El cambio climático deja huella en los genes de animales y plantas

En las Islas Galápagos viven unos pinzones cuyo pico cambia de forma en función del tiempo que hace. Según que el año sea seco o húmedo, esos pájaros van desarrollando picos más o menos grandes, adaptados a las semillas que están disponibles en cada condición meteorológica.  Se trata de evolución darwiniana en directo: en la rápida sucesión de generaciones de pinzones, sobreviven las poblaciones que tienen genes asociados con formas del pico más adaptadas a las circunstancias ambientales. 

Pero ¿qué ocurre cuando el cambio climático altera la sucesión habitual de años secos y húmedos? ¿Qué pasa cuando de pronto el calentamiento expone las especies a condiciones del todo nuevas? ¿Su ADN tiene recursos para permitir una adaptación rápida?  Entender cómo el clima deja su huella en los genes de plantas y animales es la misión científica de Moisés Expósito-Alonso. Este biólogo español afincado en la Universidad de Berkeley (EEUU) recibió este año el premio Princesa de Girona para los jóvenes investigadores.

El oráculo de la biodiversidad

Su trabajo es una especie de oráculo de la biodiversidad. Este investigador ha identificado cambios genéticos inducidos por el calentamiento en plantas y corales. Eso da pistas sobre qué poblaciones sufrirán más por el cambio climático y en qué sitios. Esta bola de cristal permitiría actuar para salvaguardarlas. Con sus métodos, Expósito-Alonso ha detectado que una veintena de especies han perdido más diversidad genética de lo que se pensaba. 

En paralelo con el cambio climático, hay una crisis de la biodiversidad. Sin embargo, para la segunda hay mucho menos modelos predictivos que para el primero, según Carlos Carreras, genetista de la Universitat de Barcelona, no implicado en el trabajo de Expósito-Alonso. Por ello, Carreras considera que esa investigación es muy interesante.

En un pionero trabajo de 2019, Expósito-Alonso recogió 500 variedades de 'arabidopsis thaliana', una planta presente en casi todo el mundo y usada como modelo por los científicos. Luego las plantó en dos localidades con unos climas muy distintos: Tübingen (Alemania) y Madrid. Estos dos sitios representan también dos momentos distintos de la evolución del clima: de menos a más calor. Además, el científico controló con la irrigación simular los efectos de la sequía.

Algunas variedades sobrevivieron al calor y a la sequía, otras no. Analizando sus ADN con inteligencia artificial, Expósito-Alonso identificó qué rasgos genéticos caracterizaban las más fuertes y las más vulnerables. Luego mapeó esta información sobre los sitios de origen de las plantas para identificar las que se verían previsiblemente expuestas a condiciones más duras por causa del calentamiento.

Futurología genómica

El trabajo es un ejemplo de “futurología genómica”, una tendencia en la investigación que intenta adelantarse a los posibles caminos que puede tomar la evolución. “Yo trabajo con tortugas marinas: no puedo ponerlas en un tanque en condiciones de estrés extremo para ver qué ocurro. Pero sí puedo hacerlo con un cultivo de sus células”, explica Carreras. La genómica predictiva se empieza a usar, por ejemplo, para elegir qué árboles es mejor plantar para repoblar un bosque. 

Ahora, Expósito-Alonso está intentando comprobar el poder predictivo de sus herramientas. Ha plantado una gran variedad de arabidopsis en 30 sitios distintos del hemisferio norte y ha apostado sobre qué variantes van a sobrevivir o no en cada sitio. El resultado de esta apuesta dirá cuán bueno es su modelo.

El científico también está intentando expandir sus métodos a otras especies. En concreto, ha analizado el ADN de centenares de muestras de corales de todo el mundo, para atrapar las señales genéticas que identifican su vulnerabilidad frente al blanqueamiento, uno de los peores efectos de las olas de calor desencadenadas por el cambio climático.

Diversidad genética en peligro

El potencial de esos métodos se puso de manifiesto en un trabajo de 2022, en el cual cruzó los datos de 10.000 genomas de 20 especies distintas (desde la yuca hasta el rinoceronte) con la información sobre la progresiva reducción de sus áreas de distribución original. De esta forma, estimó que en la mayoría de estas especies la diversidad de su ADN se había reducido más de un 10%. 

“Naciones Unidas había planteado que la diversidad no podía bajar a más del 90% de la original, y lo que descubrimos es que ya lo había hecho en muchos casos”, comenta el científico. Expósito-Alonso se está preparando para la próxima cumbre de la biodiversidad, que tendrá lugar este otoño en Cali, para aportar números concretos al debate. 

La esperanza es que toda esta información sirva para mejorar la conservación. “Por ejemplo, podría ayudar a identificar dónde es oportuno trasplantar una especie en peligro o qué poblaciones hay que priorizar, por su valor adaptativo”, explica el investigador.

La aplicación más futurista sería intervenir directamente en el ADN de especies amenazadas. “Estamos trabajando en el laboratorio para generar en arabidopsis una docena de cambios genéticos que podrían mejorar su eficiencia”, explica. Un escenario posible sería introducir mutaciones en especies amenazadas para hacerlas resistentes: por ejemplo, en anfibios para que resistan a los hongos que los están diezmando. O hacerlo en especies invasoras, para contener su expansión. 

Sin embargo, tanto Expósito-Alonso como Carreras advierten que hacerlo de manera segura y eficaz aún esté lejos, y que plantearía problemas éticos que están por debatir.

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