Desde el pingüino emperador de cuatro pies de alto hasta el pequeño pingüino de un pie de largo, estas aves únicas no voladoras han invadido hábitats desde la Antártida hasta el ecuador, sin mencionar los corazones del público.
Una comparación de los genomas completos de 18 especies reconocidas de pingüinos proporciona pistas sobre cómo lograron este éxito, aunque no su adoración, durante decenas de millones de años, a través de cambios climáticos cálidos y fríos. También advierte que la rapidez de hoyel cambio climático puede ser demasiado para ellos.
"Podemos mostrar cómo los pingüinos han podido diversificarse para ocupar los entornos térmicos increíblemente diferentes en los que viven hoy en día, desde los 9 grados Celsius 48 F en las aguas de Australia y Nueva Zelanda, hasta temperaturas negativas enAntártida y hasta 26 grados 79 F en las Islas Galápagos ", dijo Rauri Bowie, profesor de biología integrativa en la Universidad de California, Berkeley, y curador en el Museo de Zoología de Vertebrados MVZ en Berkeley." Pero queremospara señalar que ha sido necesario millones de años para que los pingüinos puedan ocupar hábitats tan diversos, y al ritmo que los océanos se están calentando, los pingüinos no podrán adaptarse lo suficientemente rápido para mantenerse al día con el cambio climático ".
Los investigadores establecieron de manera concluyente que los pingüinos surgieron en las frías regiones costeras de Australia y Nueva Zelanda, no en la gélida Antártida, como pensaban muchos científicos, y señalan el origen de los pingüinos hace unos 22 millones de años.
A pesar de su éxito en extenderse ampliamente por todo el hemisferio sur, muchas poblaciones de pingüinos ahora están amenazadas. Las colonias reproductoras de pingüinos emperador en la Antártida han tenido que reubicarse debido al retroceso del hielo marino, mientras que el año pasado se registró una mortalidad masiva de polluelos de pingüino Adelia en el continente.. Las poblaciones de pingüinos de Galápagos están disminuyendo a medida que los episodios cálidos de El Niño se vuelven más comunes. En Nueva Zelanda, las poblaciones de pingüinos pequeños y de ojos amarillos deben vallarse para protegerlos de la depredación de los gatos salvajes, mientras que las poblaciones de pingüinos africanos están disminuyendo drásticamente a medida que elaguas cálidas del sur de África.
"Vimos, durante millones de años, que la diversificación de los pingüinos disminuyó con el aumento de la temperatura, pero eso fue en una escala de mucho tiempo", dijo Juliana Vianna, profesora asociada de ecosistemas y medio ambiente en la Pontificia Universidad Católica de Chile en Santiago."En este momento, los cambios en el clima y el medio ambiente van demasiado rápido para que algunas especies respondan al cambio climático".
Vianna es la primera autora de un artículo con Bowie y otros colegas que describen sus hallazgos y que se publicarán en línea esta semana en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
¿De dónde vienen los pingüinos?
Para el estudio, Vianna, Bowie y sus colegas en museos y universidades de todo el mundo recolectaron muestras de sangre y tejido de 22 pingüinos que representan 18 especies y luego secuenciaron y analizaron todos sus genomas para trazar el movimiento y la diversificación de los pingüinos a lo largo de los milenios.
Sus conclusiones resuelven varias preguntas de larga data: en particular, dónde se originaron los pingüinos, a lo largo de las costas de Australia, Nueva Zelanda e islas cercanas del Pacífico Sur, y cuándo, hace 22 millones de años. La evidencia genética indica quelos antepasados de los pingüinos rey y emperador, las dos especies más grandes, pronto se separaron de los demás pingüinos y se trasladaron a aguas subantárticas y antárticas, respectivamente, presumiblemente para aprovechar los abundantes recursos alimentarios. Este escenario es coherente con la hipótesis controvertidaque los pingüinos emperador y rey, las únicas dos especies del género Aptenodytes, son el grupo hermano de todos los demás linajes de pingüinos.
"Fue muy satisfactorio poder resolver la filogenia, que se ha debatido durante mucho tiempo", dijo Bowie. "El debate giraba en torno a dónde, exactamente, los pingüinos emperador y rey se colocaban en el árbol genealógico, siestán anidados dentro del árbol más cerca de otros linajes de pingüinos o si son hermanas de todos los demás pingüinos, que es lo que mostró nuestra filogenia y algunos otros estudios previos habían sugerido. Y encaja con la rica historia fósil de los pingüinos ".
Los otros pingüinos se diversificaron y se extendieron ampliamente a través de los océanos del sur, después de que el Paso de Drake entre la Antártida y el extremo sur de Sudamérica se abriera por completo hace unos 12 millones de años. La apertura aceleró la Corriente Circumpolar Antártica que se mueve en el sentido de las agujas del reloj y permitió que estas aves no voladorasnadar con las corrientes oceánicas a lo largo del océano austral, poblando tanto las frías islas subantárticas como las áreas costeras más cálidas de América del Sur y África, donde poblaron costas e islas remotas con agua fría, surgente y rica en nutrientes.
