Estas tres especies de sapos spadefoot se metamorfosean de manera diferente. Las dos primeras especies de la izquierda pueden regular el momento de su metamorfosis modulando la producción de hormonas. La especie de la derecha tiene un período fijo para su metamorfosis. Todo es gracias a los estanques en los que viven. Crédito:Robert Denver
Diferentes especies de sapos pata de espada abordan la metamorfosis de manera diferente, y todo es gracias al estanque en el que crecieron, según un equipo de investigadores que incluye a un científico de la Universidad de Michigan.
Los investigadores encontraron que algunas especies pueden regular el momento de su metamorfosis regulando la producción de hormonas. mientras que el tiempo de otras especies es fijo.
Su estudio, publicado en Comunicaciones de la naturaleza , es uno de los primeros en proporcionar un mecanismo; en este caso, las diferencias en las formas en que la metamorfosis es controlada por hormonas en diferentes especies de sapo pata de espada, que subyace a una teoría llamada acomodación genética. La teoría fue presentada hace más de 15 años por Mary Jane West-Eberhard, una bióloga evolutiva que completó todos sus títulos en la U-M, dice el autor del estudio, Robert Denver, un neuroendocrinólogo del desarrollo de la UM.
En esta teoría, cuando organismos de cualquier tipo (microbios, plantas o animales:experimentan cambios en su entorno, tiempo extraordinario, que el organismo puede cambiar su fenotipo, o sus características físicas, que se desarrollan en reacción a su entorno. West-Eberhard sugirió que las diferencias entre especies y nuevos fenotipos pueden evolucionar a través del cambio de su fenotipo ancestral. Estos cambios luego se fijan a través del proceso de acomodación genética.
La especie de sapo pata de espada Pelobates cultripes puede inducir una metamorfosis cuando siente que su estanque se está secando para escapar como un sapo juvenil. Crédito:Universidad de Michigan
"Para que esto funcione, los antepasados deben haber tenido la capacidad de expresar una variedad de fenotipos en respuesta a diferentes entornos, un proceso conocido como plasticidad fenotípica o plasticidad del desarrollo ", dijo Denver, profesor y presidente del Departamento de Molecular, Biología celular y del desarrollo.
Por ejemplo, el aspecto de los seres humanos puede variar en función de sus dietas, estrés, o una serie de otros factores.
"Todos tenemos un genotipo, o genes, ese código de proteínas que, en última instancia, determina cómo nos vemos y cuál es la capacidad para nuestro crecimiento. Pero dentro de eso hay una variedad de tamaños corporales que se pueden lograr en función del entorno, "dijo Denver, quien también es profesor de ecología y biología evolutiva. "A medida que los valores ambientales se desplazan hacia los extremos, la selección natural puede favorecer los fenotipos que son más capaces de ganarse la vida en el nuevo entorno ".
En los sapos que Denver estudió, la clave estaba en si los estanques de agua en los que nacían los renacuajos eran permanentes o de corta duración.
La especie de sapo pata de espada Spea multiplicata puede inducir una metamorfosis cuando siente que su estanque se está secando para escapar como un sapo juvenil. Crédito:Universidad de Michigan
Los investigadores descubrieron que las especies de sapo pata de espada que viven en estanques semipermanentes pueden desencadenar su propia metamorfosis cuando sienten que su estanque se está secando. La activación de sus glándulas tiroides provoca la metamorfosis, al igual que en los humanos, pero los sapos también activan sus glándulas suprarrenales. Esto produce una hormona del estrés que acelera la metamorfosis, permitiendo que el renacuajo escape del estanque de secado y se mueva a tierra como un adulto juvenil.
Otras especies de sapos pata de espada se reproducen en estanques efímeros, por ejemplo, charcos de agua en el desierto de Arizona que existen solo por unos pocos días. Estas especies tienen un período de desarrollo muy corto que no puede ser alterado por el entorno en el que viven.
El período larvario más corto de los sapos spadefoot que se reproducen en los estanques efímeros también afecta su tamaño como adultos. Los sapos pata de espada que se reproducen en estanques semipermanentes son aproximadamente del tamaño de medio dólar cuando se metamorfosean, mientras que la otra especie es del tamaño de una moneda de diez centavos, Dijo Denver.
Denver dice que lo más probable es que el ancestro común de los sapos spadefoot pudiera modular el momento de su metamorfosis, pero cuando algunos sapos spadefoot empezaron a vivir en un entorno extremadamente desafiante, ambientes áridos, cambiaron su período de desarrollo a un período muy corto, fijo uno.
La especie de sapo pata de espada Scaphiopus couchii vive en estanques efímeros y no puede regular el momento de su metamorfosis. Pueden pasar de la eclosión a la metamorfosis para poder reproducirse en unos 10 días. Crédito:Universidad de Michigan
"Sus antepasados probablemente tuvieron la capacidad de metamorfosearse en un rango de tiempo, por ejemplo, de dos semanas a tres meses o más, ", Dijo Denver." Pero con el tiempo, o su hábitat se volvió mucho más seco, o se mudaron a estos entornos secos, y los individuos que sobrevivieron allí fueron los que tuvieron este período de desarrollo muy corto ".
En los ambientes más secos, La selección natural favoreció a los sapos individuales con un desarrollo muy rápido, pero carecía de la capacidad para variar su tasa de desarrollo en respuesta a su entorno. En lugar de, sus sistemas endocrinos están activos mucho antes en el desarrollo, y sus tejidos se volvieron mucho más sensibles a la señal hormonal.
"Nuestro estudio es uno de los pocos ejemplos de un mecanismo fisiológico / de desarrollo que subyace a la acomodación genética, "Dijo Denver.
Denver realizó la investigación con los coautores Saurabh Kulkarni y Daniel Buchholz en el departamento de ciencias biológicas de la Universidad de Cincinnati. e Ivan Gomez-Mestre en la Estación Biológica de Doñana en España.
