24. Coevolución y “Carreras de Armamentos” Depredador / Presa
16 de Agosto de 2013. Temas: Genética
Nota: Esta serie de artículos ha sido concebida como una introducción básica a la ciencia de la evolución para no especialistas. Aquí se puede ver la introducción a esta serie o volver al índice aquí.
En este artículo examinamos cómo la relación depredador / presa moldea la evolución de ambas especies.
En el último artículo de esta serie, discutíamos la evolución convergente de la ecolocación en algunos murciélagos y ballenas con dientes (Odontocetos). En los murciélagos, la ecolocación les permite acceder a fuentes de alimento ricas, los insectos, en un momento del día en el que hay muy pocos depredadores que compitan con ellos y muchas presas (ya que muchos insectos son más activos de noche por esa misma razón, que hay menos depredadores nocturnos). A medida que los murciélagos fueron, poco a poco, adquiriendo la capacidad de ecolocalizar y de cazar de noche, esta innovación afectó naturalmente a sus presas. Cualquier variación en las poblaciones de presas que fuera ventajosa para evitar la depredación sería positivamente seleccionada, aumentaría con el tiempo y contribuiría al cambio de las características medias de las especies presa. Esta modificación de las características de las presas seleccionaría, a su vez, las variaciones entre los murciélagos, y así sucesivamente; el resultado es que depredador y presa quedan unidos en una relación en la que cada uno resulta ser la fuerza selectiva más importante para el otro. Esta relación es un ejemplo de coevolución; una relación muy estrecha entre dos especies en la que cada una moldea la evolución de la otra. En el caso de los depredadores y las presas, podemos imaginar su coevolución como una “carrera de armamentos”, en la que las mejoras en las armas para la depredación son contrarrestadas por las mejoras en las defensas.
(Por otro lado es importante destacar que, en muchos casos, entre depredadores y presas puede no haber una relación coevolutiva estable, a largo plazo, del tipo “carrera de armamentos”. En este caso, puede suceder la extinción de una de las especies y, a juzgar por el registro fósil, la extinción es una característica muy común de la biodiversidad, a lo largo de de amplias escalas de tiempo. Tanto los depredadores como las presas pueden extinguirse, liberando a sus “compañeros oponentes” de su influencia coevolutiva. Así que, las relaciones coevolutivas que observamos en curso son, pues, las que son lo bastante estables como para haber persistido durante algún tiempo).
Murciélagos “versus” polillas
Como la ecolocación es una herramienta tan efectiva para depredar sobre los insectos nocturnos, no es sorprendente que haya una serie de adaptaciones en varias especies de insectos que aumentan sus posibilidades de evitar que se las coman los murciélagos. La más básica de tales adaptaciones es la posibilidad de que los insectos oigan las frecuencias ultrasónicas que los murciélagos utilizan para la ecolocación; en otras palabras, algún tipo de órgano sensorial auditivo. Estos órganos sensoriales, conocidos como órganos timpánicos, tienen una membrana que vibra en respuesta a las ondas sonoras, asociada a células del sistema nervioso que convierten las vibraciones en cambios de potencial eléctrico que serán percibidos por el cerebro del insecto como un sonido. Como, incluso una capacidad rudimentaria para detectar el sonido sería una clara ventaja, al enfrentarse con la ecolocación de un depredador no es nada sorprendente que los órganos timpánicos capaces de detectar frecuencias ultrasónicas hayan surgido muchas veces e independientemente en distintos linajes de insectos (constituyendo otro ejemplo generalizado más de evolución convergente). Los órganos timpánicos pueden ser muy simples (una membranita y unas pocas células nerviosas asociadas); dando credibilidad a la posibilidad de haber evolucionado una y otra vez.
Más que simplemente oír aproximarse al murciélago, los insectos tienen una serie de adaptaciones que están sintonizadas para detectar las frecuencias ultrasónicas. En muchos casos, patrones de vuelo errático, tales como picados, vueltas rápidas o, incluso, caídas libres, se desencadenan al detectarse la ecolocación de los murciélagos acercándose. Al detectarse señales más débiles, de murciélagos más distantes, a menudo el resultado es un mecanismo de supervivencia más básico: simplemente volar alejándose de la fuente del sonido. En ambos casos, la selección natural, al actuar sobre la variación interna en las poblaciones de insectos, es la fuente probable de estas adaptaciones; a medida que los murciélagos empezaron a utilizar la ecolocación para cazar insectos, insectos que poseían variaciones que reducían las posibilidades de éxito de la depredación se reproducirían a un ritmo mayor, perfeccionando con el tiempo estas respuestas hasta lograr la forma que observamos hoy en día.
