Tropiezos y relatos genéticos de mamíferos en los últimos millones de años
Se le conoce como cuello de botella a una drástica reducción en el número de individuos de una población durante al menos una generación; con un posterior incremento reproductivo. Aunque el número de individuos puede restablecerse, estos se fundaron a partir de unos pocos, por lo cual su diversidad genética termina reduciéndose después del cuello de botella. Durante estos eventos se las poblaciones son más vulnerables a los contratiempos ambientales y a reproducirse entre familiares cercanos, lo cual es negativo a largo plazo. Todo esto tiende a reducir la variabilidad genética, ya que los efectos de estas fuerzas son más agudos en poblaciones pequeñas.
Numerosos casos de especies ejemplifican la cicatriz genética que dejan los cuellos de botella, ya sea por causas naturales o por el hombre. Por tanto se ha hecho notar que desarrollar programas de conservación y reintroducción ex situ, pueden no ser viables a largo plazo.
El ejemplo más famoso de un cuello de botella natural es el guepardo (Acinonyx jubatus), de acuerdo con los datos obtenidos a partir de su secuencia genética, la reducción de individuos ocurrió en el Pleistoceno, hace 2.5 millones de años, y la repoblación se dio a partir de dos grupos, una en el este de África y otro en el sur. En la actualidad se plantea que en aquel tiempo los guepardos se vieron orillados a reproducirse entre familiares cercanos, y como consecuencia actualmente se observa una elevada mortalidad juvenil, anormalidades en el esperma, dificultad de reproducirse y vulnerabilidad a enfermedades infecciosas; también se ha observado como experimentan el rechazo durante trasplante de órganos, especialmente de piel, como si se tratara de clones inmunológicos.
Estudios genéticos identificaron como esta especie ha perdido entre el 90% y 99% de variabilidad a causa de dos cuellos de botella durante el Pleistoceno, el primero hace 100,000 años y el segundo hace 12,000, posiblemente sucedidos mientras el guepardo se dispersaba desde Asia hasta África y Norteamérica. Actualmente es importante continuar los esfuerzos de conservación tanto in situ como ex situ, ya que el guepardo representa un ejemplo de supervivencia en los últimos miles de años.
Estudios genéticos identificaron como esta especie ha perdido entre el 90% y 99% de variabilidad a causa de dos cuellos de botella durante el Pleistoceno, el primero hace 100,000 años y el segundo hace 12,000, posiblemente sucedidos mientras el guepardo se dispersaba desde Asia hasta África y Norteamérica. Actualmente es importante continuar los esfuerzos de conservación tanto in situ como ex situ, ya que el guepardo representa un ejemplo de supervivencia en los últimos miles de años.
Existen otros ejemplos de especies donde la intervención humana ha alterado la variabilidad genética den los animales. El oso panda (Ailuropoda melanoleuca) no sólo está amenazado debido a actividades humanas como deforestación y caza, sino también a causas naturales, ya que muchas especies de bambú de las que se alimenta tardan muchos años en florecer para después morir. Por tanto, estos bambúes forman bosques de prácticamente una sola especie, por lo que cuando este evento de floración ocurre muere casi todo el bosque de bambú, reduciendo la disponibilidad de alimento para el oso panda. Se han llevado a cabo diversos estudios sobre esta especie, entre los más recientes se ha comparado la variabilidad genética en pieles de osos cazados en la antigüedad con la de ejemplares actuales; se ha encontrado que durante su historia los osos panda han experimentado momentos donde han sido muy abundantes, pero también se han reducido a poblaciones muy pequeñas en último millón de 1 millón de años, y al parecer pueden estar asociados con las fases glaciares del Pleistoceno. Por otra parte, también se han identificado genes que están bajo selección natural, esto sugiere que los osos pandas han estado colonizando y adaptándose a nuevos ambientes.
