Mechanisms of adaptation to a changing world

Resumo

RESUMEN La tasa de extinción actual de las especies en la Tierra es mayor que cualquiera de las extinciones masivas registradas en el registro fósil en toda su historia. Esta mayor pérdida de biodiversidad es causada de una manera u otra forma por la especie humana. Los cambios en el uso de la tierra, el clima o las invasiones biológicas actúan de forma global. En este contexto, entender los mecanismos por los cuales los organismos se adaptan al medio ambiente y las consecuencias ecológicas y evolutivas que implican es un factor clave. En esta tesis, esta cuestión se aborda desde dos perspectivas diferentes. La primera (Sección 1) evalúa cómo las poblaciones de especies invasoras se adaptan a un nuevo entorno. Antes de que una población sea invasora en un área no nativa, primero debe haber pasado por las etapas más tempranas de la invasión (captura, transporte e introducción) antes de su establecimiento en dicha área. Estas etapas podrían actuar como filtros selectivos de variación individual. De esta forma, los individuos introducidos no serían una sub-muestra aleatoria de la población nativa de origen. Esto podría tener un gran impacto en su potencial invasivo. Sin embargo, lo que sucede en estas primeras etapas de invasión casi nunca se ha estudiado. Para testar la hipótesis de que la selección ya actúa en las fases más tempranas durante una invasión biológica, seguimos a los individuos de dos especies de aves invasoras desde su hábitat natural en Senegal y durante estas primeras etapas de una posible invasión. De hecho, encontramos que la selección actúa sobre la variación en un gen relacionado con el comportamiento (Capítulo I). Además, encontramos que la selección también actúa sobre muchas otras características fenotípicas que podrían tener una gran importancia para el potencial invasivo, como sexo, edad, tamaño corporal, tamaño del cerebro, tamaño y forma del pico, condición corporal, niveles hormonales de estrés y comportamiento (Capitulo II). La segunda perspectiva (Sección 2) evalúa cómo las poblaciones nativas se adaptan a los cambios ambientales. Para esto estudiamos todos los posibles mecanismos de adaptación (selección natural, plasticidad fenotípica, elección del hábitat y ajuste del ambiente), pero especialmente centrándonos en la elección del hábitat correspondiente. Este mecanismo se basa en la dispersión no aleatoria de individuos debido a una evaluación de la variación en su desempeño local, de modo que los individuos se establecen en los hábitats que mejor se adaptan a sus fenotipos. A pesar de su importancia eco-evolutiva, este mecanismo casi no ha recibido atención de investigación. En esta tesis, estudiamos cómo una población nativa de saltamontes se ha adaptado en camuflaje (una forma clásica de adaptación al ambiente) en la colonización de un nuevo entorno urbano (uno de los cambios más drásticos en el hábitat). Encontramos una divergencia poblacional a escala micro-geográfica (saltamontes de diferentes colores sobre sustratos urbanos de distintos colores) a pesar de la existencia de un gran movimiento (presumiblemente homogeneizador) por parte de los individuos. En el Capítulo III, demostramos que la elección del hábitat, y no otros mecanismos como la selección natural o la plasticidad fenotípica, es el principal mecanismo que ha causado la reciente evolución local del camuflaje y la divergencia de la población a escala micro-geográfica. Además, encontramos que la elección del hábitat también actúa a una escala mucho más fina, en la que los individuos mejoran su camuflaje al alinearse con ciertos patrones de sustrato dependiendo de su grado de coincidencia de color con el sustrato, convirtiéndolo en una forma flexible de aumentar el rendimiento en diferentes escalas espaciales (Capítulo IV). Sin embargo, esta coincidencia entre el fenotipo y el medio ambiente también se puede lograr a través de la plasticidad fenotípica. En el Capítulo V mostramos que los saltamontes son capaces de cambiar la coloración de su cuerpo a través de mudas sucesivas para parecerse al sustrato en el que viven. El grado en que lo hacen se ve afectado por el riesgo de depredación a la que están expuestos: el aumento experimental del riesgo resultó en un aumento del ajuste fenotípico. En conjunto, esta tesis demuestra de manera convincente y cuantitativa la existencia e importancia de dos mecanismos poco estudiados de adaptación de las poblaciones a los cambios ambientales, aumentando nuestra comprensión de cómo las poblaciones nativas e invasoras se adaptan al cambio y las oportunidades ecológicas en un mundo cada vez más cambiante.