Convergencia evolutiva y equivalencia funcional en Reptiles, las lagartijas como modelo de similitud ecológica
Introducción
Dentro
de la biodiversidad del planeta es posible advertir patrones de similitud
fenotípica en especies lejanamente relacionadas (Stayton, 2015a; Agrawal,
2017). Dichos patrones se atribuyen a la evolución convergente (Rosenblum et
al., 2014; Stayton, 2015b; McGhee, 2018). Existe evidencia de evolución
convergente en todos los niveles de organización de la vida, desde el molecular
hasta el ecológico (Conway-Morris, 2008; McGhee, 2011). La evolución convergente
se manifiesta en las comunidades biológicas a partir de los llamados
equivalentes ecológicos, donde especies de diferentes regiones que habitan ambientes
similares poseen similitudes fenotípicas (Blount
et al., 2018; McGhee, 2018; Bellwood et al., 2019). Aunque la equivalencia ecológica
parece un fenómeno común, es un tema que recientemente se está explorando a
profundidad (Muschick et al., 2012; Winemiller et al., 2015; Starko et al.,
2020).
El estudio de los equivalentes
ecológicos es importante porque revelaría si las especies han evolucionado
fenotipos similares a través de mecanismos novedosos o si el mecanismo se ha
repetido durante la evolución de sus linajes (Wake et al., 2011). Su estudio probaría
si las especies han resuelto de manera semejante los desafíos impuestos por el
ambiente (Losos, 2011) y podría ayudar a predecir la evolución en entornos
parecidos (Grand, 2013).
Para
comprender la equivalencia ecológica en las comunidades primero es necesario
preguntarnos: ¿Qué entendemos por evolución convergente?, ¿Qué procesos causan
la evolución convergente?, ¿Cómo se expresa la evolución convergente en la
ecología? y ¿Cómo se estudia la evolución convergente desde la ecología? Para
responder esas preguntas utilizaremos como modelo a los reptiles,
principalmente a las lagartijas porque su elevada diversidad de formas (Böhm et
al., 2013; Roll et al., 2017; Uetz et al., 2019), el detallado conocimiento de
su historia natural (Meiri, 2018; Rodda, 2020) y su filogenia (Pyron et al., 2013; Tonini et al., 2016; Simões
y Pyron, 2021) están
contribuyendo en esclarecer grandes incógnitas en la ecología evolutiva (Losos,
2009; Pianka et al., 2017; Ramm et al., 2018; Watanabe, et al., 2019). La postura
científica actual propone que primero se debe detectar un patrón de similitud
fenotípica entre distintas especies y luego se pruebe el proceso que lo causa
(Stayton, 2015a; Pontarotti y Hue, 2016; McGhee,
2018). Ilustramos la utilidad
de modelos multivariados que consideran los rasgos funcionales de las especies
y requerimientos abióticos para modelar el nicho funcional.
Esperamos que esta revisión motive al incremento de los
estudios sobre la evolución convergente a nivel de comunidades.
Evolución convergente, un fenómeno complejo
La
evolución convergente se ha interpretado de manera distinta durante la historia
de la biología (Stern, 2013). Fue identificada y discutida por los anatomistas
comparados, paleontólogos y zoólogos de inicios del siglo XIX, pero, desde la
teoría de la evolución de Darwin (Ochoa y Barahona, 2014; Ochoa, 2017; Bolnick
et al., 2018; Ochoa, 2021), la evolución convergente se definió esencialmente cómo,
la evolución independiente de fenotipos similares en taxones lejanamente
relacionados debido a presiones selectivas similares (Gabora, 2013; Arbuckle et
al., 2014; Stayton, 2015ab). No obstante, gracias los avances en la filogenética,
biología evolutiva del desarrollo y genómica, se sabe que la evolución
convergente tiene causas que actúan en sinergia con la selección natural (Losos,
2011, Stern,
2013; Blount et al., 2018). Por lo tanto, la evolución convergente
actualmente se define como un patrón en el que múltiples linajes evolucionan independientemente en fenotipos
similares sin asumirse algún proceso particular que la permita (Rosenblum
et al., 2014; Stayton, 2015ab; Agrawal, 2017; Mahler et al., 2017; McGhee, 2018).