Hoy en día, los pingüinos se encuentran en Australia y Nueva Zelanda pingüinos de ojos amarillos, pequeños y otros con cresta, la Antártida emperador, Adelia, papúa y barbijo, la costa occidental tropical de América del Sur Galápagos y Humboldt, el surcostas de América del Sur Magallanes y saltamontes meridional, el Atlántico Sur Magallanes y Macarrones, África meridional África y algunas en la subantártica rey, gentoo y macarrones, islas del Océano Índico saltamontes oriental y sub-regiones tropicales saltamontes norteño.
Utilizando poderosas técnicas de análisis, algunas desarrolladas recientemente para analizar las interacciones históricas entre los humanos y nuestros parientes neandertales y denisovanos, los investigadores pudieron determinar que varios grupos de pingüinos se han cruzado a lo largo de su historia evolutiva. A través del intercambio de material genético,Los pingüinos pueden haber compartido rasgos genéticos que facilitaron la diversificación de los pingüinos a través de los empinados gradientes térmicos y de salinidad que se encuentran en los océanos australes. Los más híbridos son los pingüinos saltamontes y sus parientes cercanos, que experimentaron al menos cuatro introgresiones o transferencias de información genética.a lo largo de millones de años.
El equipo también identificó adaptaciones genéticas que permitieron a los pingüinos prosperar en entornos nuevos y desafiantes, incluidos cambios en los genes responsables de regular la temperatura corporal, lo que les permitió adaptarse a temperaturas bajo cero en la Antártida, así como a temperaturas tropicales cerca del ecuador; consumo de oxígenoque permitió inmersiones más profundas; y osmorregulación, para que pudieran sobrevivir en agua de mar sin la necesidad de encontrar agua dulce.
Nuevas herramientas analíticas ayudaron a los investigadores a inferir los tamaños de las antiguas poblaciones de pingüinos que se remontan a aproximadamente 1 millón de años. Encontraron que la mayoría de las especies de pingüinos aumentaron a su mayor número cuando el mundo se enfrió hace 40.000 a 70.000 años durante la última glaciación.muchas especies prefieren reproducirse en la nieve y el hielo, y algunas tuvieron un aumento en la población durante el período de glaciación anterior hace 140.000 años.
Dos especies, el gentoo y las Galápagos, parecen haber estado disminuyendo en poblaciones durante al menos el último millón de años.
ADN de las aves más aisladas de la Tierra
Vianna tiene proyectos de investigación de larga data sobre pingüinos en Chile y la Antártida y, para este estudio, obtuvo muestras de sangre de muchas especies en esas áreas. Colegas en Francia, Noruega, Brasil, Australia, Estados Unidos y Sudáfrica suministraron sangre dealgunas especies remotas colegas noruegos proporcionaron sangre del pingüino de barbijo de las islas Bouvet, por ejemplo mientras que Vianna y Bowie obtuvieron muestras de sangre de un pingüino africano en una colonia de la Academia de Ciencias de California en San Francisco.
Pero algunas especies fueron más difíciles de localizar. Los investigadores se vieron obligados a confiar en el tejido de un espécimen conservado del pingüino de ojos amarillos en el MVZ de UC Berkeley, mientras que el Museo Americano de Historia Natural en Nueva York suministró tejido dey pingüinos de Fiordland.
Cada genoma se secuenció 30 veces mediante secuenciación de escopeta de Illumina, que produjo pequeñas piezas, de aproximadamente 150 pares de bases de largo, de todo el genoma. Vianna, que en ese momento estaba trabajando con Bowie en UC Berkeley en un año sabático, minuciosamente alineadocada pieza a lo largo de un genoma de referencia que se había secuenciado previamente, el del pingüino emperador, como andamio.
"Tener un genoma de referencia es como usar la tapa de una caja de rompecabezas para armar un rompecabezas: puedes tomar todas tus piezas súper pequeñas y alinearlas con ese genoma de referencia", dijo Bowie. "Hicimos eso con cada uno de estosgenomas de pingüinos. "
Las comparaciones del genoma les dijeron que los pingüinos surgieron hace entre 21 y 22 millones de años, reduciendo la ventana de 10 a 40 millones de años determinada previamente a partir de pingüinos fósiles.
También refutaron un artículo publicado el año pasado que sugería que los pingüinos rey y emperador estrechamente relacionados eran un grupo hermano de los pingüinos gentoo y Adelia. En cambio, descubrieron que los pingüinos rey y emperador son el grupo hermano de todos los demás pingüinos.
Vianna y Bowie ahora tienen secuencias genómicas de 300 pingüinos individuales y están profundizando en las variaciones genéticas dentro y entre poblaciones de pingüinos dispares. Recientemente descubrieron un nuevo linaje de pingüinos que espera una descripción científica.
"Los pingüinos son muy carismáticos, ciertamente", dijo Vianna. "Pero espero que estos estudios también conduzcan a una mejor conservación".
El trabajo fue apoyado por el Instituto Antártico Chileno, Proyecto Fondecyt, GAB PIA CONICYT ACT172065 y la Fundación Nacional de Ciencias de los Estados Unidos DEB-1441652. Entre los coautores del artículo se encuentran Ke Bi y Cynthia Wang-Claypool de UC Berkeleyy Daly Noll de la Pontificia Universidad Católica de Chile.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Original escrito por Robert Sanders. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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