AdAptA

La adaptación es una de las principales respuestas de los seres vivos ante la aparición de nuevas condiciones ambientales. De acuerdo con el concepto de adaptación local (Williams, 1966) los genotipos de una población tendrán una eficacia biológica superior en su hábitat local frente a genotipos procedentes de otros ambientes. En teoría, una alta diversidad genética y la heterogeneidad ambiental favorecen las condiciones para la adaptación local. Por el contrario, si la variación genética de la población es reducida, existe flujo genético continuo entre poblaciones o se dan cambios temporales en la calidad del hábitat, la adaptación local verá reducidos sus efectos. Finalmente, estudios recientes han demostrado que el tamaño poblacional afecta directamente a la capacidad de adaptación local de la especie, siendo ésta facilitada por tamaños de población mayores.

El modelo de distribución de especies conocido como “centro abundancia” (Brown, 1984),predice que las especies tendrán una mayor abundancia en el centro geográfico de la distribución de la especie y que sus tamaños poblacionales serán menores a medida que se alejan de las condiciones del óptimo. Como consecuencia de ello, se espera que las poblaciones periféricas tengan una menor diversidad genética y mayor diferenciación genética frente a las poblaciones centrales.

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Existe un intenso debate sobre si las poblaciones en los límites de distribución de una especie deben ser conservadas. Por ello resulta necesario valorar su potencial evolutivo. Dependiendo de la diversidad genética que contengan y sus patrones demográficos, las poblaciones periféricas, podrían jugar un papel importante en la respuesta de las especies al cambio climático.

El papel del flujo genético de poblaciones centrales grandes hacia poblaciones periféricas también es un tema ampliamente debatido. Por un lado, este flujo puede ocasionar una disminución de la adaptación local y de la expansión del nicho debido a la introducción de genes mal adaptados a las condiciones de los ambientes periféricos. No obstante, también puede generar un incremento del tamaño efectivo y de la eficacia biológica contribuyendo incluso a la expansión del rango. Por otra parte, el flujo genético entre poblaciones periféricas, puede proporcionar nuevas combinaciones genéticas adaptativas e incrementar la diversidad sobre la que puede actuar la selección.

La alta montaña representa un escenario de estudio muy interesante para los estudios de adaptación local debido a dos motivos: 1) la gran cantidad de biodiversidad existente en este tipo de hábitat y 2) la existencia de un gradiente altitudinal que pone gradualmente fin a las condiciones ambientales que permiten la presencia de las especies, provocando presiones selectivas en una escala relativamente pequeña. Además, en el contexto del cambio climático, se pronostica que habrá una notable reducción del hábitat disponible para las comunidades vegetales de alta montaña, encontrándose éstas entre las que presentan una mayor vulnerabilidad al cambio climático.

Silene ciliata Pourret (Caryophyllaceae) es una especie de distribución circunmediterránea que, en el territorio nacional, aparece en áreas montañosas por encima de los 1100 m de altitud en Pirineos,Cordillera Cantábrica, Sistema Ibérico y Sistema Central. Su sistema de reproducción mixto y el corto alcance de su dispersión de semillas favorece la aparición de patrones de adaptación local. Debido a esto y a que el género Silene se considera a día de hoy como un sistema modelo en ecología, esta especie constituye un excelente caso de estudio para el proyecto AdAptA.

Referencias:

Brown JH, 1984. On the relationship between abundance and distribution of species. The American Naturalist 124: 255–279.

Williams GC, 1996: Adaption and Natural Selection. Princeton University Press, New Jersey. 313pp

El proyecto AdAptA busca comprender la naturaleza y los factores que determinan los procesos de adaptación local en las poblaciones marginales de una especie. Se persigue identificar el patrón de adaptación local entre poblaciones del centro y periféricas del límite sur de distribución de una especie representativa de la alta montaña (Silene ciliata Pourret) y conocer qué papel juegan el tamaño poblacional y los genes implicados en el proceso. Finalmente, desde una perspectiva aplicada, este proyecto busca valorar la importancia de los procesos de adaptación local en el diseño de estrategias de conservación como respuesta al cambio global.

El proyecto AdaptA pretende responder a las siguientes preguntas:

• ¿Cuál es el valor de las poblaciones marginales de una especie? ¿Poseen capacidad de adaptación a condiciones ambientales diferentes a las habituales para la especie?
• ¿Existen herramientas para cuantificar el valor adaptativo de las poblaciones marginales de una especie?
• ¿Merece la pena implementar actuaciones de conservación in situ o ex situ para manter la viabilidad de las poblaciones marginales?
• ¿Cuál es el efecto del tamaño de la población sobre los procesos de adaptación local? ¿Existe un tamaño crítico poblacional por debajo del cual una población marginal carece de valor adaptativo?
• ¿Se puede mejorar la viabilidad de las poblaciones marginales mediante refuerzos procedentes de poblaciones ubicadas en el óptimo ambiental de la especie? ¿Puede resultar más efectiva la realización de refuerzos desde otras poblaciones marginales sometidas a presiones selectivas similares?

¿Resultaría útil aprovechar el valor adaptativo de las poblaciones marginales en poblaciones de distribución central que se encuentren amenazadas por el cambio global a medio plazo?

Los objetivos perseguidos por el proyecto AdAptA son los siguientes:

1. 1. Determinar la presencia de patrones de adaptación local en poblaciones marginales del limite sur de distribución de Silene ciliata frente a las poblaciones centrales, evaluando el papel del tamaño poblacional en la intensidad de estos procesos.
   2. Comparar el efecto de los flujos genéticos centro-periferia vs. periferia-periferia sobre la eficacia biológica de individuos de poblaciones marginales del límite sur de distribución de Silene ciliata.
   3. Identificar genes expresados durante el desarrollo de plántulas de Silene ciliata, examinar los patrones de diversidad de posible valor adaptativo e identificar loci que pudieran estar bajo selección.

Estos objetivos fueron establecidos en base a las siguientes hipótesis de partida:

1. Debido a las características reproductivas y tipo de hábitat de Silene ciliata, los patrones de adaptación local serán detectables dentro del área de distribución de la especie.
2. Estos patrones serán manifiestos en poblaciones con un tamaño efectivo por encima de un determinado valor, que proporcione suficiente diversidad genética y evite efectos significativos de procesos de deriva genética.
3. Si el principal motor de los procesos de adaptación local lo constituyen las presiones selectivas diferenciales, los patrones de adaptación local estarán correlacionados con determinadas variables ambientales.
4. Como consecuencia de lo anterior, la eficacia biológica de los individuos de una población marginal se verá más beneficiada por el flujo genético procedente de otra población marginal de condiciones ambientales similares que del procedente de poblaciones centrales.
5. Teniendo en cuenta las condiciones ambientales diferenciales más relevantes de los ambientes de alta montaña y los mecanismos de respuesta fisiológica de las plantas, los caracteres fenotípicos diferenciales en los patrones de adaptación local estarán relacionados con mecanismos moleculares de respuesta de las plantás al estrés, caracteres ligados al uso eficiente del agua, respuesta fotoperiódica y mecanismos de dormancia de las semillas dependientes de la temperatura.
6. Se encontrarán asociaciones entre las frecuencias alélicas de loci de secuencias expresadas y los patrones de adaptación local.