Especies invasivas y sus consecuencias

October 22, 2008

Una especie invasiva en terminos basicos es una especie que esta viviendo fuera de su habitat natural.Estas especies pueden ser altamente adaptables, agresivas y se reproducen a un altisimo ritmo.En muchas ocasiones estas especies no tienen depredadores naturales en su nuevo habitat lo que conlleva a explosiones de su poblacion.Para que una especie pueda ser invasiva debe poseer plasticidad fenotipica, habilidad de vivir en diferentes entornos naturales,generalmente reproduccion asexual, habilidad de dispersion,tolerancia a diferente clases de alimentos y un cierto grado de asociacion a la actividad humana.La inmensa mayoria de las especies producen daño al entorno que invaden, en ocasiones estos daños pueden ser irreversibles.Las especies invasivas alteran los sistemas ecologicos de modo dramatico.Se considera que el 80% de las especies en peligro de extincion enfrentan competencia o depredacion de especies invasivas. Muchas de las instancias de invasion de especies a nuevos habitats estan intimamente ligados a la actividad humana. Se considera que una de las amenazas mas fuertes a la biodiversidad global es la actividad de especies invasivas en sus nuevos habitats.

Centro de informacion nacional de las especies invasivas en Estados Unidos

En ocasiones se trata de controlar a la especie invasora disminuyendo su numero a traves de la introduccion de un depredador tambien ajeno al habitat.

Un buen ejemplo es la introduccion del escarabajo Cyrtobagous salviniae para controlar la planta invasiva Salvinia minima.

