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“La ecología evolutiva le da sentido a la biodiversidad, pues los procesos eco-evolutivos explican por qué existen innumerables especies en el planeta”

7 de julio 2021

Manuel de Pedro es un apasionado de la ecología evolutiva y ha centrado su tesis en el proceso de colonización de las plantas. ¿Qué pasa cuando llegan a nuevas regiones? ¿Hay implicaciones genéticas? Esta entrevista y sus experimentos ¡en más de 2.000 plantas! nos lo explican.

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

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

¡Buenos días, Manuel! Recientemente has presentado tu tesis doctoral, ¡felicidades por el logro! ¿Cómo la explicarías en una frase?

Así, resumidamente, es una tesis que estudia los procesos eco-evolutivos que suceden cuando las especies se expanden hacia nuevas zonas. Para ello, hemos usado una planta colonizadora como modelo de estudio.

 ¿A qué te refieres con lo de expansión?

 Todas las especies se han tenido que expandir geográficamente en algún momento de su historia hasta ocupar su área actual. De hecho, es una de las respuestas más comunes de las especies para hacer frente al cambio climático actual. Se expanden hacia nuevas zonas y esto les permite sobrevivir.

 Entonces podemos decir que huyen del cambio climático… ¿Y les funciona?

La verdad es que algunos trabajos teóricos recientes sugieren que no siempre es así. El propio hecho de expandirse tiene una serie de consecuencias a nivel genético (pérdida de diversidad, incremento de mutaciones deletéreas) que pueden disminuir su capacidad para adaptarse a nuevos territorios con diferentes condiciones ambientales. Esto puede limitar la capacidad de colonización de otras zonas y, en último término, la supervivencia de las especies.

Los estudios empíricos que se han hecho en condiciones naturales para comprobar estas predicciones se pueden contar casi con los dedos de una mano. Por eso justamente nos hemos enfocado en ello en esta tesis.

 También es novedoso haberlo estudiado en plantas, imagino.

Existían algunos estudios, pero restringidos a unas pocas familias de plantas. Para tener una idea global, es necesario ampliar los estudios e incluir especies de otras familias con diferentes historias evolutivas. En esta tesis hemos utilizado la planta colonizadora Leontodon longirostris (pariente de las lechugas y del diente de león) y hemos analizado las consecuencias genéticas predichas en la teoría y si éstas han afectado, o no, a su capacidad de adaptación, usando varios enfoques complementarios. Pasar de la teoría a la práctica, en definitiva.

Inflorescencia e infrutescencia de la planta colonizadora Leontodon longirostris.

Inflorescencia y frutos de la planta de estudio, Leontodon longirostris.

¿Cuáles fueron los objetivos principales?

Como no se conocía prácticamente nada de esta planta en este sentido, el primer objetivo fue inferir su historia demográfica a lo largo de la Península Ibérica y así poder saber cómo había sido la colonización. En fin, ¡saber por dónde había andado! Una vez supimos que esta planta había colonizado la Península de sur a norte, el siguiente objetivo fue explorar las consecuencias genéticas que había tenido esta expansión y, posteriormente, si había afectado a su capacidad de adaptación.

Tiene pinta que saber con certeza si las poblaciones están adaptadas a un ambiente en el que viven es una tarea bastante complicada…

¡Mucho! Por un lado, dado que la selección natural actúa sobre el fenotipo (aquellos rasgos que son visibles), hemos examinado varios caracteres de la planta a lo largo de su ciclo de vida (por ej., el tiempo que tardan en florecer) que son clave para su supervivencia. Y con ello tener una primera evidencia de que las poblaciones estaban adaptadas al ambiente local.

Por otro lado, y en paralelo, hemos usado una aproximación genómica para buscar las señales de selección a nivel molecular y así reforzar la idea de que las poblaciones están adaptadas a su entorno. Esta aproximación molecular también nos ha permitido identificar genes que pueden estar ligados a los rasgos físicos que hemos medido en la planta (ya que el fenotipo está parcialmente determinado por el genotipo).

Por último, nos falta analizar el tercer actor del proceso de adaptación: conocer qué agentes de selección pueden explicar la variación fenotípica y genotípica que vemosen las diferentes poblaciones de la especie a lo largo de la Península Ibérica. Por ejemplo, hemos explorado el papel de diversas variables ambientales, como la temperatura y la precipitación, entre otras.

Vamos, ¡que tenemos un triplete actuando en el proceso de adaptarse a un ecosistema o no!

