La evolución de los peces es más rápida en los océanos polares que en los trópicos

Es lo contrario de lo que se pensaba hasta ahora. El estudio, publicado en Nature, desvela esta paradoja: a pesar de que en las aguas tropicales hay gran diversidad de especies, la evolución actúa más rápidamente en las aguas frías de latitudes más altas. El estudio, con participación del ICM-CSIC, analiza las relaciones evolutivas entre más de 30.000 especies de peces y ha generado uno de los mayores árboles filogenéticos hasta la fecha.

Arrecife de coral en Tailandia. Imagen: Marta Coll, ICM-CSIC.Los océanos tropicales están llenos de coloridos peces en los arrecifes y contienen muchas más especies que las aguas frías del océano en las latitudes altas de las zonas polares. Este conocido "gradiente de diversidad latitudinal" es uno de los patrones más conocidos en biología y ha llamado la atención de los científicos durante más de 200 años.

Una explicación común para el gradiente es que la calidez de los océanos tropicales los convierte en un punto caliente o “hotspot” evolutivo para la formación de especies, que surgirían rápidamente. Sin embargo, un nuevo estudio que ha analizado las relaciones evolutivas entre más de 30.000 especies de peces, concluye que la formación de nuevas especies es  más rápida en latitudes más altas y en las aguas oceánicas más frías de los polos.

Según concluye el trabajo, publicado hoy en la revista Nature,  en los últimos millones de años, los peces de aguas frías y polares han generado nuevas especies al doble de velocidad que las especies de peces tropicales. El trabajo está liderado por la Universidad de Michigan (EE.UU) y cuenta con la colaboración otras instituciones científicas internacionales, entre las cuales se incluye el Instituto de Ciencias del Mar (ICM) del CSIC.

“Nuestros resultados son paradójicos e inesperados, porque encontramos que la especiación es realmente más rápida en las regiones geográficas con la riqueza de especies más baja", comenta Daniel Rabosky, biólogo evolutivo de la Universidad de Michigan (EE.UU) y autor principal del estudio.

“Hasta ahora, existía la idea generalizada de que las tasas de formación de especies son mayores en los trópicos. En este estudio hemos puesto a prueba esta hipótesis, al examinar la relación entre latitud, riqueza de especies y la tasa de formación de nuevas especies entre peces marinos, y hemos visto que la tendencia es la contraria: la generación de nuevas especies es más rápida en latitudes altas”, aclara Marta Coll, coautora del trabajo e investigadora del Instituto de Ciencias del Mar del CSIC.

Los autores admiten que no pueden explicar completamente sus resultados, ya que son incompatibles con la idea de que los trópicos actúan como una “cuna evolutiva” para la diversidad de peces marinos. Este estudio también plantea nuevas cuestiones sobre si la especiación rápida que ocurre en las aguas frías oceánicas refleja una expansión reciente y continua de la diversidad marina en estas zonas.

Bosque de Kelp, en Sudáfrica. Imagen: Marta Coll, ICM-CSICLa incógnita de la extinción de especies

El sentido común sugiere que una alta tasa de formación de nuevas especies eventualmente conducirá a niveles impresionantes de biodiversidad. Pero eso depende de cuántas especies recién formadas sobreviven y cuántas se extinguen. El estudio no ha podido abordar el análisis de las tasas de extinción;  es una incógnita a investigar en futuros estudios.
"El número de especies que se encuentran en una región es en gran medida un equilibrio entre la velocidad a la que se forman las nuevas especies y la velocidad a la que la extinción los elimina. La extinción es la pieza que falta en este rompecabezas y  la más difícil de entender", explica Rabosky. "Ahora estamos usando tanto fósiles como nuevas herramientas estadísticas para investigar cómo ha actuado la extinción tanto en las regiones polares como en los trópicos", añade.

Datos de registros fósiles y de especímenes de museos

El equipo reunió un árbol evolutivo de 31.526 especies de peces con aletas radiadas, y luego centraron su análisis en las especies marinas de todo el mundo. Un árbol evolutivo, o filogenético, es un diagrama que muestra las relaciones evolutivas entre varias especies. El elaborado en este proyecto es uno de los mayores que se han realizado hasta la fecha.

Para realizarlo, los científicos analizaron datos de registros fósiles y de especímenes de museo  publicados en revistas científicas y en las bases de datos disponibles. Utilizaron modelos matemáticos y estadísticos muy complejos para estimar las tasas a las que diferentes grupos de peces se dividen en nuevas especies. "El esfuerzo de procesamiento computacional para analizar todos estos datos es un reto", comenta Michael Alfaro, coautor y biólogo evolutivo de la Universidad de California. “Los análisis requirieron el equivalente a  miles de ordenadores personales funcionando continuamente durante muchos meses”, explica Alfaro.

El trabajo es fruto de la colaboración de investigadores de las universidades de Michigan, Yale, Pensilvania, Friburgo y la Universidad James Cook, junto con expertos de GEOMAR (Helmholtz Centre for Ocean Research, Alemania) y del Instituto de Ciencias del Mar del CSIC, con Marta Coll, investigadora del Departamento de Recursos Marinos Renovables, como coautora del trabajo.

An inverse latitudinal gradient in speciation rate for marine fishes.  Daniel L. Rabosky, Jonathan Chang, Pascal O. Title, Peter F. Cowman, Lauren Sallan, Matt Friedman, Kristin Kaschner, Cristina Garilao, Thomas J. Near, Marta Coll & Michael E. Alfaro. Nature, 2018. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0273-1

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