Orquídeas invasivas identificadas en Puerto Rico

Tomado de INVENTIO -Universidad de Puerto Rico

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La mayoría de las nueve especies de orquídeas invasivas identificadas en Puerto Rico se importaron para propósitos agrícolas u ornamentales, según el experto en orquídeas James Ackerman, biólogo de la Universidad de Puerto Rico, Recinto de Río Piedras, co-autor de Orchids of Puerto Rico and the Virgin Islands y autor de An Orchid Flora of Puerto Rico and the Virgin Islands y Flora of the Greater Antilles: Orchidaceae, que está a punto de publicarse. Sin embargo, las semillas de la Oeceoclades maculata, una orquídea invasiva original de África, pudieron haber sido traídas aquí por el viento desde Brasil.
Roy Woodbury, ex profesor de la UPR-RP, fue quien primero notó esta orquídea invasiva a mediados de la década de los 60. Cuando la especie Oeceoclades fue encontrada en los cañaverales de la República Dominicana, los agricultores la talaron, señala, pero al igual que los pedazos de escoba se convirtien en nuevas escobas en El aprendiz de mago, los trabajadores sólo lograron propagar las orquídeas vegetativamente, pues muchos de los pedazos germinaron.
El proyecto financiado por CATEC, en el que actualmente trabajan Ackerman y los profesores de Biología Paul Bayman y Raymond Tremblay, investiga tres tipos de orquídeas invasivas: Oeceoclades de África, y otras dos de Asia, Arundina graminifolia y Spathoglottis plicata. Oeceoclades es la que más se ha propagado. Los científicos quieren identificar los mecanismos de crecimiento de la población que estas especies invasivas utilizan para proliferar, la relación entre la proliferación y la historia del uso de la tierra, y si estas especies invasivas compiten con las orquídeas nativas por los hongos, que son necesarios para que las semillas germinen. En otras palabras, ¿qué causa que unas especies de orquídeas sean invasivas y otras no?
“¿Será porque son muy flexibles en cuanto a lo que parasitan?” Puede que el resto de las orquídeas que no son invasivas sean sumamente selectivas en cuanto a los hongos que parasitan. De manera que la selección de hongos de una especie de orquídea invasiva puede ser muy amplia y variada, o puede ser muy específica, pero con un determinado hongo que se encuentra por todas partes. No sabremos esto hasta que obtengamos la información micorrizal e identifiquemos los hongos que las distintas especies utilizan”, dice Ackerman.
Aquí es donde intervienen tres estudiantes del micólogo (es decir, experto en hongos) Paul Bayman. Para identificar un hongo, ellas secuencian pedazos de su ADN. “O aislamos el hongo, o tomamos la raíz que contenga el hongo y agrandamos un gen fúngico, que se encuentra en el hongo pero no en la planta, y de ahí sacamos la secuencia. Luego lo comparamos con GenBank, que es una base de datos enorme que contiene más de mil millones de secuencias de ADN, para ver a qué se asemeja más”, explica Bayman. Luego de identificar el hongo, ellos examinan si el hongo tiene la capacidad de ayudar a que la semilla de la orquídea germine.
El investigador José Carlos Rodrígues, de la Estación Experimental Agrícola de Río Piedras, también estudia las orquídeas. “Se interesa por los ácaros invasivos y los virus de plantas que portan. Él quiere ver si las orquídeas invasivas albergan algo dañino que pudiera transmitirse a los cultivos hortícolas o agrícolas, pero además le interesa saber si se puede transmitir a la vegetación nativa también”, dice Ackerman.
Raymond Tremblay, un investigador de vida silvestre y profesor asociado de Biología en la UPR-Humacao, provee un análisis estadístico de los datos ecológicos de las orquídeas invasivas para calcular el efecto de la especie, cuán invasiva es y cuán rápido se propaga. Los científicos llaman a esto un análisis de viabilidad de una población y cuando hablan de especies invasivas, discuten cuán rápido la especie se distribuye y crece.
Muchos factores limitan el crecimiento poblacional, como, por ejemplo, los depredadores, pero una especie invasiva tiene una ventaja sobre las poblaciones endémicas. A menudo cuando una especie exótica se establece en un nuevo lugar, no tiene depredadores naturales y puede propagarse rápidamente, convirtiendo la especie exótica en una invasiva. “Probablemente, uno de los mejores ejemplos es el conejo que se introdujo en Australia, o el sapo Bufo marinus, que se introdujo hace poco en el norte de Australia, y está aumentando su distribución alrededor de 70 kilómetros al año, básicamente porque carece de depredadores naturales y los pocos que existen en esa área de Australia, mueren envenenados al morder el
sapo. Por tanto, estos depredadores no son muy eficaces, lo que sucede a menudo y con mucha frecuencia en las islas”, dice Tremblay.
A veces las especies invasivas crecen de una manera descontrolada, y luego se reduce su población. Esto parece haberle sucedido a la población de la orquídea invasiva Oeceoclades. “En algún momento en los últimos 10-15 años, solía cubrir todo el terreno del Bosque Cambalache, por ejemplo. No creo que tenga la misma densidad que tenía hace 10-15 años”, dice Tremblay.
Cada científico tiene su propia hipótesis en cuanto a las estrategias de crecimiento poblacional de las orquídeas invasivas. “Ackerman se dedica a la biología reproductiva de las plantas, por tanto su explicación es que la Oeceoclades es exitosa porque se puede autopolinizar. José Carlos Rodrigues es virólogo y patólogo vegetal, y su explicación es que quizás estas orquídeas son exitosas porque son resistentes a las enfermedades o porque portan enfermedades que pueden transferir a las orquídeas nativas. Yo trabajo con hongos, así que mi explicación es que quizás tenga relaciones especiales con los hongos. Tremblay es experto en Biología poblacional, por tanto su explicación es que son exitosas porque producen muchas semillas, miles en cada vaina de semillas”, afirma Bayman. Cada semilla es diminuta, parecida al polvo. Sus detalles son visibles sólo bajo un microscopio de barrido. El embrión es el punto oscuro que se ve dentro de la semilla, que tiene forma de espiga.
“Estaremos haciendo experimentos utilizando pequeños marcos plásticos. Ponemos semillas de orquídeas entre redecillas de plancton para crear un paquete de semillas sellados dentro de los pequeños marcos plásticos. Luego los colocamos en el suelo, en el campo, para capturar los hongos. Los hongos pasarán a través de las redecillas para llegar a las semillas que posteriormente germinarán. Entonces sacamos los paquetes de semillas del suelo y se los damos a Bayman para que haga la secuenciación delhongo”, dice Ackerman.
“Las especies invasivas tienen malas connotaciones y algunas de ellas pueden dañar gravemente los ecosistemas naturales y agrícolas. Las islas hawaianas son un perfecto ejemplo de un sistema de islas que ha sufrido efectos devastadores de especies invasivas”, dice Ackerman. “Sin embargo, los isleños son tolerantes con las orquídeas invasivas. Después de todo, son orquídeas, y si vamos a tener alguna especie invasiva, ¡mejor que sean orquídeas!” Ackerman, Bayman, Rodrigues y Tremblay esperan aclarar los misterios de las orquídeas invasivas y determinar si son benignas o dañinas a los ecosistemas naturales o humanos.

jdackerman@uprrp.edu
pbayman@.uprrp.edu
mpbayman@.uprrp.edu

Pistas sobre el ADN pueden ayudarnos a conservar especies

por Suzanna Engmanfoto
por José Camacho

La estrategia de investigación del Centro de Ecología Tropical Aplicada y Conservación requiere la colaboración entre los científicos que comparten una visión para mejorar la supervivencia futura de las especies. Para alcanzar su objetivo, también deben aprender del pasado. Es ahí donde encaja la pericia del biólogo Jason Rauscher, quien estudia la evolución y la población de las plantas. Llegó a la Universidad de Puerto Rico en el 2004 y actualmente es profesor auxiliar en el departamento de Biología e investigador principal para CATEC en el Área de Genética y Evolución Ecológica Molecular.

