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BIODIVERSIDAD

Las apariencias engañan

Una combinación de estudios genéticos y ecológicos revela procesos evolutivos

Bárbara Leal/ UNESP Ibitipoca: partes vegetativas típicas de C. coccinea…Bárbara Leal/ UNESP

Flores de un rojo vivo pendiendo de los árboles pueden ser vistas por quien recorre el Parque Estadual de Ibitipoca, en el sudeste del estado de Minas Gerais. Se trata de orquídeas de un género muy común, que incluso se venden en supermercados. Lo curioso es que los expertos avezados pueden divisar ahí algo así como muñecos con piezas intercambiables: follajes característicos de una especie, con flores que las asemejan más a otras. Una señal de que, a pesar de ser llamativas, y por eso pasibles de comercialización, aún resta mucho por descubrir y comprender sobre estas plantas.

No es nada nuevo que la naturaleza mezcle partes de organismos diferentes, usualmente, generando híbridos. Especulando con ello, la bióloga Bárbara Leal decidió estudiar ese enigma en su maestría, bajo la supervisión del botánico Eduardo Borba, de la Universidad Federal de Minas Gerais (UFMG). A partir de identificaciones previas, ella esperaba hallar las orquídeas Cattleya coccinea y C. brevipedunculata, aparte de híbridos entre ambas. No fue eso lo que descubrió, por medio de análisis genéticos, y por una sencilla razón. Tan sólo la segunda de esas especies existe en Ibitipoca, y presenta una apariencia variable según el ambiente, tal como ella y otros colegas lo describen en un artículo publicado en agosto en la revista Botanical Journal of de Linnean Society.

Bárbara Leal/ UNESP …y de C. brevipedunculataBárbara Leal/ UNESP

La hipótesis de que la presencia de plantas con características mezcladas de ambas especies podría explicarse debido a la formación de híbridos surgió del trabajo coordinado por la botánica Samantha Koehler, del Instituto de Biología de la Universidad de Campinas (IB-Unicamp), parte del doctorado de la ecóloga Jucelene Rodrigues en la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz de la Universidad de Sao Paulo (Esalq-USP), supervisada por la ingeniera agrónoma Elizabeth Veasey. Al analizar la clasificación de las especies C. coccinea y C. mantiqueirae, apelando a datos genéticos, el grupo detectó que los ejemplares de Ibitipoca, en el municipio de Lima Duarte, parecían estar más emparentados con C. brevipedunculata, tal como lo revelaron en el artículo publicado el año pasado en la revista Plant Systematics and Evolution. “Varios estudios florales muestran que la vegetación del lugar se asemeja a la de la formación montañosa conocida como Serra do Espinhaço”, dice Koehler. Según ella, la composición del suelo define un bioma de matorral de altura, propicio para la vegetación del interior del estado. “La distribución de C. brevipedunculata se expandió y llegó hasta Serra da Mantiqueira, donde halló un hábitat favorable”. Resulta curioso, porque C. coccinea abunda en una región bastante más cercana, en la Serra do Mar, estado de Río de Janeiro. “En una hora se llega a Lima Duarte”, comenta la botánica. De ahí emerge la hipótesis de una posible zona de hibridación, un proceso que puede conducir al surgimiento de una nueva especie (lea en Pesquisa FAPESP, edición n° 212), que luego fue estudiada y refutada por Leal.

Versatilidad
Las orquídeas rojas de Ibitipoca en realidad pertenecen a la especie C. brevipedunculata, que prolifera en los tórridos matorrales de altura de Serra do Espinhaço. “Esa especie tan sólo era conocida en ambientes abiertos y no había indicios de que presentara características similares a las de la otra especie cuando crece a la sombra” dice Borba. La sombra y humedad abundante es el hábitat natural de la C. coccinea, del Bosque Atlántico. Más allá de su coloración, rosa para las orquídeas asoleadas, y rojo para las de la selva, una característica diferencial entre ambas especies es el pseudobulbo, una estructura que almacena agua ubicada en la base de las hojas. En el caso de C. coccinea son alargadas y en C. brevipedunculata son esféricas, un formato más eficiente en situaciones de escasez hídrica. Las plantas que viven en áreas más soleadas también tienen hojas más gruesas y duras, frecuentemente de una coloración rojiza debido a ciertos pigmentos que la protegen de la luz solar, contrastando con las otras de hojas largas y flexibles. Es otra estrategia de defensa ante condiciones adversas.