La deforestación y caza son presiones humanas que comenzaron hace 4,000 años; y aunque desde la década de los 80´s se consideró a esta especie como amenazada de extinción, evidencias basadas en ADN tanto nuclear como mitocondrial indican que la variabilidad genética no ha disminuido, lo que podría explicarse debido a que ha ocurrido en una escala de tiempo muy corta, y que los eventos sucedidos durante el Pleistoceno son mas trascendentales para la variación genética de sus poblaciones. Sin embargo, de seguir estas presiones humanas es muy probable que la capacidad de adaptación a los cambios ambientales, como la muerte masiva de bambús. Por tanto, esto ha llevado a trasladar artificialmente pandas de población en población, para incrementar y eficientizar el flujo genético.
Por otra parte, el elefante marino se distribuye a lo largo de la costa de las californias, este comenzó a ser cazado a partir de 1800 hasta ser considerado extinto en 1880, pero la especie se recuperó a partir de una pequeña población que sobrevivió en Isla Guadalupe, Baja California, la cual experimento crecimiento exponencial pocas veces observado. En 2010 se estimó un numero de 225,000 individuos y una tasa de crecimiento de 3.8%. A partir de 1970 se comenzó a estudiar los efectos del cuello de botella, hasta la fecha se ha encontrado bajos niveles de variabilidad genética en comparación con otras especies de la misma familia (Phocidae), aunque el último estudio genético en la especie logró documentar una modesta regeneración en la variación genética, ya que se observó como surgen polimorfismo entre las poblaciones, lo cual conduce a su diferenciación genética entre poblaciones, y refleja como procesos natural enriquecen a esta especie tras haber pasado por un el efecto fundador.
En el caso de los humanos, hay evidencia que señala como hace 75,000 años la población disminuyo a 10,000 o 30,000 individuos. Esta reducción demográfica parece coincidir con la erupción del supervolcán Toba, situado al norte de la isla de Sumatra en la actual Indonesia, evidencia señala que esta erupción llevo a un invierno de seis años debido a cambios atmosféricos, lo cual podría explicar cómo la población humana se redujo drásticamente en este periodo.
Actualmente se le considera una hipótesis controvertida, esta ha sido estudiada de manera multidisciplinaria, sin embargo aún quedan huecos por estudiar, por lo que se ha recomendado buscar más evidencia de vulcanólogos, modeladores climáticos, especialistas de plantas, paleontólogos de mamíferos, genetistas, paleoantropólogos y arqueólogos. También existe evidencia en contra de esta idea, como vestigios arqueológicos que datan de la misma fecha e incluso posterior a la catástrofe, lo que sugiere que hubo poblaciones viviendo en la zona aún después de la erupción. Uno de los estudios más recientes donde se analiza núcleos de perforación, piroclastos, carbón y fitolitos en el Lago Malawi en África, descarta completamente esta hipótesis, ya que no se encontró evidencia de tal invierno de seis años que pudiera haber sucedido en África, por lo que la idea del supervolcán Toba pudiera no ser la razón del cuello que botella que la humanidad experimento en el pasado.
Ampliamente se ha demostrado que los cuellos de botella disminuyen drásticamente los niveles de variación genética en las poblaciones, pero también estudios con modelos de rápida evolución como las moscas de la fruta, sugieren lo contrario (incluso se registró una recuperación a partir de una sola hembra), lo cual podría deberse a que ocurre un solo cuello de botella aislado en el tiempo, por lo que la variabilidad puede pasar a través de este evento. La variabilidad de las especies también puede recuperarse gracias a la carga genética de algunas poblaciones. Estudios también señalan evidencia de cuando la fauna silvestre se reproduce en una población pequeña puede incrementar la variación genética, pero bajo determinadas condiciones, como alta presencia de alelos dominantes. Por tanto estudiar variación genética en insectos, permite esperar que los mamíferos pueden recuperar sus variantes genéticas después de haber pasado por este tipo de eventualidades en su historia natural.
Referencias:
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