Depredador y presa: las polillas tigre de la especie Bertholdia trigonia luchan contra la ecolocación de los murciélagos mediante los ultrasonidos que éstos producen. (Fuente de la imagen: murciélago/ polilla)
Polillas “versus” murciélagos
Algunas especies de polillas han desarrollado un mecanismo innovador como defensa contra la ecolocación de los murciélagos, que consiste en la utilización de sus órganos timpánicos para producir sonidos ultrasónicos en respuesta a la detección de los gritos ultrasónicos de ecolocación de los murciélagos. En algunas especies de polillas, esta respuesta acústica advierte a los murciélagos de que estas polillas son tóxicas y no aptas para su consumo. Como los murciélagos pueden aprender a evitar a esas polillas, tiene sentido que las polillas tóxicas adviertan de su presencia a los murciélagos para que no las confundan con especies comestibles. Como los colores vivos y otras exhibiciones visibles, como los mostrados en otras especies tóxicas, no son una opción válida para alertar a los depredadores potenciales por la noche se emplean en su lugar sonidos característicos. Para lograrlo, la membrana timpánica se hace vibrar activamente por la polilla produciendo ondas ultrasónicas que el murciélago oirá, ya que los murciélagos escuchan en estas mismas frecuencias para la ecolocación. Los murciélagos acaban asociando la señal acústica de la polilla con su sabor desagradable y su toxicidad y, en el futuro, evitan al resto de las polillas que emiten ese mismo sonido. Así que, en general, es más probable que eviten la depredación de los murciélagos las polillas que produzcan este sonido, aunque algunos individuos tengan que pagar el precio máximo (la muerte) para educar a los murciélagos ignorantes.
Una especie de polilla, lo polilla tigre Bertholdia trigonia, lleva este enfoque a un nivel completamente nuevo. No sólo emite sonidos ultrasónicos en respuesta a la aproximación de un murciélago sino que lo hace de forma que interfiere directamente con la capacidad de ecolocación del propio murciélago. Las polillas que simplemente utilizan un sonido de alarma para advertir de su toxicidad emiten señales con un patrón que no produce interferencia con la ecolocación del murciélago, pero Bertholdia emite ráfagas ultrasónicas muy apropiadas para producir un “atasco” o “estorbo”. El trabajo reciente con estas polillas y sus depredadores, los murciélagos, ha logrado separar el posible efecto de “advertencia” y el efecto de “atascar” o “estorbar” utilizando murciélagos acostumbrados a las polillas y que las persiguen activamente como presas. A algunos murciélagos perfectamente capaces de capturar a las polillas se les dificultaba la capacidad de hacerlo cuando las polillas podían emitir ráfagas ultrasónicas. A menudo, los murciélagos perdían a la polilla en el último momento de su ataque, y se volvían a poner en “modo búsqueda” en lugar de acabar de capturar con éxito a la polilla. En cambio, las polillas incapaces de utilizar contramedidas ultrasónicas, por la eliminación quirúrgica de sus órganos timpánicos, eran presas fáciles en comparación. Este ejemplo de interferencia activa con la ecolocación de un depredador es, por ahora, el único conocido en la naturaleza, y representa un ejemplo sorprendente de un carácter moldeado a través de una coevolución. La hipótesis actual es que esta señal de “estorbo” proviene de una señal de “alarma” anterior, porque la alarma y/o el estorbo no son efectos mutuamente excluyentes de la señal acústica de una especie de polilla ancestral, especialmente si esa especie no era tóxica para todos sus depredadores potenciales.
Al enfrentarse con esta innovación, la pelota está ahora en el tejado del murciélago, por así decirlo; y los murciélagos que poseen variación como para permitirles capturar estas polillas con más facilidad dejarán, por término medio, más descendientes que los que no la posean.
En el siguiente artículo de esta serie exploraremos un tipo de relación entre especies todavía más íntimo: la de los parásitos con sus hospedadores.
Lecturas complementarias:
Corcoran, A.J. et al., (2009). Tiger moth jams bat sonar. Science 325: 325 – 327. http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/325/5938/325
Yager, D.D. (1999). Structure, development and evolution of insect auditory systems. Microscopy Research and Technique 47: 380 – 400. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10607379