Exacto, el estudio integrado de estos tres actores principales que comentaba, fenotipo, genotipo y ambiente, nos permite explorar cómo interaccionan los efectos genéticos de la expansión geográfica con los procesos adaptativos, es decir, nos permite conocer mejor qué factores facilitan o limitan las expansiones de área de distribución.

 ¿A qué retos tuvisteis que enfrentaros para llevar de forma paralela estas diferentes aproximaciones, sus experimentos asociados, y no morir en el intento?

Como decía, la planta que hemos usado era prácticamente una desconocida en cuanto a este tipo de cuestiones, así que tuvimos que desarrollar un borrador del genoma por primera vez para esta especie y así poder hacer los posteriores estudios genómicos. Esto fue posible gracias a la colaboración con la Plataforma Andaluza de Bioinformática de la Universidad de Málaga, que fueron capaces de reconstruir aproximadamente la mitad del genoma.

Otro tema impactante es que tuvimos que hacer crecer más de 2000 ejemplares de la planta en dos experimentos.

Experimento en condiciones controladas para medir los caracteres físicos (del fenotipo) en Leontodon longirostris.

Experimento en condiciones controladas para medir los caracteres físicos (del fenotipo) en Leontodon longirostris.

¿¡Cómo!? ¿¡Haciendo crecer y cuidando 2000 plantas!?

Exacto, ¡y en condiciones controladas! Puede parecer fácil hacer crecer plantas en macetas para medir los caracteres fenotípicos, pero en realidad es bastante complicado. Tras varios ensayos, Ingrid Regalado, técnica especialista con la que colaborábamos, fue capaz de encontrar la combinación perfecta de sustrato para que crecieran bien las plantas. ¡Y eso sólo fue el comienzo! Después había que mantenerlas con vida, revisarlas diariamente para comprobar que no les faltara agua y que no se las comieran las orugas, los pulgones o los caracoles. Como podrás imaginar, todo esto involucró el esfuerzo de mucha gente, doctorandos, técnicos, directores, alumnos e incluso voluntarios…. ¡Recuerdo con especial viveza cómo tuvimos que soportar los mosquitos tigre que nos acribillaban mientras tomábamos las medidas! Todos estos retos, sin embargo, resultan pequeños cuando pensamos en los resultados que hemos obtenido.

¿Cómo has vivido el proceso? ¿Qué papel han tenido tus tutores, Maria y Miquel?

El desarrollo de una tesis te inicia en el mundo de la investigación científica y te permite formarte en profundidad en unos análisis, métodos y criterios que amplian o desarrollan el conocimiento sobre un tema determinado. Aprendes la importancia de ser riguroso y honesto, de la necesidad de tomarte mucho tiempo para llegar a unas conclusiones fiables una vez eliminadas todas las posibles explicaciones alternativas. ¿Qué otros trabajos te permiten generar conocimiento sobre el mundo que nos rodea? Se me ocurren muy pocos y por eso creo que es una experiencia inolvidable. A cambio, el trabajo requiere de una gran dedicación y esfuerzo.

Mis directores han tenido un papel fundamental para guiarme durante todo este proceso, ayudándome, por ejemplo, a abordar metodológicamente las preguntas que queríamos responder o en la elaboración de los artículos científicos para exponer de manera precisa los hallazgos y ponerlos en contexto. Sin ellos me hubiera resultado muy difícil, sino imposible, realizar esta tesis.

¿Qué puertas ha abierto tu investigación más allá de la ciencia? ¿Habéis obtenido unos resultados que se puedan aplicar?

Es difícil saber el impacto que tendrá este tipo de investigación básica de manera precisa, pero estoy convencido de que será útil a la hora de comprender los numerosos fenómenos que implican expansiones geográficas, como pueden ser la colonización de especies invasoras, la propagación de parásitos o la expansión de plagas. En todos estos casos, la proliferación de las especies depende primero de que se hayan expandido y esta tesis puede contribuir a entender por qué algunas tienen éxito y otras no.

A pesar de que hemos detectado una pérdida de diversidad genética y un exceso de mutaciones deletéreas a lo largo de la ruta de expansión, nuestros resultados indican que la especie ha sido capaz de adaptarse a los nuevos ambientes. A medida que han colonizado latitudes más septentrionales, estas plantas presentan ciclos de vida más largos y tienen mayor biomasa, lo que sugiere una respuesta adaptativa a los ambientes más predecibles, húmedos y frescos que caracterizan el norte peninsular respecto a los del sur. A nivel genómico, hemos identificado diversos genes que podrían estar involucrados en estos procesos que actúan en la germinación y la floración, dos caracteres fundamentales para determinar la duración del ciclo de vida. ¡Y no solo esto! Hemos constatado que la variación genética preexistente en la planta ha sido fundamental para poderse adaptar de manera rápida a las nuevas condiciones ambientales asociadas a la expansión.