Luz azul se refleja en los rostros de Jason Rauscher y Yadira Ortiz Ruiz al observar ADN en un gel de agarosa.

P: Describa su trabajo investigativo.

Específicamente, estudio las plantas utilizando instrumentos genéticos o moleculares para tratar de entender la evolución. Mis investigaciones iniciales y las actuales se centran en la evolución de un grupo muy específico de plantas endémicas a Colombia y Venezuela que han experimentado una evolución explosiva. Para un grupo relativamente joven en términos evolutivos, tres millones de años parece mucho, pero en un período evolutivo es realmente un parpadear de ojos, este grupo ha experimentado una explosión de especiación, más de 120 especies, acompañada por una increíble biodiversidad de morfología. Uno de los verdaderos misterios de la evolución es el por qué existen algunas especies con fósiles de 50 millones de años que son casi idénticas a las que vemos hoy día. No obstante, en otros casos hay grupos de especies que en un corto periodo de tiempo, por ejemplo, en este caso de dos a tres millones de años, se han diversificado en formas tan distintas como plantas de cinco cm. de alto hasta árboles de 20 metros de alto que son completamente fértiles entre sí. Por tanto, cosas que parecen completamente diferentes pueden estar estrechamente relacionadas. Una de las preguntas fundamentales en Biología es, ¿por qué ocurre esto? ¿Por qué es que algunas cosas entran en explosiones evolutivas de diversidad mientras otras se mantienen estables por largos periodos de tiempo?

P: ¿Cómo espera encontrar la respuesta a estas preguntas?

Usamos el ADN como instrumento para reconstruir la evolución de estas especies. Básicamente somos historiadores biológicos. Buscamos pistas que puedan decirnos algo sobre el pasado. Los fósiles son la mejor manera para hacer eso, pero estos no existen para muchos organismos o son difíciles de encontrar. Desde que se descubrió que el ADN es el material genético de la vida, biólogos evolucionistas han descubierto también que el ADN contiene una característica única, es decir, mutaciones que conservan algo de esta historia. Cuando ocurre una mutación en el ADN, ésta pasa de padres a hijos. Así que de ocurrir una mutación en el ADN de cualquier organismo, todos sus descendientes también tendrán esa mutación. Las especies que comparten más mutaciones están más estrechamente relacionadas que aquellas que comparten menos mutaciones. De hecho, podemos detectar y cuantificar estas mutaciones en el laboratorio, retroceder en en tiempo y reconstruir qué sucedió, e inferir algo sobre los procesos que ocurrieron en el pasado.

P: ¿Tiene relación su proyecto anterior con el de CATEC?

Muchos de los instrumentos genéticos que utilizamos para estudiar la evolución también son útiles para la conservación. Las preguntas fundamentales son bastante parecidas. ¿Cómo responden las especies a los cambios en su ambiente, por ejemplo, aquellos que podrían resultar de un cambio climático? Realmente desconocemos cómo la flora y la fauna de Puerto Rico responderán a largo plazo a los cambios climáticos. Estudiar el pasado nos da algunas ideas sobre cómo podría ocurrir esto. Por ejemplo, si tenemos varias poblaciones de especies amenazadas en la Isla, ¿son todas estas poblaciones genéticamente iguales? De ser así, es posible que no perdamos mucha diversidad genética. ¿O es cada población totalmente distinta, en cuyo caso, si perdiéramos una población, estaríamos perdiendo una pieza única de la historia evolutiva o un grupo evolutivo único? Estas cosas no las sabemos hasta que en realidad miramos el nivel molecular, el nivel genético.

P: ¿Por qué es tan importante la investigación de CATEC?