La evolución convergente es contraria a la evolución divergente, donde surgen fenotipos
diferentes de un antepasado común y cercano (Larson, 2013). Cuando la convergencia
se observa entre grupos taxonómicos contemporáneos, se nombra convergencia
sincrónica, y si se presenta entre grupos que no han coexistido en el tiempo se
llama convergencia heterócrona (Sour-Tovar y Quiroz Barroso, 2015). La evolución
convergente (tradicionalmente llamada homoplasia o evolución repetida) es un
fenómeno complejo y es el resultado tres vías evolutivas: la aloconvergente, isoconvergente y retroconvergente (McGhee,
2011; Pontarotti y Hue, 2016; McGhee, 2018; McGhee et al., 2018).
La evolución aloconvergente (tradicionalmente llamada convergencia) es la evolución independientemente de rasgos similares a partir de rasgos ancestrales diferentes (McGhee et al., 2018). La aloconvergencia generalmente se halla entre especies con distancias filogenéticas amplias (Pontarotti y Hue, 2016; Aguilar‐Puntriano et al., 2018; Ochoa, 2021). Un ejemplo de rasgos aloconvergentes es la aleta dorsal de los tiburones y los delfines que pertenecen a clados diferentes, Chondrichthyes y Mammalia respectivamente, pero, tienen aletas dorsales similares que surgieron a partir de rasgos ancestrales muy distintos. En los tiburones, la aleta dorsal surgió a partir de radios de origen cartilaginoso, mientras que en los delfines, la aleta dorsal surgió a partir de músculo y piel (McGhee, 2011).
La evolución isoconvergente (tradicionalmente
llamada evolución paralela o paralelismo), es la evolución independientemente de rasgos similares a
partir de rasgos ancestrales similares (McGhee, 2018). La isoconvergencia por
lo común se observa entre especies con distancias filogenéticas cortas (Wake et
al., 2011; Pontarotti y Hue, 2016; Ochoa, 2021). Un ejemplo de evolución
isoconvergente es el apodismo en las serpientes, lagartijas ánguidos,
pigopódidos, escíncidos y anfisbénidos. Las serpientes, lagartijas y anfisbénidos
conforman el Orden Squamata, por lo que, la perdida de patas en los tres
subórdenes fue a partir de rasgos ancestrales evolutivamente similares, e.g. los
mismos huesos de las extremidades anteriores y posteriores (Wiens et al., 2006;
Larson, 2013). Otro ejemplo de isoconvergencia se observa en distintas familias
de lagartijas que desarrollaron papada para comunicarse, a partir de distintas
modificaciones del hueso hioides (Hagman y Ord, 2016).
La evolución retroconvergente (tradicionalmente
llamada reversión) es la evolución reversible independiente de rasgos
ancestrales similares entre linajes diferentes (McGhee et al., 2018). Un
ejemplo de evolución retroconvergente se observa en la morfología hidrodinámica de los extintos ictiosaurios
y los actuales delfines. Los ictiosaurios
y los delfines corresponden a clados distintos, Reptilia y Mammalia
respetivamente, pero, tanto los ictiosaurios como los delfines poseen ancestros
terrestres cuadrúpedos, que desarrollaron una morfología hidrodinámica cuando recolonizaron
los mares (McGhee, 2011).
La
evolución reversible es un fenómeno controvertido que se ha considerado
imposible porque viola la ley de Dollo que establece que los rasgos que se
pierden durante la evolución no se recuperarán porque la pérdida de los rasgos
es seguida por la pérdida de sus vías de desarrollo y la arquitectura genética
de dichos rasgos (Collin y Cipriani, 2003; Wake et al., 2011). No obstante, nuevas evidencias ponen
en duda la ley de Dollo (Wiens, 2011; Diogo y Wood, 2012; Fenwick
et al., 2012). Por
ejemplo, la lagartija común europea Zootoca vivípara (Familia Lacertidae) tiene subespecies
con modo de reproducción ovíparo y vivíparo. Al comparar la cercanía
filogenética entre las subespecies, se descubrió que la subespecie más antigua tiene un modo de reproducción
ovíparo, las subespecies más recientes son vivíparas y en una de ellas ha resurgido
la oviparidad (Recknagel et al., 2018); y en las lagartijas del género Brachymeles sp. (Familia: Scincidae), algunas especies
primero han evolucionado de una forma derivada sin patas cuando había suelo arenoso
y seco, resurgiendo las patas en otras especies cuando el suelo cambio a
compacto y húmedo (Bergmann et al., 2020). Por lo tanto, la evidencia nos aproxima a suponer que
la retroconvergencia es factible.
