• La migración y las edades de hielo del Pleistoceno todavía afectan al tamaño y estructura de las comunidades modernas de la fanerógama marina Zostera marina
• El legado genético puede influir más que el entorno actual en las comunidades de praderas marinas presentes, pudiendo afectar a su adaptación al cambio climático

Foto: Zostera marina en Oregon / Fiona Tomas

Esporles, 7 de septiembre de 2022. Un equipo internacional en el que ha participado la investigadora del IMEDEA (CSIC-UIB), Fiona Tomas, ha comprobado que la evolución pasada tiene impactos ecológicos mucho más profundos de lo se pensaba. En el trabajo, que ha sido recientemente publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, se analizaron las comunidades de praderas marinas de Zostera marina, que es la base de muchas redes alimenticias marinas costeras a lo largo de las costas del Atlántico norte y el Pacífico, y se descubrió que su historia genética antigua puede desempeñar un papel más importante que el entorno actual en la determinación de su tamaño, estructura y organismos asociados. Esto, asimismo, podría tener implicaciones sobre cómo se adaptan dichas praderas marinas a amenazas como el cambio climático.

Hace aproximadamente medio millón de años, cuando el mundo era más cálido, algunas plantas de Zostera marina viajaron desde el Pacífico hasta el Atlántico, no siendo todas lo suficientemente resistentes para atravesar el Ártico. Para las que tuvieron éxito, una serie de glaciaciones durante la Época del Pleistoceno afectó aún más a su capacidad de extenderse. Esas experiencias milenarias dejaron huellas duraderas en su ADN: incluso hoy en día, las poblaciones de Zostera marina en el Atlántico son mucho menos diversas genéticamente que las del Pacífico.

Para el equipo científico fue impactante descubrir que el legado genético puede, en ocasiones, influir más que el entorno ambiental actual en determinar las actuales comunidades de praderas marinas presentes. Si bien el equipo investigador ya sabía de la existencia de una separación genética importante entre los dos océanos, no pensaba que dicha influencia pudiera llegar a ser más importante que las condiciones ambientales.  

Zostera marina es una de las especies de plantas de aguas poco profundas más extendidas en el mundo. Su rango de distribución se extiende desde regiones subtropicales como Baja California hasta Alaska y el Ártico. Además de proporcionar alimento y hábitat para muchos animales marinos, esta planta ofrece una gran cantidad de servicios a los humanos: protegiendo las costas de las tormentas, absorbiendo carbono y proporcionando aguas limpias. En la mayoría de sitios donde forma praderas, esta planta es la especie dominante, o la única planta marina presente. Eso hace que su supervivencia sea crítica para las personas y los animales que viven allí y, la menor diversidad genética en el Atlántico podría dificultar a algunas de sus poblaciones su adaptación a cambios repentinos. La diversidad genética proporciona a las plantas diferentes herramientas para responder a los cambios y, por lo tanto, las poblaciones menos diversas podrían tener menor capacidad de respuesta.

Los científicos ya han visto desaparecer esta especie de algunas regiones a medida que las aguas se calientan. Por ejemplo, en Portugal, el lugar más al sur de Europa, esta especie ha comenzado a retroceder y a desplazarse más al norte, hacia aguas más frías.

Un grupo de científicos creó una red global de investigación denominada ZEN (Zostera Experimental Network (Red Experimental de Zostera)) al darse cuenta de la urgente necesidad de comprender y conservar las praderas marinas en todo el mundo. El objetivo era hacer los mismos experimentos y muestreos para obtener una imagen global coordinada de la salud de las praderas marinas de Zostera marina. Para este estudio, el equipo muestreó 20 parcelas de comunidades de praderas marinas en 50 sitios del Atlántico y el Pacífico, obteniendo datos de 1000 parcelas de pradera.

En primer lugar se recopilaron datos básicos de las plantas: tamaño, forma, biomasa total y los diferentes animales y algas que viven en ella y a su alrededor. Luego se recopilaron datos genéticos de todas las poblaciones de la planta. También se midieron varias variables ambientales en cada sitio: temperatura, salinidad del agua y disponibilidad de nutrientes, entre otras. El objetivo era descubrir qué dio más forma a las comunidades de Zostera marina, el medio ambiente o la genética. Después de ejecutar una serie de modelos, descubrieron una serie de diferencias entre los ecosistemas de praderas del Atlántico y el Pacífico, diferencias que coincidían estrechamente con la divergencia genética de la migración del Pleistoceno y las edades de hielo posteriores.

Mientras que las praderas marinas del Pacífico a menudo crecían como "bosques" que superaban regularmente el metro de altura y, a veces, alcanzaban más del doble de esa altura, el Atlántico albergaba "praderas" más diminutas que rara vez se acercaban a esa altura. Las diferencias genéticas también coincidieron con la biomasa total de las plantas. En el Atlántico, la genética evolutiva y el medio ambiente actual desempeñaron papeles igualmente importantes en la biomasa de la planta. En el Pacífico, la genética tenía un rol más importante. Estos impactos de la genética también se observaron más allá de la planta, en otras partes del ecosistema. Por ejemplo, cuando se trataba de los pequeños animales que vivían en la planta, como los invertebrados, la firma genética del Pleistoceno nuevamente jugó un papel más importante que el medio ambiente en el Pacífico, mientras que los dos jugaron papeles igualmente importantes en el Atlántico. Así pues, el antiguo legado de esta migración del Pleistoceno y el cuello de botella que sufrió esta especie en el Atlántico ha tenido consecuencias para la estructura del ecosistema 10.000 años después.

Mantener la diversidad actual es un buen primer paso para proteger las praderas marinas existentes. La restauración es una buena opción en los lugares donde ya se han perdido praderas, como en la costa este de Virginia, en Estados Unidos, donde ha sido un éxito, pero muchos otros esfuerzos de restauración solo logran un éxito limitado.

Los resultados de este trabajo resaltan que “mantener la diversidad genética de las praderas existentes y tenerla en cuenta va a ser fundamental a la hora de conservar y restaurar praderas de fanerógamas marinas”, indica la Dra. Tomas.

Fuente: IMEDEA (CSIC-UIB)

Más información:

• Emmett Duffy, J. et al. A Pleistocene legacy structures variation in modern seagrass ecosystems. Pnas, 119 (32) e2121425119. https://doi.org/10.1073/pnas.2121425119
• Legacy of Ancient Ice Ages Still Shapes Eelgrass Today (Smithsonian)
• El llegat de les antigues edats de gel dona forma a com les prades marines responen a les amenaces ambientals en l'actualitat (UIB)