El clima dispara la evolución de las aves paseriformes en episodios explosivos

La evolución no siempre avanza a paso lento y constante: a veces se acelera en breves estallidos que remodelan a grupos enteros de seres vivos. Investigadores de la Universidad de Michigan han confirmado este lunes ese viejo pronóstico de la teoría evolutiva en las aves paseriformes –el orden más diverso de las aves actuales, que reúne a la mayoría de los pájaros cantores y a más de la mitad de las especies conocidas– tras medir con inteligencia artificial más de 170.000 huesos de 2.057 especies.

Su trabajo, publicado en Nature Ecology & Evolution ⁽¹⁾, concluye que los grandes cambios de forma corporal se concentraron en unos pocos episodios que coinciden con los periodos de mayor inestabilidad climática de la Tierra.

Miles de esqueletos medidos por IA

Escanear cada ejemplar lleva apenas 45 segundos, lo que hace posible digitalizar colecciones entera

Escanear cada ejemplar lleva apenas 45 segundos, lo que hace posible digitalizar colecciones enteras, señala el estudio de la Universidad de Michigan. Esa rapidez es la clave del trabajo: el equipo, dirigido por el investigador posdoctoral Jacob S. Berv, midió así más de 15.000 ejemplares individuales, la mayoría procedentes de las colecciones del Museo de Zoología de la propia universidad.

La herramienta que lo permite se llama Skelevision ⁽²⁾ y la desarrollaron el laboratorio del autor sénior, Brian C. Weeks, y el de David F. Fouhey, de la Universidad de Nueva York. El sistema fotografía cada esqueleto sobre una cuadrícula que sirve de escala común y, gracias a un modelo entrenado durante siete años de colaboración, mide con precisión una docena de huesos del esqueleto de un ave.

Con esos datos, Berv desarrolló además un método estadístico nuevo, bautizado como bifrost, capaz de examinar el esqueleto completo de una especie a la vez en lugar de hueso por hueso. “El organismo entero es una morfología compleja e integrada, y cada una de las piezas está interrelacionada con todas las demás partes del cuerpo”, explica el investigador. El modelo se pregunta, en la práctica, qué secuencia de cambios hace falta para explicar la variación que se observa hoy.

Estallidos ligados al enfriamiento global

Raros y grandes aumentos del ritmo de evolución y muchos descensos pequeños: linajes que exploran un nuevo espacio ecológico y cambian rápido para aprovechar esa oportunidad

BRIAN C. WEEKS, Universidad de Michigan

“Raros y grandes aumentos del ritmo de evolución y muchos descensos pequeños: linajes que exploran un nuevo espacio ecológico y cambian rápido para aprovechar esa oportunidad”, resume Brian C. Weeks, profesor asociado de ciencia y gestión de ecosistemas en la Universidad de Michigan. Es el patrón que ha emergido del análisis y el que, según reconoce, ha cambiado su forma de entender cómo funciona el mundo.

El episodio más llamativo de cambio corporal se sitúa hace unos 34 millones de años, coincidiendo con la transición Eoceno-Oligoceno, un intervalo en el que el planeta sufrió un intenso enfriamiento global. Hacia hace unos 15 millones de años, en cambio, el modelo detecta una acumulación de frenazos evolutivos que coincide con otro episodio geológico relevante.

La idea de fondo enlaza con un siglo de teoría evolutiva. La aparición de nuevos grupos –las llamadas radiaciones adaptativas– suele asociarse a un estallido explosivo de diversificación, ya sea por una nueva oportunidad ecológica o porque un grupo llega a un continente distinto. Con el tiempo esa oportunidad se agota y el ritmo se frena, de modo que la evolución avanza a pulsos.

Los grandes saltos aparecen alineados con las fases de mayor inestabilidad del clima

Los grandes saltos aparecen alineados con las fases de mayor inestabilidad del clima, sostiene el estudio, que sin embargo no demuestra una relación de causa y efecto, sino una coincidencia temporal robusta. Los autores lo plantean como una hipótesis: la variabilidad climática podría actuar como un motor recurrente de la diversificación de las formas.

Del ecuador a las latitudes extremas

Parece existir una conexión entre los gradientes latitudinales y las tasas de evolución morfológica que hasta ahora se había infravalorado

BRIAN C. WEEKS, Universidad de Michigan

“Parece existir una conexión entre los gradientes latitudinales y las tasas de evolución morfológica que hasta ahora se había infravalorado”, señala Weeks. El equipo puso a prueba sus conclusiones examinando el mismo conjunto de esqueletos a escala mundial y encontró un patrón paralelo en el espacio: el lugar donde viven las aves predice su ritmo medio de evolución.

Las comunidades situadas en latitudes más extremas, con mayores oscilaciones estacionales de temperatura, albergan especies que evolucionan más deprisa que las próximas al ecuador. En esas mismas comunidades los rasgos del esqueleto muestran además una covariación más modular –es decir, partes del cuerpo capaces de evolucionar de forma más independiente unas de otras–.

Que aparezcan patrones semejantes a lo largo del tiempo y del espacio sugiere, para los autores, que la influencia compartida de la variación ambiental puede ser una causa importante de los cambios en la forma del cuerpo. El trabajo reivindica también el valor de las colecciones de historia natural: un análisis de esta magnitud resulta inabarcable con los ejemplares que podría reunir un coleccionista individual, y demuestra cómo la inteligencia artificial permite exprimir un material acumulado durante más de siglo y medio.

Para entender el impacto a largo plazo de la actividad humana hay que estudiar la relación entre los acontecimientos de la historia de la Tierra y las transiciones evolutivas

JACOB S. BERV, Universidad de Michigan

“Para entender el impacto a largo plazo de la actividad humana hay que estudiar la relación entre los acontecimientos de la historia de la Tierra y las transiciones evolutivas”, apunta Berv. El investigador subraya que la humanidad atraviesa un momento de cambio climático global drástico y que resulta imposible anticipar qué ocurrirá siquiera en una década, no digamos en 10 millones de años.