La
evolución convergente es un fenomeno universal en el árbol de la vida porque se
han detectado desde el nivel molecular hasta el ecológico (Conway-Morris, 2008;
McGhee, 2011). Por ejemplo, a nivel ecológico, el mimetismo es un fenómeno
resultado de la evolucion convergente. En el mimetismo una especie evoluciona
independientemente una morfología y conducta similar a la de otra para evitar a
otras especies. En el mimetismo Batesiano una especie inofensiva es similar a
una especie dañina (McGhee, 2011) como se observa en el noreste de Brasil,
donde los juveniles del lagartija Diploglossus lessonae (Familia
Diploglossidae) imitan los colores aposemáticos del toxico milpiés rinocrícido.
Algo parecido sucede en el desierto de Kalahari al sur de África, donde los
juveniles de la lagartija Heliobolus lugubris (Familia Lacertidae)
imitan los colores aposemáticos y los movimeintos del escarabajo “oogpister” (orina-ojos
en Afrikaans) que rocía ácido fórmico para defenderse (Figura 1). En ambas especies de lagartijas, cuando los juveniles
alcanza la adultez, su tamaño es mayor a la especie que imitaban y adquieren
otros colores (Vitt y Caldwell, 2009). En el mimetismo Mülleriano, dos especies
dañinas evolucionan hacia morfologías similares (McGhee, 2011). Por ejemplo, numerosas
especies de anuros venenosos de Madagascar (Familia Mantellidae) y del Centro y
Sur de America (Familia (Familia Dendrobatidae)
poseen coloraciones aposematicas rojas, amarillas o negras para denotar su
toxicidad (Toledo y Haddad, 2009; Fischer et al., 2019). Los ejemplos mencionados en el mimetismo Batesiano
y Mülleriano, pueden considerarse respectivamente como evidencias de posible evolución
aloconvergente.
La evolución aloconvergente,
isoconvergente y retroconvergente pueden ocurrir simultáneamente (Wake et al.,
2011; McGhee et al., 2018). Por ejemplo, la aleta dorsal de los ictiosaurios y
los delfines surgieron de manera retro-alo-convergente a partir de tejidos
precursores diferentes, mientras que las aletas pectorales lo hicieron de
manera retro-iso-convergente a partir de las mismas extremidades precursoras
con cinco dedos (McGhee et al., 2011). La simultaneidad en la
aloconvergencia, isoconvergencia y retroconvergencia han provocado que
históricamente resulten difíciles de diferenciar (Ochoa y Barahona, 2014), sin embargo, hoy en día, la filogenética, la biología del desarrollo y los genómica
posibilitan la exploración integrada de los mecanismos que permiten la
similitud entre distintas especies (Wake et al., 2011; Stern, 2013; Blount et
al., 2018; Lamichhaney et al., 2019). La postura científica actual propone que
primero se detecte un patrón de similitud fenotipica entre distintas especies y
luego se pruebe el proceso que lo causa (Stayton, 2015a; Pontarotti y Hue,
2016; McGhee
et al., 2018).
Causas de la evolución
convergente
El
fenotipo es la expresión del genotipo a través de un filtro ambiental (Hui et
al., 2018). Las especies que sufren presiones selectivas similares desarrollan
fenotipos similares ya sea por la evolución aloconvergente, isoconvergente o
retroconvergente, dependiendo de su distancia filogenética, la similitudes o
diferencias en sus vías de desarrollo y las mutaciones en los mismos o
distintos genes (Losos, 2011; Wake et al., 2011; Rosenblum et al., 2014).
En la aloconvergencia, las especies son
filogenéticamente lejanas, por lo tanto, evolucionaron hacia fenotipos
similares a partir de las mismas presiones ambientales selectivas desde distintas
vías de desarrollo o mutaciones en distintos genes (García, 2017; Ochoa, 2021).
En la aloconvergencia, la selección natural se considera como el principal impulsor
de fenotipos semejantes (Stern, 2013;Pontarotti y Hue, 2016; Bolnick et al., 2018). Se
espera que, especies distintas que evolucionaron en entornos similares desarrollen
las mismas soluciones adaptativas (Losos, 2011; Rosenblum et al., 2014). Por
ejemplo, se ha propuesto a la selección natural como la causa principal de que
distintas especies de lagartijas de los desiertos de Sudamérica (Familia
Liolaemidae) posean cabezas y parpados morfológicamente similares (Aguilar‐Puntriano
et al., 2018), que diferentes especies de lagartijas del viejo mundo (Familia
Lacertidae) converjan en la forma de sus garras según el tipo de hábitat
(Baeckens et al., 2020) y la morfología de las lagartijas afroasiáticas (Subfamilia
Eremiadinae) converge debido a similitudes en el uso del microhábitat y no a su
ascendencia (Edwards et al., 2013).
