, ,

“L’ecologia evolutiva dona sentit a la biodiversitat, perquè els processos eco-evolutius expliquen perquè existeixen innumerables espècies al planeta”

7 de juliol 2021

Manuel de Pedro és un apassionat de l’ecologia evolutiva i ha centrat la seva tesi en el procés de colonització de les plantes. Què passa quan arriben a noves regions? Hi ha implicacions genètiques? Aquesta entrevista i els seus experiments en més de 2.000 plantes ens ho expliquen.

presentando parte de los resultados de su tesis en el congreso MEDECOS & AEET meeting en Sevilla (febrero 2017)

Presentació dels resultats de la tesi en el congrés MEDECOS & AEET meeting a Sevilla (febrer 2017)

Bon dia, Manuel! Recentment has presentat la teva tesi doctoral, felicitats per l’assoliment! Com la explicaries en una frase?

Així, resumidament, és una tesi que estudia els processos eco-evolutius que succeeixen quan les espècies s’expandeixen cap a noves zones. Per a això, hem fet servir una planta colonitzadora com a model d’estudi.

 A què et refereixes amb el d’expansió?

Totes les espècies s’han hagut de expandir geogràficament en algun moment de la seva història fins a ocupar la seva àrea actual. De fet, és una de les respostes més comuns de les espècies per fer front a el canvi climàtic actual. S’expandeixen cap a noves zones i això els permet sobreviure.

 Llavors podem dir que fugen del canvi climàtic … I els funciona?

La veritat és que alguns treballs teòrics recents suggereixen que no sempre és així. El propi fet d’expandir té una sèrie de conseqüències a nivell genètic (pèrdua de diversitat, increment de mutacions deletèries) que poden disminuir la seva capacitat per adaptar-se a nous territoris amb diferents condicions ambientals. Això pot limitar la capacitat de colonització d’altres zones i, en darrer terme, la supervivència de les espècies.

Els estudis empírics que s’han fet en condicions naturals per a comprovar aquestes prediccions es poden comptar gairebé amb els dits d’una mà. Per això justament ens hem enfocat en això en aquesta tesi.

 També és nou haver-ho estudiat en plantes, imagino.

Existien alguns estudis, però restringits a unes poques famílies de plantes. Per tenir una idea global, cal ampliar els estudis i incloure espècies d’altres famílies amb diferents històries evolutives. En aquesta tesi hem utilitzat la planta colonitzadora Leontodon longirostris (parent dels enciams i de la dent de lleó) i hem analitzat les conseqüències genètiques predites en la teoria i si aquestes han afectat, o no, a la seva capacitat d’adaptació, usant diversos enfocaments complementaris. Passar de la teoria a la pràctica, en definitiva.

Inflorescencia e infrutescencia de la planta colonizadora Leontodon longirostris.

Inflorescència i fruits de la planta emprada als estudis, Leontodon longirostris.

Quins van ser els objectius principals?

Com que no es coneixia pràcticament res d’aquesta planta en aquest sentit, el primer objectiu va ser inferir la seva història demogràfica al llarg de la Península Ibèrica i així poder saber com havia estat la colonització. En fi, saber per on havia viatjat! Un cop vam saber que aquesta planta havia colonitzat la Península de sud a nord, el següent objectiu va ser explorar les conseqüències genètiques que havia tingut aquesta expansió i, posteriorment, si hi havia afectat la seva capacitat d’adaptació.

Fa pinta que saber amb certesa si les poblacions estan adaptades a un ambient en què viuen és una tasca força complicada…

Molt! D’una banda, atès que la selecció natural actua sobre el fenotip (aquells trets que són visibles), hem examinat diversos caràcters de la planta al llarg del seu cicle de vida (per ex., el temps que triguen a florir) que són clau per a la seva supervivència. I amb això tenir una primera evidència que les poblacions estaven adaptades a l’ambient local.

D’altra banda, i en paral·lel, hem fet servir una aproximació genòmica per buscar els senyals de selecció a nivell molecular i així reforçar la idea que les poblacions estan adaptades al seu entorn. Aquesta aproximació molecular també ens ha permès identificar gens que poden estar lligats als trets físics que hem mesurat a la planta (ja que el fenotip està parcialment determinat pel genotip).

Finalment, ens cal analitzar el tercer actor de el procés d’adaptació: conèixer quins agents de selecció poden explicar la variació fenotípica i genotípica que veiem en les diferents poblacions de l’espècie al llarg de la Península Ibèrica. Per exemple, hem explorat el paper de diverses variables ambientals, com la temperatura i la precipitació, entre d’altres.

Vaja, ¡que tenim un triplet actuant en el procés d’adaptar-se a un ecosistema o no!

