Hace unos años, Scott Villa, de la Universidad de Emory, tuvo un problema. Luego, un estudiante graduado de la Universidad de Utah, se quedó perplejo con un problema que nunca se abordó en la escuela: ¿cómo se puede tener sexo en una película?
Los biólogos de Villa y la Universidad de Utah habían demostrado una adaptación en tiempo real en su laboratorio que desencadenó el aislamiento reproductivo en solo cuatro años, imitando millones de años de evolución. Comenzaron con una sola población de piojos de plumas parasitarias, dividieron a la población en dos ylos transfirieron a hospedadores de diferentes tamaños: palomas con plumas pequeñas y palomas con plumas grandes. Las palomas se prepararon para los piojos y las poblaciones se adaptaron rápidamente al evolucionar las diferencias en el tamaño del cuerpo. Después de 60 generaciones, los biólogos vieron piojos más grandes en palomas más grandes ypiojos más pequeños en palomas más pequeñas. Cuando emparejaron los piojos machos y hembras de diferentes tamaños, las hembras pusieron cero huevos. Los tamaños de cuerpo divergentes probablemente estaban evitando que los piojos se apareen físicamente entre sí, lo que demuestra las etapas iniciales de una nueva especie.
Pero los investigadores necesitaban saberlo con certeza. Pusieron los piojos en un plato de plumas de paloma para crear el ambiente, prepararon la cámara y esperaron. Pero los piojos tenían miedo escénico.
"Hubo muchas pruebas y errores. Nadie ha filmado el apareamiento de piojos antes, te lo garantizo", dijo Villa.
Estaban desconcertados hasta que un investigador universitario trajo una almohadilla térmica al laboratorio para su dolor de espalda. Le dio una idea a Villa. Resulta que para los piojos de las plumas, una almohadilla caliente ajustada a la temperatura central de un pájaro es donde sucede la magia.
"Lo que vimos fue increíble, los piojos machos físicamente no podían aparearse con las hembras, por lo que creemos que así es como comienzan a formarse nuevas especies", dijo Villa. "Ya sabíamos que en la naturaleza, las especies de aves más grandes tienenespecies de piojos más grandes. Lo que no sabíamos, y lo que surgió de este estudio, es que debido a la forma en que los piojos se aparean, la adaptación a un nuevo huésped al cambiar el tamaño tiene este efecto automático masivo en la reproducción ".
El estudio demuestra experimentalmente la especiación ecológica, un concepto defendido por primera vez por Charles Darwin. Diferentes poblaciones de la misma especie se adaptan localmente a sus entornos, y esas adaptaciones pueden causar aislamiento reproductivo y eventualmente, conducir al origen de una nueva especie.
"La gente estudia esto en todo tipo de sistemas, desde moscas de la fruta hasta peces espinosos y bastones. Pero siempre toman especies o poblaciones recientemente evolucionadas que ya han divergido y tratan de entender por qué ya no son reproductivamente compatibles,"dijo Dale Clayton, profesor de biología y coautor del estudio." Muy pocos han tomado una sola población y la han desarrollado en condiciones naturales en dos poblaciones diferentes que no pueden reproducirse. Esa es la nueva parte de esto ".
El artículo fue publicado en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América el 10 de junio de 2019.
El punto dulce
Las palomas de diferentes tamaños tienen piojos de diferentes tamaños; en la mayoría de los casos, cuanto más grande es la paloma, más grandes son sus piojos. En 1999, Clayton dirigió un estudio que descubrió que el acicalamiento de las aves impulsa este patrón.
Las plumas consisten en crestas, llamadas púas, que crean pequeños espacios conocidos como el espacio interbarb. Es el punto ciego de la paloma: los piojos se acuñan en sus cuerpos largos y delgados para escapar de los picos mortales. Cuando los piojos grandes se arrastran sobre plumas más pequeñas, se peganfuera del espacio y las aves los recogen. Así que es bueno ser pequeño, ¿verdad? No del todo. En 2018, este mismo grupo de investigación descubrió que los piojos más grandes ponen más huevos. Los ganadores evolutivos caen en un punto dulce: sonsolo lo suficientemente pequeño como para exprimir el espacio interbarb, pero lo suficientemente grande como para exaltar a los vecinos más pequeños.