En la isoconvergencia, las especies por
lo común son filogenéticamente cercanas, aunque no es una regla, de ahí que, evolucionaron
hacia la similitud fenotípica, a partir de las mismas presiones selectivas
desde vías de desarrollo similares o mutaciones en los mismos genes (Stern, 2013; Abouheif
et al., 2014; García, 2017; Ochoa, 2021). En la isoconvergencia, la
ontogenia y la genética actuan en sinergia con la selección natural (ambientes
similares) para producir fenotipos similares (Larson, 2013; Abouheif et al., 2014; Pontarotti y
Hue, 2016; Bolnick et al., 2018). Como la isoconvergencia se basa en procesos moleculares
compartidos, solo se puede advertir cuando existen evidencias fuertes que
asocien un proceso molecular específico con un fenotipo convergente (Rosenblum
et al., 2014) Por ejemplo, en el desierto chihuahuense en Nuevo México, el huico liso del altiplano Aspidoscelis
inornatus (Familia Teiidae)
y lagartija espinosa de la pradera Sceloporus undulatus (Familia
Phrynosomatidae) poseen un fenotipo de color oscuro semejante al color del
sustrato que habitan. Sin embargo, en ambas especies hay un fenotipo blanquecino
que habita las dunas de arena blanca. Se descubrió que en ambas especies, el
fenotipo blanquecino es resultado de distintas mutaciones en el mismo genreceptor de melanocortina 1 (MC1R), el cual que regula la cantidad de pigmento
melánico formado por los melanocitos epidérmicos. En Sceloporus undulatus, el fenotipo blanquecino se debe a una
mutación que afectó la integración del gen MC1R en la membrana de los melanocitos,
mientras que, en Aspidoscelis inornatus, el fenotipo blanquecino se debe una mutación que afectó la
señalización del gen MC1R (Rosenblum et al., 2010). Mutaciones con beneficios
en la aptitud fueron seleccionadas y fijadas en ambas especies (Hui, 20118). Por
lo tanto, los cambios genéticos pueden predisponer a las especies para
converger en sus fenotipos como respuesta a la selección natural (Agrawal, 2017).
Los procesos que permiten la
retroconvergencia son poco conocidos (Wake et al., 2011) y quizás es el
resultado de la interacción entre las causas antes mencionadas (McGhee, 2018). La
evolución reversible podría ser el resultado de que las vía de desarrollo para
determinado rasgo se conservan durante millones de años o porque la vía de
desarrollo que controla determinado carácter produjo un rasgo homologo (Wiens,
2010; Diogo y Wood, 2012). Es probable que los tipos de evolución convergente no
sean excluyentes porque entre las especies puede existir una homología
profunda, en la que los rasgos similares comparten vías de desarrollo o genes
(Losos, 2011; Wake et al., 2011; Larson, 2013). Por ejemplo, el gen Pax-6 controla
el desarrollo de los ojos en todos los animales (Gehring y Ikeo, 1999), siendo este un ejemplo de que la homología profunda pone
en evidencia que toda la vida en la Tierra tiene un ancestro en común (McGhee,
2011). La
morfología teórica afirma que los organismos pueden evolucionar
convergentemente porque las formas posibles son finitas debido a limitaciones
impuestas por la ontogenia y las leyes de la física y la geometría (McGhee,
2006; McGhee, 2011).
Evolución
converge y desarrollo del concepto de nicho ecológico
A
principios del siglo XX, en el inicio de la ecología moderna, la convergencia
evolutiva jugó un papel importante para el desarrollo del concepto de nichoecológico (Tedesco, 2020; Dussault, 2020); sin embargo, el concepto de nicho ecológico
no ha sido el mismo desde que se creó. En 1917, Joseph Grinnell en su artículo The niche-relationships of the CaliforniaThrasher propuso una primera
interpretación de nicho ecológico. Grinnell lo llamó nicho ambiental y lo
definió como la unidad de distribución más pequeña para una especie, una idea
muy similar a la de hábitat. Para Grinnell los factores ambientales abióticos
son los que principalmente determinan la distribución de las especies (Chase y
Leibold, 2003; Pianka; 2011; Pocheville, 2014) y observó, que especies de distintas regiones del mundo tenían
similitudes morfológicas y conductuales, por lo que en 1924, propuso nombrarlas
como equivalentes ecológicos (Leibold, 1995; Pianka; 2011; Pocheville, 2014). A los pocos años, en 1927, Charles Elton propuso
en su libro Animal Ecology, que las especies cumplen distintas funciones
ecológicas. Para Elton el nicho ecológico era la función de la especie
dentro de la cadena alimentaria y su impacto en el medio ambiente (Chase y Leibold, 2003; Dussault, 2020).
