diferentes escalas de tiempo.
          Con los genes nucleares detectamos seis grupos (que representan un escenario actual) y con los genes de mitocondria detectamos sólo dos grupos (que representa un escenario más antiguo). Existe un grupo que se diferencia de los demás, y esto coincide tanto por los genes de núcleo como por los de mitocondria. Además debemos notar que pareciera que el otro grupo que identificamos con el gen de mitocondria se subdivide en grupos pequeños (los delimitados con los genes de nucleo). Aquí podemos encontrar la respuesta a la migración histórica de las hembras. Si a lo largo de la historia de la especie, las hembras hubiesen migrado mucho y de manera indistinta desde y hacia todas  las diferentes regiones del continente, entonces la diferenciación entre estos grupos no podría distinguirse. Por los genes del núcleo no observaríamos ningún grupo diferenciado en la actualidad. Nosotros si estamos observando grupos estructurados genéticamente con los dos marcadores, por lo que podemos decir que las hembras del murciélago de cola libre siempre han migrado grandes distancias y con más frecuencia entre ambientes parecidos. No obstante, los machos también lo hacen, aunque en menor proporción.

En suma

El uso de diferentes marcadores moleculares, nucleares y de la mitocondria, interpretados en un contexto adecuado, nos dan pistas sobre la historia evolutiva de las especies. Incluso en casos extremos donde la naturaleza de una especie pudiera no ser la idónea para hacer reconstrucciones. En el caso del murciélago de cola libre, la migración y patrones de estructuración genética actuales son influidas en gran medida por las características ambientales. Pero a lo largo de muchos miles de años hay suficientes migrantes entre todos los grupos que pueden diluir la diferenciación entre grupos.

Para saber más

  • Avise, J.C. 2000 Phylogeography: The History and Formation of Species. Harvard University Press, Cambridge.
  • Hickerson, M.J., B.C. Carstens, J. Cavender-Bares, K.A. Crandall, C.H. Graham, J.B. Johnson, L. Rissler, P.F. Victoriano y A.D. Yoder. 2010. Phylogeography’s past, present, and future: 10 years after Avise 2000. Molecular Phylogenetics and Evolution, 54: 291-301.
  • Morales, A.E. 2012. Filogeografía y genética de poblaciones de Tadarida brasilienis (Chiroptera: Molossidae) en México. Tesis de Maestría. Instituto de Ecología. Universidad Nacional Autónoma de México.