La carrera armamentística entre insectos y plantas determina su diversificación
Las interacciones entre insectos y plantas son fundamentales para la vida en la tierra. Impulsan la polinización y la herbivoría, procesos fundamentales que mantienen la estabilidad de los ecosistemas, sustentan la agricultura y fomentan la biodiversidad. «Estas interacciones también han dado forma a la historia evolutiva de la vida, generando la increíble variedad de insectos y plantas que vemos hoy en día», afirma Fabien Condamine(se abrirá en una nueva ventana), científico investigador del Centro Nacional de Investigación Científica(se abrirá en una nueva ventana) (CNRS) en Francia. «Todo empezó hace más de 400 millones de años». En el proyecto GAIA, financiado por el Consejo Europeo de Investigación(se abrirá en una nueva ventana), Condamine y sus compañeros se propusieron comprender estas relaciones a gran escala evolutiva, utilizando los papiliónidos («Papilionidae») como grupo modelo. Al estudiar su diversificación, los investigadores trataron de hallar los patrones y procesos subyacentes de la coevolución entre insectos y plantas.
Estudiar la evolución de la carrera armamentística entre insectos y plantas
El objetivo central de GAIA era reconstruir la carrera armamentística evolutiva entre los papiliónidos y sus plantas huésped con un nivel de detalle sin precedentes. Para ello, el equipo estableció una nueva lista taxonómica con unas 640 especies de toda la familia «Papilionidae», lo cual la convierte en uno de los conjuntos de datos más completos sobre cualquier familia de mariposas hasta la fecha. El mayor reto era generar datos del genoma completo de todas estas especies. Para ello, los investigadores produjeron genomas de referencia de alta calidad para los linajes principales, a la vez que secuenciaban en paralelo los de todas las demás especies, muchas de las cuales eran raras o solo estaban disponibles en colecciones históricas de museos. Para lograrlo, los investigadores idearon un protocolo específico optimizado para ADN degradado, que les permitió secuenciar especímenes antiguos que, de otro modo, no se secuenciarían y no se incluirían en el árbol genealógico. Utilizando los métodos filogenómicos más avanzados, el equipo construyó el árbol genealógico de los papiliónidos, antes de poner a prueba sus hipótesis macroevolutivas sobre la influencia de las asociaciones huésped-planta en la diversificación.
Avanzar en el conocimiento de la diversificación evolutiva
El equipo de GAIA produjo varios avances significativos en nuestra comprensión de estas interacciones clave. Más allá del importante logro del árbol genealógico de la familia de «Papilionidae», un hallazgo clave fue que los cambios y especializaciones en las plantas huésped han dejado claras firmas genómicas de adaptación e innovación. Ello apoya la idea de que estas interacciones han impulsado la diversificación. «Nuestra investigación a nivel de género(se abrirá en una nueva ventana) reveló importantes conexiones macroevolutivas entre la colonización de las plantas y la diversificación de las mariposas», señala Condamine. «Gracias a GAIA, ahora tenemos datos genómicos del 99,8 % de las especies de papiliónidos, lo cual permitirá que un próximo estudio revise y amplíe en gran medida estos hallazgos con una resolución completa de la especie», añade. El equipo también generó nuevos marcos filogenéticos y taxonómicos para grupos clave, incluidos los «Papilionini»(se abrirá en una nueva ventana) y «Leptocircini»(se abrirá en una nueva ventana), así como la subfamilia «Parnassiinae»(se abrirá en una nueva ventana). Otros resultados notables son las mejoras en la delimitación de especies y la genómica de la conservación, por ejemplo en el complejo de especies «Papilio machaon»(se abrirá en una nueva ventana) en la región mediterránea. «A la vez que el proyecto GAIA exploraba cuestiones fundamentales sobre la historia de la vida(se abrirá en una nueva ventana), también abordaba apremiantes retos sociales como la pérdida de biodiversidad, la resiliencia de los ecosistemas y el futuro de los servicios de polinización», señala Condamine.
Beneficios para la comunidad científica en general
El equipo espera que sus resultados sirvan de recurso duradero para la comunidad científica, no solo en biología evolutiva, sino también en ecología, conservación y genética del desarrollo. «Nuestros hallazgos sobre la coevolución y diversificación de insectos y plantas contribuyen a ampliar los debates científicos sobre los factores que impulsan la biodiversidad», añade Condamine. «Proporcionan ejemplos concretos de cómo las interacciones ecológicas pueden dar forma a patrones macroevolutivos, una perspectiva cada vez más importante a la luz de la pérdida global de biodiversidad».