Exacte, l’estudi integrat d’aquests tres actors principals que comentava, fenotip, genotip i ambient, ens permet explorar com interaccionen els efectes genètics de l’expansió geogràfica amb els processos adaptatius, és a dir, ens permet conèixer millor quins factors faciliten o limiten les expansions d’àrea de distribució.

 A quins reptes vau haver de enfrontar-vos per portar de forma paral·lela aquestes diferents aproximacions, els seus experiments associats, i no morir en l’intent?

Com deia, la planta que hem usat era pràcticament una desconeguda pel que fa a aquest tipus de qüestions, així que vam haver de desenvolupar un esborrany del genoma per primera vegada per a aquesta espècie i així poder fer els posteriors estudis genòmics. Això va ser possible gràcies a la col·laboració amb la Plataforma Andalusa de Bioinformàtica de la Universitat de Màlaga, que van ser capaços de reconstruir aproximadament la meitat de l’genoma.

Un altre tema impactant és que vam haver de fer créixer més de 2000 exemplars de la planta en dos experiments.

Manuel de Pedro revisando el experimento en condiciones controladas para medir los caracteres fenotípicos en Leontodon longirostris.

Manuel de Pedro revisant l’experiment en condicions controlades per a mesurar els caràcters visuals (del fenotip) a Leontodon longirostris.

¿Com !? ¿Fent créixer i cuidant 2000 plantes !?

Exacte, i en condicions controlades! Pot semblar fàcil fer créixer plantes en tests per mesurar els caràcters fenotípics, però en realitat és bastant complicat. Després de diversos assajos, Ingrid Regalado, tècnica especialista amb la qual col·laboràvem, va ser capaç de trobar la combinació perfecta de substrat perquè creixessin bé les plantes. I això només va ser el començament! Després calia mantenir-les amb vida, revisar-les diàriament per comprovar que no els faltés aigua i que no se les mengessin les erugues, els pugons o els cargols. Com podràs imaginar, tot això va involucrar l’esforç de molta gent, doctorands, tècnics, directors, alumnes i, fins i tot, voluntaris…. Recordo amb especial vivesa com vam haver de suportar els mosquits tigre que ens disparaven mentre preníem les mesures! Tots aquests reptes, però, resulten petits quan pensem en els resultats que hem obtingut.

Com has viscut el procés? Quin paper han tingut els teus tutors, Maria i Miquel?

El desenvolupament d’una tesi t’inicia en el món de la investigació científica i et permet formar-te en profunditat en unes anàlisis, mètodes i criteris que amplien o desenvolupen el coneixement sobre un tema determinat. Aprens la importància de ser rigorós i honest, de la necessitat de prendre molt de temps per arribar a unes conclusions fiables un cop eliminades totes les possibles explicacions alternatives. Quins altres treballs et permeten generar coneixement sobre el món que ens envolta? Se m’ocorren molt pocs i per això crec que és una experiència inoblidable. A canvi, el treball requereix d’una gran dedicació i esforç.

Els meus directors han tingut un paper fonamental per a guiar-me durant tot aquest procés, ajudant-me, per exemple, a abordar metodològicament les preguntes que volíem respondre o en l’elaboració dels articles científics per exposar de manera precisa les troballes i posar-los en context. Sense ells m’hagués resultat molt difícil, si no impossible, realitzar aquesta tesi.

Què portes ha obert el teu investigació més enllà de la ciència? Heu obtingut uns resultats que es puguin aplicar?

És difícil saber l’impacte que tindrà aquest tipus d’investigació bàsica de manera precisa, però estic convençut que serà útil a l’hora de comprendre els nombrosos fenòmens que impliquen expansions geogràfiques, com poden ser la colonització d’espècies invasores, la propagació de paràsits o l’expansió de plagues. En tots aquests casos, la proliferació de les espècies depèn primer que s’hagin expandit i aquesta tesi pot contribuir a entendre per què algunes tenen èxit i d’altres no.

Tot i que hem detectat una pèrdua de diversitat genètica i un excés de mutacions deletèries al llarg de la ruta d’expansió, els nostres resultats indiquen que l’espècie ha estat capaç d’adaptar-se als nous ambients. A mesura que han colonitzat latituds més septentrionals, aquestes plantes presenten cicles de vida més llargs i tenen major biomassa, el que suggereix una resposta adaptativa als ambients més predictibles, humits i frescos que caracteritzen el nord peninsular respecte als de sud. A nivell genòmic, hem identificat diversos gens que podrien estar involucrats en aquests processos que actuen en la germinació i la floració, dos caràcters fonamentals per determinar la durada del cicle de vida. I no només això! Hem constatat que la variació genètica preexistent a la planta ha estat fonamental per a poder-se adaptar de manera ràpida a les noves condicions ambientals associades a l’expansió.

Defensa de la tesi doctoral, abril 2021.

Defensa de la tesi doctoral, abril 2021.