Hemos llegado a un punto donde es necesario manejar nuestro ambiente. Tenem
os que tomar decisiones sobre las partes de nuestro ambiente que necesitamos proteger y lo que se requiere para protegerlas. Cada vez que se extingue una especie o se incorpora una nueva, el ecosistema se ajusta, así que cualquier perturbación, aunque sea para arreglar algo que se haya hecho incorrectamente en el pasado, podría tener consecuencias no planeadas. Para un entendimiento más profundo, se requiere una mayor colaboración entre investigadores que se enfoquen en la ecología y otros en el nivel molecular. Unidos se obtiene un cuadro más completo y esa información se puede utilizar para manejar y conservar mejor las especies. Esperamos que las investigaciones de CATEC tengan al menos un pequeño impacto en nuestro entendimiento acerca del mundo que nos ayude a tomar mejores decisiones
rauscher@evoandes.net
http://biology.uprrp.edu/people/view_employee.php?id=141

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Un oasis donde 'danzaban' dinosaurios

October 21, 2008

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Geólogos de la Universidad de Utah, en EE UU, han descubierto más de mil huellas de dinosaurios en la frontera entre los Estados de Arizona y Utah, en un páramo que hace 190 millones de años albergaba un oasis rodeado de un enorme desierto de arena. Los investigadores creen que su descubrimiento, que definen como “una pista de baile para dinosaurios”, es una evidencia de que en esa zona se produjeron intervalos de períodos húmedos y secos durante el Jurásico.

El investigador Winston Seiler, autor del estudio, con algunas de las huellas encontradas.- NICOLE MILLER (Universidad de Utah) “El lugar fue probablemente un oasis o un lago sobre un área baja entre dunas de arena que atrajo a los dinosaurios”, ha señalado a ELPAÍS.com la geóloga Marjorie Chan, directora del Departamento de Geología y Geofísica en la Universidad de Utah, que ha coordinado el estudio. Según esta investigadora, toda la región, situada cerca de el Monumento Nacional de Vermilion Cliffs, al norte de Arizona, era un vasto desierto como el del Sáhara. “Muchas veces creemos que los desiertos carecen de vida, pero este ambiente albergó probablemente vida y fue un verdadero lugar de paso de dinosaurios”, ha asegurado Chan.

En el estudio, publicado en el último número de la revista internacional de paleontología Palaios, los geólogos estadounidenses describen cómo en un mismo lugar se concentra una gran cantidad de diferentes y variadas huellas de patas y colas, algunas superpuestas, que antes de comenzar el estudio se pensaba que eran simas formadas por la erosión.

La concentración de rastros es tal que los científicos consideran el lugar como una “auténtica pista de baile para dinosaurios”. Según Chan, el tamaño y forma de las huellas (de 2,5 a 50 centímetros) describen un “comportamiento social” en estos animales, que podrían haber estado “bailando juntos”. “Algunas pertenecen a terápodos (carnívoros), pero otras parecen ser de sauropodomorfos (herbívoros) y todas se encuentran en el mismo punto”, precisa esta investigadora, cuyo equipo cree que algunas de las pequeñas huellas pertenecen a crías y a al menos cuatro especies distintas de dinosaurios, “aunque podrían ser más”.
En el oeste de EE UU, hay numerosos lugares en los que se han descubierto huellas de dinosaurios. En Navajo Sandstone, hay más de 60. Según estos geólogos, la densidad de los rastros descubiertos ahora es incluso mayor que en regiones más grandes como el Parque Nacional Sand Dunes, situado también en Utah.
Además, si este lugar es especial es porque las huellas de colas encontradas son difíciles de encontrar. “Hemos encontrado cerca de media docena de estos rastros. Son extraños porque es sabido que los dinosaurios normalmente no arrastraban la cola, pero tal vez era diferente cuando estaban cerca del agua o descansando”, dice Chan.
La geóloga estadounidense visitó la zona del hallazgo en 2005, y con la ayuda de Winston Seiler, el otro autor del estudio, descubrió que no se trataban de simas o agujeros que había dejado la erosión, como creían, y todavía piensan, algunos investigadores.
“Cualquier geólogo que mira estos rastros con detenimiento sabe que no son simas normales”, indica la geóloga, quien cree que la clave está en que sólo se encuentran estas cavidades en una zona muy concreta, y no en toda la región. Para Chan, esta circunstancia también indica que existió “un importante período húmedo”. Las huellas, según la investigadora, “muestran los blandos montículos dejados por la arena hace unos 190 millones de años alrededor de huellas que se formaron al mismo tiempo que se depositaba sedimento antes de que la superficie se conviertiese en roca”.


Transferencia horizontal de genes

October 2, 2008




Alberto González Fairén, es Doctor en Biología por la Universidad Autónoma de Madrid, y actualmente trabaja en la División de Ciencias del Espacio y Astrobiología del Centro de Investigación Ames de la NASA, en San Francisco, California.

La transferencia horizontal o lateral de genes es el movimiento de genes entre individuos de diferentes especies en una misma generación. Aunque es común entre las bacterias, tradicionalmente se ha supuesto un evento extraordinario entre bacterias y eucariotas multicelulares. Pero esta idea comienza a cambiar, y la transferencia horizontal de genes empieza a considerarse un catalizador evolutivo de primera magnitud.
Es de largo tiempo conocida la tendencia de muchos organismos de intercambiar genes con otras especies. El ejemplo más común es el intercambio genético entre distintos grupos bacterianos. Las bacterias han obtenido una fracción significativa de su diversidad genética a través de la adquisición de secuencias de genes de otras bacterias alejadas filogenéticamente. La transferencia horizontal de genes produce genomas extraordinariamente heterogéneos y dinámicos, en los que cantidades importantes de ADN son incorporadas y eliminadas del cromosoma. Las transferencias laterales han cambiado, por tanto, la ecología y la patogenicidad de las especies bacterianas, promoviendo la diversificación y especiación microbiana. Por medio de la transferencia horizontal de genes, las bacterias son capaces de adquirir resistencia a diferentes antibióticos, capacidades virulentas, y diferentes propiedades metabólicas que les permiten explorar nuevos hábitats. Por supuesto, las secuencias nuevas adquiridas son más útiles cuando están coordinadas con el resto del genoma anfitrión.Existen tres mecanismos fundamentales mediante los que las bacterias son capaces de adquirir nuevos fragmentos de ADN: transformación, mediante la cual la bacteria capta ADN desnudo del entorno, lo cual permite la transmisión de material genético entre especies muy distantes (Figura 1); transducción, mecanismo por el cual un bacteriófago transfiere fragmentos de ADN de una bacteria a otra (Figura 2); y conjugación, el único proceso que requiere contacto físico entre las dos bacterias que se transfieren así el material genético (Figura 3).

En un paso más, la transferencia de genes bacterianos a genomas eucariotas anfitriones podría estar facilitada por la presencia de endosimbiontes, como la bacteria parásita Wolbachia pipientis, en la línea celular germinal de algunos eucariotas. El grupo de Julie Hotopp, del Instituto Craig Venter, ha examinado estos genomas anfitriones para confirmar la hipótesis. Sus resultados experimentales confirman la transferencia horizontal en los genomas de cuatro insectos y cuatro nematodos, en cantidades que oscilan desde pequeñas inserciones (menos de 500 pares de bases) hasta el genoma entero del parásito (más de 1 megabase). Además, pudieron verificar transferencia de genes desde Wolbachia hacia los genomas anfitriones en tres insectos. Algunos de estos genes de Wolbachia son transcritos en las células eucariotas, lo que indica que los genes transferidos horizontalmente son heredables, proporcionando así un mecanismo para la adquisición de nuevos genes y funciones que puede representar un importante impulso evolutivo. En concreto, de los 1206 genes de Wolbachia, al menos 28 están activos después de su inserción en el genoma de la mosca Drosophlia ananassae (Figura 4), aunque aún no está claro si codifican proteínas. Si el ADN bacteriano es igual de común en otros eucariotas, las investigaciones en curso habrán de tenerlo en cuenta para no confundirlo con contaminación en el laboratorio, ya que todos los programas de secuenciación actuales están diseñados para eliminar genes bacterianos del código final, ya que se asume que son productos de contaminación. Sin ir más lejos, el genoma publicado de D. ananassae no incluye ni uno de los genes identificados de Wolbachia. A la inversa, el argumento clásico de que la inexistencia de genes bacterianos en los genomas de los organismos eucariotas ya secuenciados es la prueba de que la transferencia horizontal de genes es un proceso exótico, queda en evidencia como un argumento circular e inválido.

Según esta investigación, entre un quinto y tres cuartos de todas las especies de insectos están parasitados por Wolbachia, que vive en los testículos y los ovarios, y pasa de una generación de hembras a otra a través de huevos infectados. Para asegurar su éxito, Wolbachia es capaz de provocar un mayor número de nacimientos de hembras, e incluso evitar que machos infectados se apareen exitosamente con hembras sanas. En realidad, la asociación física de la bacteria con los huevos de insectos provee al parásito de un gran abanico de oportunidades para que su ADN esté en contacto con el genoma nuclear del anfitrión. Por esta razón, es predecible que se describan nuevos casos de transferencia horizontal de genes entre bacterias y reptiles y anfibios, pero no en mamíferos, ya que no se conocen bacterias que parasiten sus células germinales. En cualquier caso, la importancia de este fenómeno en la historia evolutiva de los seres vivos sobre la Tierra parece ser determinante.

Sobre el autor: Alberto González Fairén, es Doctor en Biología por la Universidad Autónoma de Madrid, y actualmente trabaja en la División de Ciencias del Espacio y Astrobiología del Centro de Investigación Ames de la NASA, en San Francisco, California.