Tucanes como este tucán de pico verde, son los principales dispersores de semillas de algunos árboles forestales tropicales, incluyendo palmas. Crédito:John Thompson
Coevolución, que ocurre cuando las especies interactúan y se adaptan entre sí, a menudo se estudia en el contexto de interacciones por pares entre socios simbióticos mutuamente beneficiosos. Pero muchas especies tienen interacciones mutualistas con múltiples socios, conduciendo a redes complejas de especies que interactúan.
En un artículo publicado el 18 de octubre en la revista Naturaleza , un grupo de ecólogos y biólogos evolutivos de cinco universidades ha intentado comprender cómo las especies coevolucionan dentro de grandes redes de especies mutualistas. El estudio arrojó hallazgos sorprendentes sobre la importancia relativa de los efectos directos e indirectos dentro de tales redes.
"Cuando las interacciones por pares están integradas en una red más grande de interacciones, ¿Qué sucede cuando los efectos se difunden a través de la red? Es un problema realmente difícil de resolver, y no solo en biología, "dijo el coautor John Thompson, profesor distinguido de ecología y biología evolutiva en UC Santa Cruz.
El poder de las webs y las redes es familiar en esta era de Internet. Internet y sus usuarios forman webs, al igual que las carreteras y los coches, empresas y ciudades, y las neuronas dentro de nuestros cuerpos. Los millones de especies de la Tierra también forman redes a medida que las especies se aprovechan unas de otras, parasitarse unos a otros, competir por la comida, y formar asociaciones mutuamente beneficiosas.
La selección natural favorece a los depredadores que son mejores para capturar presas, presas que tienen mejores defensas, e individuos que compiten mejor con otras especies. Entre las especies mutualistas, favores de la selección natural, por ejemplo, plantas que atraen mejor los insectos polinizadores y los insectos que visitan las flores que extraen mejor el polen y el néctar de las flores.
Simplemente describir el patrón completo de conexiones dentro de estas redes es una tarea abrumadora. En el nuevo estudio, los autores comenzaron con un conjunto de 75 redes de especies interactuantes que otros investigadores habían descrito previamente de una amplia gama de ambientes terrestres y marinos. Estas webs incluyen, por ejemplo, plantas y polinizadores, plantas y aves y mamíferos frugívoros, y anémonas y peces anémona.
Las redes de especies mutualistas a menudo se expanden a medida que se introducen nuevas especies. Aquí, una hembra de colibrí de Anna visita a un sabio arbusto mexicano en un jardín de California. Crédito:John Thompson
Cada web tenía en un extremo, especies que interactúan solo con otra especie y, en el otro extremo, especies que interactúan con muchas otras especies. Cuando se dibuja como una red, cada especie es un nodo y cada interacción entre especies es una línea entre dos nodos. Por tanto, cada línea es una interacción directa entre dos especies.
Usando estas webs como punto de partida, los autores desarrollaron un modelo matemático que les permitió explorar por primera vez cómo la coevolución podría dar forma a los rasgos de las especies a través de redes complejas de muchas especies que interactúan. Querían comprender cómo la coevolución da forma a las especies que interactúan tanto directa como indirectamente. Si dos especies interactúan y coevolucionan entre sí, luego su coevolución, Sucesivamente, podría afectar indirectamente la evolución futura de otras especies dentro de la web. Los autores estudiaron los efectos relativos de la coevolución directa e indirecta sobre la evolución de rasgos dentro de redes de diferentes formas.
Sus análisis sugirieron dos resultados contradictorios. Primero, cuanto mayor sea la importancia de la selección coevolutiva entre socios, mayor es la importancia de los efectos indirectos sobre la evolución general en toda la red. Segundo, en mutualismos con múltiples socios, las especies más especializadas, las especies con menos socios directos, están más influenciadas por los efectos indirectos que por sus socios directos.
Estos dos resultados, junto con otros resultados informados en el documento, tienen muchas implicaciones para la comprensión de la evolución y coevolución dentro de las redes de especies que interactúan. Entre las más importantes se encuentran dos conclusiones que vinculan la evolución, coevolución, y la tasa de cambio ambiental.
Con un cambio ambiental lento, los efectos indirectos de las especies sobre la evolución de otras especies pueden ayudar a que las interacciones mutualistas persistan durante largos períodos de tiempo. A diferencia de, el rápido cambio ambiental puede ralentizar la tasa general de evolución impulsada por interacciones directas dentro de grandes redes, haciendo que cada especie sea más vulnerable a la extinción. Con un rápido cambio ambiental, luego, los entornos pueden cambiar más rápido de lo que las especies pueden adaptarse dentro de grandes redes mutualistas.
"Los efectos indirectos sirven para amortiguar el sistema ante cambios ambientales lentos, manteniéndolo estable. Con los tipos de cambios ambientales rápidos que estamos viendo ahora, sin embargo, este efecto amortiguador puede evitar que las especies se adapten lo suficientemente rápido, "Dijo Thompson.
El problema de los efectos directos e indirectos dentro de las redes no es exclusivo de la biología. Cómo estudiar los efectos indirectos dentro de las redes ha preocupado a los científicos en física, Ingenieria, Ciencias de la Computación, y otras disciplinas. El marco de modelado desarrollado por los autores es aplicable a muchos tipos de redes.