I com ho ha aconseguit la planta? Ho sabeu?

Pensem que aquesta capacitat d’adaptació ha estat possible gràcies a certes característiques intrínseques de l’espècie, com la seva elevada capacitat de dispersió, que li permet mantenir un sistema de reproducció creuada entre individus (al·lògam) al llarg de tota la seva àrea de distribució. Així doncs, podríem dir que els efectes de les expansions depenen en gran mesura de l’organisme en qüestió i cal estudiar diferents organismes amb diferents característiques i històries demogràfiques per poder obtenir conclusions robustes sobre els efectes de les expansions geogràfiques.

Guau, realment és sorprenent. Què és el que més t’apassiona a tu d’això, de l’ecologia evolutiva?

L’ecologia evolutiva li dóna sentit a la biodiversitat. M’explico. L’ecologia evolutiva permet aprofundir en el coneixement dels factors ecològics i dels processos evolutius que expliquen com es genera i es manté la diversitat. Això permet conèixer com s’han format les innombrables espècies que hi ha al planeta. No em diràs que no és fascinant les implicacions profundes que això té?

La veritat és que sí, no puc negar-ho! Com has decidit especialitzar-te en aquest àmbit?

Durant la carrera de Biologia el que més m’agradava era la botànica. Sí, era una mica friki classificant tot tipus de plantes que es em posessin per davant (excepte les horribles gramínies). Posteriorment, durant el treball de fi de màster vaig estudiar la relació entre diferents espècies de plantes del gènere Veronica i els ambients en què vivien. D’aquesta manera vaig començar a interessar pels processos evolutius que poden permetre als éssers vius adaptar-se a un determinat ambient i que, en darrer terme, poden resultar en la formació de noves espècies.

I per què al CREAF? Com ha estat la teva feina com a investigador aquí?

Vaig triar el CREAF perquè era un dels pocs centres a Espanya que tractaven els temes que a mi m’interessaven (ecologia i evolució). I no me’n penedeixo, perquè he tingut un entorn estimulant per a poder realitzar la meva recerca: és un centre ple d’investigadors relacionats amb el món de l’ecologia, cosa que facilita la interacció.

IMG-20210401-WA0026

Ara amb el doctorat finalitzat, com veus el teu futur i quins altres projectes t’agradarien desenvolupar?

Després de tots aquests anys de doctorat m’he adonat que m’agrada més llegir i explicar els coneixements derivats de la ciència, que la mateixa investigació en si. Així que el meu futur ara està centrat en el camp de la docència. Amb l’experiència adquirida durant aquests últims anys, espero motivar l’alumnat perquè s’inicien en el món de la investigació. Seria molt gratificant si ho aconsegueixo!

Així que ensenyar … ¿Ens recomanes un llibre sobre temes d’ecologia perquè comencem?

En lloc d’un llibre sobre ecologia vull recomanar el llibre “El món i els seus dimonis. La ciència com una llum en la foscor “del magnífic divulgador Carl Sagan. L’autor és un acèrrim defensor de el coneixement científic com a motor fonamental de el desenvolupament de la civilització, posant l’accent en diferenciar del que es fa passar per ciència, però no ho és (pseudociència). També anima a tenir un pensament escèptic no només en la ciència, la qual cosa és fonamental, sinó en tots els àmbits de la nostra vida que, malauradament, està ple de xarlatans que ens intenten vendre tot tipus d’idees absurdes. Els temes relacionats amb l’ecologia tampoc s’escapen d’aquests vendehúmos …

I una frase inspiradora d’algun científic / a o persona que t’inspiri o representi.?

M’agrada la frase del gran escriptor de ciència ficció Arthur C. Clarke que diu: «Quan un distingit, però veterà, científic afirma que alguna cosa és possible, el més probable és que tingui raó. Quan diu que alguna cosa és fals, gairebé segur que s’equivoca». Crec que en part reflecteix la idea que la gent ha d’explorar camins diferents als ja explorats i animar-se a anar més enllà, cap al desconegut.

, , ,

Tècnica de Comunicació del CREAF des del 2016. Apasionada del món natural i la seva divulgació. Biòloga (UB) i màster en comunicació científica (BSM-UPF).
Articles relacionats
, , ,
De la impotència a l’acció: i després d’un incendi forestal, què?
19 de juliol 2021Sandra Saura Mas
, ,
Una pàtria d’aigües
13 de juliol 2021Jaume Terradas
,
I tot això, com ho expliquem?
27 de juny 2021Carles Castell Puig
,
L’efecte margarida i la natura estereotipada
14 de juny 2021Sandra Saura Mas
, ,
Principis evolutius per organitzar-nos i millorar la nostra adaptabilitat al canvi
15 d'abril 2021Jaume Terradas

Follow CREAF on: