Radiación adaptativa

¿Qué es la radiación adaptativa?

La radiación adaptativa es un proceso evolutivo donde un linaje de una sola especie ancestro se diversifica rápidamente en muchas nuevas especies, adaptadas a nichos ecológicos distintos.

El concepto de radiación adaptativa fue propuesto por Charles Darwin tras el viaje que emprendió hacia las islas Galápagos, donde observó detalladamente a varias especies de pinzones insulares, descendientes de ancestros continentales, que poseían distintas modificaciones en sus picos.

El hallazgo de dichos pinzones representó para Darwin la principal evidencia zoológica para apoyar sus teorías de “descendencia con modificación”, ya que las diferentes formas de picos que observó, derivadas todas del mismo linaje ancestral, parecían estar adaptadas para explotar distintos recursos de un mismo nicho trófico, “particionándolo”.

Se ha determinado que las principales causas de radiación adaptativa tienen que ver con la interrupción del flujo génico entre individuos de la misma especie (aislamiento geográfico), con marcadas variaciones medioambientales y con la ausencia de predadores o presiones selectivas negativas.

En este sentido, es un hecho de la historia natural que los eventos de extinciones masivas han propiciado la impresionante radiación adaptativa de muchos grupos de seres vivos, pues la ausencia de organismos ofrece oportunidades para que las especies sobrevivientes colonicen los nichos vacíos y pasen por procesos de radiación adaptativa.

Proceso de la radiación adaptativa

La radiación adaptativa, como se explicó, es la aparición de nuevas especies ecológicamente diferentes a partir de un linaje ancestral común.

Estos eventos ocurren necesariamente por un proceso de especiación que, de acuerdo con el concepto biológico de especie, implica una interrupción del flujo génico (aislamiento reproductivo) entre la descendencia “modificada” y su ancestro inmediato.

Muchos autores son partidarios de la idea de que la radiación adaptativa es una suerte de “extensión” del proceso de especiación, pero dirigido por factores ecológicos y sujeto a condiciones iniciales bastante especiales.

Usualmente, el aislamiento geográfico es uno de los principales factores que influyen en la radiación adaptativa, pues las poblaciones que se aíslan se ven obligadas a adaptarse para el aprovechamiento de nuevos nichos ecológicos o de la ausencia de antiguos predadores.

Uno de los ejemplos que ilustra mejor cómo ocurre el proceso de radiación adaptativa es la colonización de islas, de la cima de algunas montañas y de lagos jóvenes (o vírgenes) por especies de otra procedencia.

Las islas geográficas pueden ser producto de diferentes eventos geológicos, pero también pueden considerarse islas de tipo ecológico, pues el aislamiento de los individuos de una población por diferencias conductuales o medioambientales supone también una barrera para el flujo génico, lo que lleva a la especiación.

• Radiación adaptativa en una isla. Si consideramos una isla geográfica de formación reciente (geológicamente hablando) podemos imaginar que esta, inicialmente, estará desprovista de cualquier ser vivo. Dicha isla, entonces, representa una oportunidad ecológica extraordinaria para la colonización o el asentamiento de cualquier especie proveniente de tierra firme (continental) o no, que pueda aprovechar los recursos ecológicos que esta isla ofrezca. Las especies colonizadoras pueden ser bacterias, hongos, algas, plantas terrestres, animales, etc., que al asentarse sobre la isla “nueva” puede que adapten o especialicen algunos de sus rasgos para la explotación trófica, por ejemplo, de un nicho nuevo, probablemente muy diferente al nicho del cual surgieron. Tarde o temprano, en la escala evolutiva, las diferencias de los rasgos que han sido establecidas significarán un barrera reproductiva que impedirá el flujo génico entre los individuos colonizadores y aquellos “individuos ancestrales” de tierra firme de donde se diversificaron.
• Diversificación adaptativa vs radiación adaptativa. Es importante señalar que la definición moderna de radiación adaptativa tiene dos características principales: la radiación adaptativa no es lo mismo que la diversificación por adaptación (por selección natural) dentro de una misma especie, y la adaptación da lugar a la radiación adaptativa. Estas dos frases quieren decir que sin especiación no puede hablarse de radiación adaptativa, al igual que no puede hablarse de especiación sin radiación adaptativa (no solo se trata de pequeños cambios individuales como respuesta adaptativa a una nueva condición ambiental).

Tipos de radiación adaptativa

Según algunos autores, los eventos de radiación adaptativa pueden clasificarse en tres tipos, de acuerdo con el estímulo que dispara el proceso. Así, la radiación adaptativa puede darse por un cambio ambiental, por una adaptación general o por la formación de un archipiélago.

• Cambio ambiental. La radiación adaptativa se da debido a la presión selectiva que obliga a las especies a adaptarse a un ambiente que ha cambiado considerablemente, en aras de sobrevivir. La radiación ocurre, entonces, de un modo tal que las especies nuevas que se formarán lo harán para colonizar nuevos nichos ecológicos que surgen como consecuencia de dichos cambios ambientales.
• Adaptación general. Las radiaciones adaptativas que surgen por adaptaciones generales lo hacen gracias a la aparición o al desarrollo de nuevas habilidades en los individuos de una misma especie, lo que les permite colonizar nuevos nichos ecológicos.
• Formación o la existencia de archipiélagos, grandes elevaciones montañosas o islas oceánicas. Representan una de las principales causas de radiación adaptativa, pues estos sitios pueden ser colonizados por especies nuevas que deben adaptarse rápidamente a estos lugares, divergiendo evolutivamente de sus ancestros inmediatos.

Ejemplos de radiación adaptativa

Animales

• Los pinzones (aves). Darwin le regaló a la comunidad científica el mejor ejemplo que consiguió para demostrar la radiación adaptativa en animales: el caso de los pinzones en las islas Galápagos. Los pinzones son un tipo de ave que se alimenta de semillas y pertenecen al género Geospiza. Se piensa que estos pájaros divergieron recientemente unos de otros, donde el aislamiento reproductivo tuvo lugar debido a una divergencia ecológica asociada parcialmente con la adaptación a diferentes tipos de semillas. En las aves, las diferencias de la forma y el tamaño del cuerpo, y algunas características del canto que se relacionan con la morfología, pueden terminar en un aislamiento pre-reproductivo, lo que gradualmente supone un proceso de especiación.

• Los cíclidos (peces). Otro ejemplo clásico de radiación adaptativa es el de los cíclidos, que pertenecen a la familia Cichlidae de peces tropicales de agua dulce. Las especies de esta familia descienden de una especie que se alimentaba de algas y sedimentos suaves, pero a partir de esta divergieron especies diferentes en sitios diferentes. En el lago Barombi Mbo un proceso de radiación adaptativa originó 11 especies diferentes, entre las cuales existen especies depredadoras de otros peces e insectos, especies que se alimentan de huevos, especies filtradoras y otras que se alimentan como las esponjas. En otro lago, el Malawi, también ocurrió una radiación adaptativa, quizá la más significativa entre los cíclidos, donde se encuentran peces que se alimentan de los ectoparásitos de otros peces y peces que arrancan pedazos de la piel de otros peces. También se han identificado cíclidos que se alimentan de escamas, de los huevos de otros peces y de sus larvas, etc. La radiación adaptativa de estos peces no solo se debió a la explotación de nuevos nichos tróficos (alimentos), sino también a algunos patrones de comportamiento y de hábitat descritos por diversos autores.

Plantas

• Plantas vasculares. Un ejemplo de radiación adaptativa es el de las plantas vasculares y la colonización de los ambientes terrestres. Las plantas vasculares sin semillas aparecieron por primera vez en los registros fósiles del Silúrico, pero se diversificaron más durante el Carbonífero. La súbita radiación adaptativa de las angiospermas (plantas con flor) ocurrió en el Jurásico, época en la cual se piensa que estas surgieron a partir de helechos con semillas. Su complejidad incrementó, no obstante, apenas hace unos 100 millones de años. Durante la diversificación de las angiospermas, es decir, su radiación adaptativa, se dieron al menos tres transiciones: en primer lugar, la aparición del carpelo, luego la aparición de la fertilización doble y por último la aparición de las flores, como las conocemos en la actualidad.

Referencias

1. Gallardo, M.H. Evolución: El curso de la vida.
2. Gavrilets, S., Losos, J.B. Adaptive radiation: contrasting theory with data. Science.
3. Gavrilets, S., Vose, A. Dynamic patterns of adaptive radiation. Proceedings of the National Academy of Sciences.
4. Glor, R.E. Phylogenetic insights on adaptive radiation. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics.
5. Rundell, R.J., Price, T.D. Adaptive radiation, nonadaptive radiation, ecological speciation and non ecological speciation. Trends in Ecology & Evolution.