El hallazgo de una especie disfrazada de otra fue una sorpresa que deja bien claro que confiar solamente en las apariencias puede llevar a equívocos, una constatación que podría parecer obvia, pero usualmente es ignorada. “Cientos de híbridos se infieren tan sólo basándose en su morfología”, dice Borba. “La lección que se aprende es que las diferencias pueden ser producto de una plasticidad fenotípica”. El investigador se refiere a las características cuya variación es una respuesta a las condiciones ambientales, independientemente de la genética. Ibitipoca, en Serra da Mantiqueira, es en este caso un terreno fértil, debido a la conjunción de áreas pedregosas, con una vegetación típica del matorral de altura, salpicadas de islas de selva densa y húmeda del Bosque Atlántico.

Para Borba, estos resultados llaman la atención sobre la necesidad de expandir los procedimientos de clasificación de las plantas más allá de una técnica. No basta con el estudio de las características visibles, el fenotipo. Tampoco basta con considerar la distribución geográfica. En el caso de las plantas, queda claro que hay varias fuentes de información, tales como la genética, la fisiología y la química, que se conjugan para establecer una mejor clasificación de las especies, y lo propio cuenta para la mayoría de los organismos. Esto que podría denominarse taxonomía integral, está lejos de ser una idea novedosa, pero no es muy frecuente que sea el procedimiento adoptado, tal como había ocurrido hasta ahora con las orquídeas de Ibitipoca. El profesor de la UFMG advierte sobre el interés por la conservación en el caso de las orquídeas, que habitualmente integran las listas de especies amenazadas de extinción, ya sea por destrucción del hábitat o por cosecha excesiva para el comercio de plantas ornamentales. O también por una suma de ambos factores. “Una clasificación más adecuada de las poblaciones y de las especies nos permite elaborar estrategias para la conservación y preservación de las orquídeas, en bancos de germoplasma o in situ”, explica.

CÉLIO HADDAD/ UNESP Del sur al norte: manchas amarillas en P. burmeisteri paulista…CÉLIO HADDAD/ UNESP

Encuentros y desencuentros
La situación taxonómica de la C. coccinea también es objeto de un análisis más profundo, de acuerdo con Koehler. El estudio de 2015 reveló una divergencia importante entre las poblaciones del estado de Río de Janeiro, en las localidades de Petrópolis y Nova Friburgo, y una en el estado de São Paulo, en São José do Barreiro. De ello podría inferirse que ya son linajes completamente separados.

Más o menos por la misma región, una rana arborícola verde con manchas amarillas a los costados del cuerpo y azules en la parte trasera de los muslos, también parece ocultar una nueva especie, según la bióloga Tuliana Brunes, quien actualmente cursa una pasantía de posdoctorado en la USP. Los análisis genéticos efectuados durante su doctorado en la Universidad de Porto, en Portugal, sugieren que Phyllomedusa burmeisteri se restringe a una región de la Serra do Mar, en Río de Janeiro, donde se supone que hubo un refugio selvático hace alrededor de 1,3 millones de años. “La población de esa zona se habría diferenciado de los individuos que componen el resto de ese grupo”, explica. Ella sostiene que se necesitan estudios más profundos, tanto desde el punto de vista genético como reproductivo (el canto específico resulta esencial para que las hembras encuentren a los machos de su especie), lo cual confirma que las ranas arborícolas actualmente clasificadas como P. burmeisteri en los estados de São Paulo, Minas Gerais, Espírito Santo y en el sur de Bahía, en realidad corresponden a una especie diferente.

