Los océanos tropicales están repletos de deslumbramiento y destello de coloridos peces de arrecife y contienen muchas más especies que las frías aguas del océano que se encuentran en latitudes altas. Este conocido "gradiente de diversidad latitudinal" es uno de los patrones más famosos en biología, y los científicoshan desconcertado sus causas durante más de 200 años.
Una explicación avanzada con frecuencia es que los ambientes cálidos de los arrecifes sirven como puntos calientes evolutivos para la formación de especies. Pero un nuevo estudio que analizó las relaciones evolutivas entre más de 30,000 especies de peces concluye que las tasas más rápidas de formación de especies se han producido en las latitudes más altas yen las aguas oceánicas más frías.
En los últimos millones de años, los peces de aguas frías y de los océanos polares formaron nuevas especies el doble de rápido que las especies promedio de peces tropicales, según el nuevo estudio, cuya publicación está programada para el 4 de julio en la revista Naturaleza .
"Estos hallazgos son sorprendentes y paradójicos", dijo el biólogo evolutivo de la Universidad de Michigan, Daniel Rabosky, autor principal del estudio. "Varias hipótesis explican la diversidad tropical extrema como resultado de tasas más rápidas de formación de especies, pero nunca ha sidoprobado en peces.
"Nuestros resultados son contraintuitivos e inesperados, porque encontramos que la especiación es realmente más rápida en las regiones geográficas con la menor riqueza de especies".
Los autores admiten que no pueden explicar completamente sus resultados, que son incompatibles con la idea de que los trópicos sirven como una cuna evolutiva para la diversidad de peces marinos. Los hallazgos también plantean dudas sobre si la especiación rápida en el océano frío que el equipo documentó refleja un recientey la expansión continua de la diversidad marina allí.
El sentido común sugiere que una alta tasa de formación de nuevas especies eventualmente conducirá a niveles impresionantes de biodiversidad. Pero eso depende de cuántas de las especies recién formadas sobrevivan y cuántas se extingan. Y las tasas de extinción no podrían abordarse a través de los métodosutilizado en el estudio actual.
"El número de especies que se encuentra en una región es en gran medida un equilibrio entre la velocidad a la que se forman las nuevas especies y la velocidad a la que la extinción las elimina", dijo Rabosky. "La rápida especiación de los peces en los océanos fríos de alta latitudque documentamos solo hará que la diversidad aumente si generalmente es más alta que la extinción.
"La extinción es la pieza que falta en este rompecabezas, pero es lo más difícil de entender. Ahora estamos usando fósiles y nuevas herramientas estadísticas para tratar de entender qué podría haber estado haciendo la extinción en las dos regiones polaresy los trópicos "
En el estudio, Rabosky y sus colegas de ocho instituciones probaron la suposición generalizada de que las tasas de formación de especies son más rápidas en los trópicos al examinar la relación entre la latitud, la riqueza de especies y la tasa de formación de nuevas especies entre peces marinos.árbol evolutivo calibrado en el tiempo de todas las 31.526 especies de peces con aletas radiadas, luego centró su análisis en especies marinas de todo el mundo.
Los datos genéticos estaban disponibles para más de un tercio de las especies de peces analizadas en el estudio, y el árbol evolutivo se calibró en el tiempo utilizando una base de datos de 139 taxones fósiles.
Un árbol evolutivo, también conocido como árbol filogenético, es un diagrama de ramificación que muestra las relaciones evolutivas inferidas entre varias especies. El árbol ensamblado para este proyecto es uno de los árboles filogenéticos calibrados en el tiempo más grandes jamás creados para cualquier grupo de animales,según Rabosky.
Los investigadores estimaron los rangos geográficos para la mayoría de las especies de peces marinos, incluidas todas las especies con datos genéticos. Luego utilizaron modelos matemáticos y estadísticos complejos para estimar las tasas a las que diferentes grupos de peces se dividen en nuevas especies.
"Los desafíos computacionales para analizar este tipo de datos son bastante extremos", dijo el coautor del estudio Michael Alfaro, biólogo evolutivo de la Universidad de California, Los Ángeles. Los análisis en el estudio requirieron el equivalente de miles de computadoras de escritoriocorriendo continuamente durante muchos meses, dijo.
Algunas de las tasas más rápidas de formación de nuevas especies ocurrieron en el pez hielo antártico y sus parientes. Otros grupos templados y polares con tasas de especiación excepcionalmente altas incluyen el caracol, el eelpouts y el pez roca.
Tres de los grupos de peces más grandes asociados a los arrecifes de coral - wrasses, damiselas y gobios - mostraron tasas de formación de especies bajas a moderadas.
"El hecho de que los arrecifes de coral soporten muchas más especies de peces que las regiones polares a pesar de estas tasas más bajas puede tener mucho que ver con su larga historia de conectividad y capacidad para actuar como refugio", dijo el coautor Peter Cowman de AustraliaCentro de Excelencia del Consejo de Investigación para Estudios de Arrecifes de Coral, y anteriormente de la Universidad de Yale. "Nuestra investigación ciertamente pinta la diversidad de los arrecifes de coral bajo una nueva luz".
"¿Quién hubiera pensado que tendría estas tasas realmente explosivas de formación de especies ocurriendo en las aguas antárticas más frías, donde el agua está literalmente en el punto de congelación y los peces como el pez hielo tienen que tener todo tipo de adaptaciones realmente locas para vivir?allí, como proteínas anticongelantes especiales en su sangre para evitar que se congele ", dijo Rabosky.
Rabosky es profesor asociado en el Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la UM y curador asociado en el Museo de Zoología de la UM.
Los autores de la Naturaleza en papel, además de Rabosky, Alfaro y Cowman, están Jonathan Chang de UM, Pascal Title y Matt Friedman; Lauren Sallan de la Universidad de Pensilvania; Kristin Kaschner de la Universidad de Friburgo; Cristina Garilao del Centro GEOMAR Helmholtz para la Investigación del Océano;Thomas Near, de la Universidad de Yale, y Marta Coll, del Instituto de Ciencias del Mar de Barcelona, España.
El trabajo fue apoyado en parte por subvenciones de la National Science Foundation y por la David and Lucile Packard Foundation.
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Materiales proporcionado por Universidad de Michigan . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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