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Biología

Colores y cantos de la evolución

Los tonos del plumaje y la vocalización favorecen la aparición de nuevas especies en un grupo de aves

Un ejemplar macho de capuchino canela, que comparte un mismo hábitat con el capuchino Iberá, ataca a una réplica en madera de su propia especie

Sheela Turbek

En el campo de la biología evolutiva, especiación es un término que se utiliza para hacer alusión al proceso que conduce al surgimiento de una nueva especie a partir de un grupo que se diferencia del resto de los miembros de una población originaria y acaba desarrollando características únicas. En la mayoría de los casos, se trata de un proceso muy lento, que ocurre en el transcurso de varias generaciones y puede extenderse durante miles o incluso millones de años. La consolidación de una nueva especie suele producirse cuando sus representantes quedan aislados geográficamente de la población original, y estos dos grupos de individuos pierden la capacidad de intercambiar material genético y generar descendencia viable. Empero, en ciertas circunstancias, las nuevas especies pueden llegar a surgir incluso antes de que haya una separación física o incompatibilidad genética entre la población ancestral y el grupo escindido.

Un estudio publicado el 25 de marzo en la revista Science sugiere que la aparición de unos pocos rasgos físicos y conductuales, tales como el color del plumaje de los machos y su patrón de canto, constituye un factor suficientemente fuerte como para estimular el surgimiento de nuevas especies de semilleros, unas pequeñas aves del género Sporophila que incluyen más de 40 especies, conocidas también popularmente en algunos países de Sudamérica como capuchinos (o caboclinhos, en Brasil), que habitan principalmente en áreas despejadas de América del Sur. Con unos 10 centímetros de largo y un peso menor a 10 gramos, los semilleros llaman la atención por lo melodioso de su canto.

Según consta en el artículo, elaborado por un equipo internacional de biólogos y ornitólogos, dos de las especies de este grupo de aves –el capuchino Iberá (Sporophila iberaensis) y el semillero ventricanela, también llamado capuchino canela (Sporophila hypoxantha)– comparten un mismo hábitat (la región del norte de los Esteros del Iberá, un extenso humedal pantanoso situado en el nordeste de Argentina), poseen genomas casi idénticos y son capaces de generar híbridos fértiles, tal como lo demuestran los experimentos que se han llevado a cabo con estas aves en cautiverio. Ambas aves construyen sus nidos en zonas muy cercanas, se reproducen en la misma época y comparten sus áreas de alimentación. Así y todo, tal como se ha comprobado en los experimentos de campo y en los análisis genéticos, las hembras casi siempre se reproducen con machos de su misma especie y evitan a los pretendientes de la especie vecina. En el estudio, se analizó el ADN de 37 ejemplares, machos y hembras, de las dos especies.

Para los autores del artículo, las hembras reconocen la especie de sus compañeros de apareamiento por el color de las plumas y su patrón de canto. Con el tiempo, esta preferencia sexual habría conducido a la separación de las dos especies. “El estudio demuestra que las especies pueden surgir y diferenciarse rápidamente con base en caracteres tales como el plumaje y el canto; asimismo, indica que la divergencia genética completa puede tardar bastante más en aparecer”, dice el ornitólogo Luís Fábio Silveira, curador de las colecciones de aves del Museo de Zoología de la Universidad de São Paulo (MZ-USP), uno de los autores del artículo, quien desarrolla un proyecto financiado por la FAPESP centrado en el estudio de especies endémicas de segmentos del Bosque Atlántico en el nordeste brasileño, donde también habitan algunas especies de semilleros. “El aislamiento morfológico y conductual se produce mucho antes que el genético, y este podría ser un factor preponderante para el surgimiento de nuevas especies”.

En la actualidad se utilizan tres criterios fundamentales para proponer la existencia de nuevas especies de aves: un análisis de su morfología, de su material genético y de sus vocalizaciones. Para algunos autores, basta que haya diferencias en uno de esos parámetros para sostener la existencia de una nueva especie. Otros consideran más prudente plantear esa propuesta cuando al menos se cumplen dos criterios distintos.

La apariencia de los machos y de las hembras de los semilleros exhibe algunas peculiaridades. En todas las especies, no solo en las dos que se estudiaron en la reserva natural argentina, la coloración de las hembras es muy similar. Su dorso es más oscuro y la parte ventral más clara, en una tonalidad oliva. Sin embargo, los machos de cada especie suelen exhibir un plumaje más específico. El capuchino Iberá, por ejemplo, tiene el vientre cubierto de plumas claras, bastante distinto al color anaranjado que reviste esa parte del cuerpo en el capuchino canela.