TULIANA BRUNES/ USP …y muslos azules de P. bahianaTULIANA BRUNES/ USP

Otro aspecto singular de estas especies de ranas arborícolas, que permite trazar otro paralelismo con las orquídeas, es una alteración en el modelo de pigmentación de la parte posterior de los muslos entre P. burmeisteri y P. bahiana, dos especies muy emparentadas, que habitan desde São Paulo hasta Sergipe. Este estudio ya lleva casi 25 años, desde que los zoólogos José Pombal Jr., del Museo Nacional de Río de Janeiro, y Célio Haddad, de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), campus de Río Claro describieron una tendencia sur-norte en esas ranas arborícolas. Las de São Paulo tenían muchas manchas amarillas en los muslos, mientras que las bahianas no tenían manchas. Entre esos dos extremos, había un escalonamiento intermedio que sugería una zona de hibridación a mitad de camino. Por medio de un muestreo más extenso e intensivo, Tuliana Brunes y sus colegas, entre los que se encuentra Haddad, han comprobado que la distribución de ese modelo de coloración no respeta los límites de las especies. Al contrario de lo que pudo comprobarse en las orquídeas, las ranas arborícolas producen efectivamente híbridos, según revela el artículo publicado en 2014 en la revista Zoologica Scripta. Brunes detectó señales genéticas de una hibridación antigua en el estado de Espírito Santo, al sur del río Doce, y otra actual en el sur de Bahía.

Lo sorprendente fue que estas zonas híbridas no parecen ser la causa de la coloración considerada intermedia en los muslos de los animales: el estudio revela que es un patrón común a ambas especies. Una vez más, la apariencia no ayuda. “Creemos que la causa sería la selección natural, las manchas amarillas servirían como aviso a los predadores de que aquellas ranas tienen toxinas en la piel”, explica. Y son muchas toxinas, puesto que en estos animales ya se han aislado una serie de sustancias químicas con potencial farmacológico (lea en Pesquisa FAPESP, edición n° 133). Una serpiente podría tragarse a una de estas ranas y regurgitarla viva al percibir las sustancias nocivas en su boca. Según Brunes, la coloración se encuentra en una parte de los muslos normalmente oculta, pero las ranas Phyllomedusa disponen de un sistema de comunicación visual, mediante el cual, al extender sus patas traseras, esos colores quedan a la vista. Esta tendencia a un patrón amarillo supondría una ventaja para su supervivencia, hipótesis que aún requiere de otros estudios que la corroboren.

Si trazamos un paralelo, tanto orquídeas como ranas arborícolas llaman la atención sobre un aspecto que usualmente no se tiene en cuenta al momento de secuenciar material genético para clasificar animales y plantas: las adaptaciones al ambiente ocurren con frecuencia, resultan esenciales para la supervivencia y no necesariamente dan origen a nuevas especies.

Proyectos
1.
Sistemática molecular, modelos de diversificación y conservación de orquídeas brasileñas (nº 2006/55121-3); Modalidad Programa Joven Investigador; Investigadora responsable Samantha Koehler (Unicamp); Inversión R$ 266.360,99
2. Filogeografía, genética de poblaciones y clasificación de especies del complejo Cattleya coccinea (Orquidaceae) (nº 2011/18532-3); Modalidad Apoyo a la Investigación – Regular; Investigadora responsable Elizabeth Ann Veasey (USP); Inversión R$ 112.022,18
3. Biogeografía, filogeografía y diversificación de anuros endémicos del Bosque Atlántico de Brasil (nº 2005/52727-5); Modalidad Programa Joven Investigador; Investigador responsable João Alexandrino (Unifesp); Inversión R$ 307.302,27
4. Especiación de anfibios anuros en biomas de altitud (nº 2008/50928-1); Modalidad Proyecto Temático; Investigador responsable Célio Haddad (Unesp); Inversión R$ 1.407.985,13

Artículos científicos
LEAL, B. S. S. et al. When hybrids are not hybrids: A case study of a putative hybrid zone between Cattleya coccinea and C. brevipedunculata (Orchidaceae). Botanical Journal of the Linnean Society. v. 181, n. 4, p. 621-39. Ago. 2016.
RODRIGUES, J. F. et al. Species delimitation of Cattleya coccinea and C. mantiqueirae (Orchidaceae): Insights from phylogenetic and population genetics analyses. Plant Systematics and Evolution. v. 301, n. 5, p. 1345-59. May. 2015.
BRUNES, T. O. et al. Species limits, phylogeographic and hybridization patterns in Neotropical leaf frogs (Phyllomedusinae). Zoologica Scripta. v. 43, n. 6, p. 586-604. Nov. 2014.