El lago Malawi de África alberga cientos de especies de cíclidos, los peces de agua dulce cuya amplia gama de colores los convierte en habitantes populares de los acuarios domésticos. Un nuevo estudio muestra cómo los cambios ambientales dramáticos durante la historia del lago probablemente impulsaron esa deslumbrante diversidad evolutiva.
El estudio encontró que durante los últimos 800,000 años, las fases de aguas profundas y claras en el lago Malawi se han alternado con fases de aguas poco profundas y turbias. El momento de las fases profundas de mayor duración coincide con explosiones de diversidad de cíclidos que han ocurrido.historia del lago.
"El momento de las persistentes fases de aguas profundas es consistente con lo que los biólogos evolutivos han sugerido como períodos de diversificación rápida en especies de cíclidos", dijo Sarah Ivory, investigadora postdoctoral en la Universidad Brown y autora principal del estudio. "Creemos que las fases profundascreó nuevos hábitats en la costa para que los peces se adapten, así como las condiciones adecuadas para el apareamiento surtido, lo que podría impulsar la diversidad de especies ".
El estudio, que Ivory fue coautor con investigadores de la Universidad de Arizona, la Universidad de Rhode Island, la Universidad de Kentucky y la Corporación BP, se publica en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
El lago Malawi se extiende por unas 350 millas en una cuenca estrecha que limita con Malawi, Mozambique y Tanzania en África oriental. La diversidad de los cíclidos del lago, como los pinzones de Darwin en Galápagos, es un ejemplo clásico de "radiación adaptativa": la rápida diversificación deespecies a medida que se adaptan a los nichos ambientales.
"Los cíclidos son un gran sistema modelo para observar estos procesos evolutivos", dijo Ivory, un científico ambiental en el Instituto Brown para el Medio Ambiente y la Sociedad. "Hay alrededor de 800 especies en el lago, por lo que es un laboratorio perfecto para explorarcómo se desarrolla la diversidad "
Los biólogos evolutivos han secuenciado los genomas de varias especies de cíclidos. Utilizando una técnica de "reloj molecular", los biólogos pueden arrojar luz cuando las especies divergieron en el tiempo. Ese trabajo ha sugerido que los cíclidos del lago Malawi se han diversificado en ataques y comienzos, con variosestallidos distintos de diversificación que comenzaron hace unos 750,000 años.
Esta nueva investigación pone esa historia evolutiva en un contexto ecológico.
Utilizando núcleos de sedimentos cosechados del fondo del lago, Ivory y sus colegas reunieron una historia ambiental del lago que abarca los últimos 1.2 millones de años. Los núcleos de sedimentos contienen animales acuáticos fosilizados y polen de plantas, así como información mineralógica importante. Cambios enLos conjuntos fósiles y los indicadores minerales en los núcleos dan pistas sobre cómo las condiciones ambientales el nivel del agua del lago, la salinidad y otros atributos cambian con el tiempo.
La investigación mostró que entre 1,2 millones y 800,000 años atrás, el lago Malawi era consistentemente poco profundo y pantanoso. Pero hace aproximadamente 800,000 años, las cosas cambiaron dramáticamente. El lago se profundizó hasta cerca de su profundidad actual de 700 metros, y sus aguas se volvieron mucho más profundas.más sensible a las grandes fluctuaciones climáticas. Los investigadores creen que este cambio probablemente fue impulsado por un evento tectónico que cerró la desembocadura del río del lago, permitiendo que la cuenca se llene.
Luego de ese cambio tectónico, el ambiente del lago se volvió mucho menos estable. El estudio encontró que durante los últimos 800,000 años, el lago ha alternado entre "fases azules" marcadas por aguas profundas y claras y "fases verdes" marcadas por algas poco profundas.agua llena. La evidencia sugiere que hubo fases azules extendidas, cada una de aproximadamente 100,000 años, que ocurrieron hace 800,000 y 400,000 años, junto con una que comenzó hace 70,000 años y que persiste hoy. Entre esas fases azules extendidas, el lago rápidamentealternaba entre las fases verde y azul aproximadamente cada 20,000 años.
La sincronización de las fases azules extendidas se alinea muy bien con los datos del reloj molecular, lo que sugiere eventos de diversificación hace alrededor de 750,000, 400,000 y 70,000 años atrás. En conjunto, los resultados sugieren que las fases azules crearon las condiciones adecuadas para la diversificación.
La profundización del agua habría creado nuevos hábitats costeros rocosos a los que las especies pueden adaptarse, dice Ivory. El agua clara también podría haber permitido a los peces usar señales visuales al elegir un compañero, lo que podría impulsar la evolución de los patrones de color en las especies de cíclidos.las fases verdes, en cambio, los hábitats del lecho de los lagos serían planos y arenosos, sin entornos nichos rocosos. El agua turbia limitaría el uso de señales visuales en el apareamiento.
"La turbidez del agua y la falta de entornos diversos durante las fases verdes se presta a la hibridación en lugar de la diversificación", dijo Ivory. "También esperaríamos eventos de extinción durante estos períodos".
Pero eso no significa que las fases verdes no sean evolutivamente importantes. Los investigadores sugieren que el cruzamiento durante las fases verdes podría haber dado lugar a nuevos rasgos híbridos, que luego estaban sujetos a selección durante las fases azules. De esa manera, las fases verdesser "crítico para 'cebar la bomba' de la diversidad", dicen los investigadores.
Ivory dice que investigaciones anteriores habían encontrado un vínculo entre el evento de diversificación más reciente y el inicio de la fase azul actual hace unos 70,000 años. Pero esta es la primera vez que los investigadores demuestran que el patrón se repitió varias veces en la historia del lago.
"La repetición de este patrón fue realmente interesante de ver", dijo. "Vincular los procesos evolutivos al cambio ambiental a través del tiempo es realmente importante para comprender la diversidad de cíclidos que vemos hoy".
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Materiales proporcionado por Universidad de Brown . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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