Manuel de Pedro defendiendo su tesis doctoral (abril 2021).

Manuel de Pedro defendiendo su tesis doctoral (abril 2021).

¿Y cómo lo ha conseguido la planta? ¿Lo sabéis?

Pensamos que esta capacidad de adaptación ha sido posible gracias a ciertas características intrínsecas de la especie, como su elevada capacidad de dispersión, que le permite mantener un sistema de reproducción cruzada entre individuos (alógamo) a lo largo de toda su área de distribución. Así pues, podríamos decir que los efectos de las expansiones dependen en gran medida del organismo en cuestión y hace falta estudiar distintos organismos con diferentes características e historias demográficas para poder obtener conclusiones robustas sobre los efectos de las expansiones geográficas.

Guau, realmente es sorprendente. ¿Qué es lo que más te apasiona de esto, de la ecología evolutiva?

La ecología evolutiva le da sentido a la biodiversidad. Me explico. La ecología evolutiva permite profundizar en el conocimiento de los factores ecológicos y de los procesos evolutivos que explican cómo se genera y se mantiene la diversidad. Esto permite conocer cómo se han formado las innumerables especies que existen en el planeta.¿No me dirás que no es fascinante las implicaciones profundas que esto tiene?

La verdad es que sí, ¡no puedo negarlo! ¿Cómo has decidido especializarte en este ámbito?

Durante la carrera de Biología lo que más me gustaba era la botánica. Sí, era un poco friki clasificando todo tipo de plantas que se me pusieran por delante (excepto las horribles gramíneas). Posteriormente, durante el trabajo de fin de máster estudié la relación entre diferentes especies de plantas del género Veronica y los ambientes en los que vivían. De esta manera empecé a interesarme por los procesos evolutivos que pueden permitir a los seres vivos adaptarse a un determinado ambiente y que, en último término, pueden resultar en la formación de nuevas especies.

¿Y por qué en el CREAF? ¿Cómo ha sido tu trabajo como investigador aquí?

Elegí el CREAF porque era uno de los pocos centros en España que trataban los temas que a mí me interesaban (ecología y evolución). Y no me arrepiento porque he tenido un entorno estimulante para poder realizar mi investigación ya que es un centro lleno de investigadores relacionados con el mundo de la ecología, lo que facilita la interacción.

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Ahora con el doctorado finalizado, ¿cómo ves tu futuro y qué otros proyectos te gustarían desarrollar?

Tras todos estos años de doctorado me he dado cuenta de que me gusta más leer y explicar los conocimientos derivados de la ciencia, que la propia investigación en sí. Así que mi futuro ahora está centrado en el campo de la docencia. Con la experiencia adquirida durante estos últimos años, espero motivar al alumnado para que se inicien en el mundo de la investigación. ¡Sería muy gratificante si lo logro!

Así que enseñar… ¿Nos recomiendas un libro sobre temas de ecología para que empecemos?

En lugar de un libro sobre ecología quiero recomendar el libro “El mundo y sus demonios. La ciencia como una luz en la oscuridad” del magnífico divulgador Carl Sagan. El autor es un acérrimo defensor del conocimiento científico como motor fundamental del desarrollo de la civilización, haciendo hincapié en diferenciarlo de lo que se hace pasar por ciencia, pero no lo es (pseudociencia). También anima a tener un pensamiento escéptico no solo en la ciencia, lo cual es fundamental, sino en todos los ámbitos de la nuestra vida que, desafortunadamente, está plagado de charlatanes que nos intentan vender todo tipo de ideas disparatadas. Los temas relacionados con la ecología tampoco se escapan de estos vendehúmos…

¿Y una frase inspiradora de algún científico/a o persona que te inspire o represente.?

Me gusta la frase del gran escritor de ciencia ficción Arthur C. Clarke que dice: «Cuando un distinguido, pero veterano, científico afirma que algo es posible, lo más probable es que esté en lo cierto. Cuando dice que algo es falso, casi seguro que se equivoca». Creo que en parte refleja la idea de que la gente debe explorar caminos diferentes a los ya explorados y animarse a ir más allá, hacia lo desconocido.

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Técnica de Comunicación del CREAF desde 2016. Apasionada del mundo natural y su divulgación. Bióloga (UB) y máster en comunicación científican (BSM-UPF).
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