"Hay una presión selectiva constante para ser lo más grande posible para bombear tantos huevos como sea posible. Pero acicalarse se pone demasiado grande. Hay un punto dulce", dijo Villa. "Si pones piojos en pájaros de diferentes tamaños, el punto dulce cambia y los piojos evolucionan con tamaños corporales óptimos después de algunas generaciones ".
El cambio experimental en el tamaño es heredable: los biólogos mostraron que los padres grandes tenían descendencia grande y los padres pequeños tenían descendencia pequeña, independientemente del tamaño de las aves con las que se aparearon.
Las poblaciones de piojos parásitos se adaptaron rápidamente. "Aparecieron diferencias significativas de tamaño después de solo 18 meses", dijo la coautora Sarah Bush, profesora asociada de biología en la U. Este patrón informa más que solo este sistema.
"La idea es que los huéspedes más grandes tienen parásitos más grandes. Eso es cierto para los árboles con insectos parásitos, para las pulgas en los animales, para las garrapatas en los mamíferos, es cierto para la vida", continuó Bush. "Es una pregunta más importante que esta sola".sistema particular. Sucede en todas partes. Parte de lo que estamos haciendo es tratar de descubrir ese patrón ".
¡Piojos, cámara, sin acción!
Los investigadores son los primeros en captar cómo se aparean los piojos de las plumas. Al comprender la mecánica del sexo de los piojos, vieron lo que funciona y lo que falla. En pocas palabras, el tamaño es importante.
Los piojos hembras son naturalmente un 13% más grandes que los piojos machos. Este dimorfismo entre los dos sexos es crítico para la reproducción. Los machos tienen una antena gruesa para aferrarse a las hembras durante la cópula. Se acercan a la hembra desde atrás, se deslizan debajo de ella y curvan la puntade su abdomen mientras sostiene su tórax. Si el macho es demasiado pequeño, puede tener dificultades para llegar a la hembra donde necesita. Si es demasiado grande, sobrepasará a la hembra. Eso es exactamente lo que vieron los investigadores.
"Hay una zona de Ricitos de Oro. Los machos y las hembras tienen que ser del tamaño correcto el uno para el otro. Los pares de piojos donde el dimorfismo cae fuera de esa zona sufren consecuencias reproductivas masivas", dijo Villa.
Descubrieron que los piojos de tamaño típico copulaban más y ponían la mayoría de los huevos. Los pares de piojos con dimorfismo fuera de la Zona Ricitos de Oro copularon durante períodos más cortos y pusieron cero huevos. Creen que esto se debe a que los machos no logran inseminar físicamentehembras, o no pueden copular el tiempo suficiente para fertilizar sus huevos. Sus experimentos probaron esto con piojos en plumas y una almohadilla térmica en la cámara, y en las propias palomas. Los resultados fueron los mismos: pares con tamaños en la Zona Ricitos de Oro teníanla mayor descendencia
Los investigadores piensan que las poblaciones de piojos desarrollaron el aislamiento reproductivo tan rápidamente porque el tamaño del cuerpo es un rasgo 'mágico' que es esencial tanto para la supervivencia como para la reproducción. Si existe una presión selectiva sobre la supervivencia, como acicalarse, el aislamiento reproductivo seguirá automáticamente.
"La idea de un solo rasgo que rige tanto la supervivencia como la reproducción se conoce desde hace algún tiempo. Sin embargo, precisar cómo estos rasgos multipropósito realmente impulsan la especiación ha sido un desafío. Lo que hace que este documento sea tan interesante es que realmente identificamos cómo estos"los rasgos mágicos "funcionan en tiempo real. Y tal como lo predice la teoría, la selección de estos rasgos puede generar aislamiento reproductivo en un abrir y cerrar de ojos evolutivo. Nuestro estudio complementa mucho trabajo fantástico sobre la especiación ecológica y agrega nuestra mayor comprensión de cómo las nuevas especiesen realidad forma ", dijo Villa.
El mes pasado, el mismo grupo publicó un estudio que demostró la coloración divergente en solo cuatro años. El equipo ahora está analizando la arquitectura genética que subyace a estos cambios de tamaño y color en los piojos de las plumas.
Otros autores que contribuyeron al estudio son Juan Altuna, James Ruff, Andrew Beach, Lane Mulvey, Erik Poole, Heidi Campbell y Michael Shapiro de la Universidad de Utah, y Kevin Johnson de la Universidad de Illinois en Urbana Champaign. The National ScienceLa Fundación subvención DEB-1342600 financió este trabajo.
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Materiales proporcionado por Universidad de Utah . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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