Junto al biólogo evolutivo argentino Leonardo Campagna, del Laboratorio de Ornitología de la Universidad Cornell, en Estados Unidos, Silveira ha estudiado el origen y el proceso de especiación en las aves del género Sporophila, los semilleros (lea en Pesquisa FAPESP, ediciones nº 236 y 256). “Este es un grupo de aves muy particular a causa de la gran similitud genética entre sus especies. Se encuentra en el comienzo del proceso de especiación, y esto nos permite centrarnos en las pocas áreas del genoma que son diferentes y probablemente responsables del surgimiento y evolución de especies divergentes”, comenta Campagna, quien coordina los trabajos del equipo que produjo el estudio sobre el capuchino Iberá y el capuchino canela. El ADN de estas dos especies es similar en un 99,9 %. Tan solo hay 12 genes que presentan secuencias distintas, tres de los cuales están involucrados en la coloración del plumaje. “La mayoría de las especies de aves conocidas están evolucionando en forma separada desde hace mucho tiempo y presentan tantas diferencias que resulta muy difícil saber cuáles eran las realmente importantes al comienzo de la especiación”, dice el biólogo evolutivo.

Con la conducción de una alumna suya de doctorado en la Universidad de Colorado, en Boulder (EE. UU.), la bióloga estadounidense Sheela Turbek, quien es la autora principal del estudio publicado recientemente, un experimento de campo que se extendió por un período de tres años en los Esteros del Iberá aportó los indicios más fidedignos del comportamiento sexual de estas dos especies de semilleros viviendo libres en la naturaleza. En el territorio de los machos, Turbek instaló réplicas en madera de la versión masculina del capuchino Iberá, del semillero ventricanela y de otra especie de la misma familia, el espiguero dominó, también conocido como semillero acollarado o corbatita dominó (Sporophila collaris), un ave cuyo plumaje exhibe un patrón de coloración intermedia entre los de S. iberaensis y S. hypoxantha. Junto a las réplicas, Turbek reprodujo alternadamente grabaciones con el canto de los machos del capuchino Iberá y del capuchino canela, registrando a lo largo de los tres años que duró el trabajo de campo cómo se comportaban 76 machos verdaderos de estas dos especies (36 de S. iberaensis y 40 de S. hypoxantha) frente al falso competidor de madera.

Los capuchinos Iberá se mostraron más agresivos cuando reconocían su propio canto y se topaban con el falso macho de madera de su especie –un potencial contendiente en el cortejo de la hembra– e ignoraban casi siempre a la réplica de madera de los capuchinos canela, que probablemente no era reconocida como competencia. En cuanto al ejemplar en madera del espiguero dominó, que presentaba una coloración intermedia y hacía las veces de un híbrido entre las otras dos especies, las reacciones fueron menos acentuadas, variando entre cierto grado de agresión o de indiferencia. Los machos de Sporophila hypoxantha registraron el mismo patrón de comportamiento en relación con las copias de madera de las tres especies de semilleros.

Para el biólogo estadounidense Erich D. Jarvis, del Laboratorio de Neurogenética del Lenguaje de la Universidad Rockefeller, en Nueva York, no puede afirmarse si la preferencia sexual de las hembras por los machos que entonan cierto modelo de canto es una opción determinada por una elección meramente cultural o bien que sea cultural y genética. “Las aves cantoras constituyen uno de los raros grupos de especies que poseen un aprendizaje vocal, esto es, la capacidad de imitar sonidos y transmitirlos culturalmente de una a otra generación”, escribió Jarvis en un artículo publicado en la misma edición de la revista Science donde comenta el estudio sobre los capuchinos. “Los hallazgos de Turbek y sus colegas plantean la incógnita sobre cuán extendido pueda ser este mecanismo previo al apareamiento en el proceso de especiación. Tal vez podría dar origen a divergencias en la población local de una especie”.

Proyecto
Evaluación, recuperación y conservación de la fauna amenazada de extinción del Centro Endémico de Pernambuco (CEP) (nº 17/23548-2); Modalidad Proyecto Temático; Investigador responsable Luís Fábio Silveira (USP); Inversión R$ 3.421.045,40

Artículos científicos
TURBEK, S. et al. Rapid speciation via the evolution of pre-mating isolation in the Iberá Seedeater. Science. 26 mar. 2021.
JARVIS, E. D. At the beginning of speciation. Science. 26 mar. 2021.

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