Según Elton, las comunidades biológicas están organizadas funcionalmente en redes
complejas de interacciones de usos y servicios entre especies. La función
ecológica o nicho funcional de Elton, era una propiedad intrínseca de la
especie, expresa en su morfología y etología (Pianka; 2011; Pocheville, 2014;
Tedesco, 2020; Dussault, 2020);
por ejemplo, ser un productor, consumidor, polinizador o dispersor de semillas
(Cortés-Gómez et al., 2015; Dussault, 2020).
En 1957, Hutchinson introdujo una idea revolucionaria para el estudio del
nicho ecológico porque con un modelo matemático ayudó a evitar la vaguedad de
su definición y la dualidad ideológica entre hábitat y función ecológica. Para
Hutchinson el nicho ecológico puede representarse como un hipervolumen n‐dimensional
que se obtiene a partir de la suma de los factores abióticos o bióticos que
actúan en una especie. Hutchinson denominó como nicho fundamental, al rango
total de condiciones ambientales abióticas donde una especie sobrevive en
ausencia de otras y definió como nicho realizado, la parte del nicho fundamental
donde la especie está restringida debido a interacciones interespecíficas (Chase
y Leibold, 2003; Rosado et al., 2016). El modelo matemático de Hutchinson permitió el estudio del nicho ecológico
de una forma más precisa que las concepciones previas e influyó en el
desarrollo de nuevos modelos matemáticos que ayudaran a comprender la
coexistencia entre las especies (James y McCulloch, 1990; Chase y Leibold,
2003; Pocheville, 2014; Tedesco, 2020).
Dada
la complejidad práctica del estudio del nicho ecológico (Smith y Wilson, 2002;
Godsoe, 2010), hoy en día el concepto de nicho Grinnelliano fundamenta los
estudios a gran escala espacial, principalmente en la modelación de nicho a
partir de datos abióticos y la ubicación geográfica de las individuos de una
población para crear mapas que de distribución actual o potencial de la especie
(Peterson, 2003; Soberón, 2007; Rosado et al., 2016; Soberón et al., 2017). Mientras que, el nicho Eltoniano sustenta los
estudios locales sobre diversidad, etología y requerimientos ambiéntales de las
especies, con la finalidad de comprender sus interacciones interespecíficas,
tolerancias ambientales, reglas de ensamblaje, sucesión y posibles similitudes (Weiher
et al., 2011; Salgado-Negret y Paz, 2016; Leavitt y Schalk, 2017).
En
los últimos años, el nicho ecológico se ha estudiado menos desde la perspectiva
Eltonianina y más desde la perspectiva Grinelliana surgiendo así un déficit en
la comprensión de los roles ecológicos de las especies (Rosado et al., 2016; Dehling y Stouffer, 2018). Debido a la crisis de
la biodiversidad, principalmente por la pérdida del hábitat, la contaminación y
el cambio climático (Cardinale et al., 2012; Dirzo et al., 2014; Haddad et al.,
2015), es urgente estudiar a la comunidad considerando a la par la diversidad y
los rasgos funcionales de las especies para comprender sus funciones y
servicios ambientales (Sutherland et al. 2013; Córdova-Tapia y Zambrano, 2015; McGill
et al., 2015).
El
concepto del nicho Eltoniano implica comprender que la función ecológica de una
especie está determinada por sus rasgos fenotípicos que le permiten obtener
energía, interactuar con otras especies y tolerar las condiciones abióticas que
repercuten en su aptitud (Chase y Myers, 2011). Actualmente el nicho Eltoniano
fundamenta al desarrollo de la Ecología Funcional, donde se analiza a las
comunidades a través de sus rasgos funcionales y tolerancias ambientales (Carolw,
1987; Díaz y Cabido, 2001; McGill et al., 2006; Villéger et al., 2008; Weiss y
Ray, 2019; Salgado-Negret y Paz, 2016; Dehling y Stouffer, 2018; Dussault,
2020).
Los
rasgos funciónales son las características morfológicas, fisiológicas y
conductuales de las especies, que influyen en su eficacia biológica (Violle et
al., 2007; Luck et al., 2012; Bellwood et al., 2018). En otras palabras, el
fenotipo de una especie influye en su papel ecológico, lo que quiere decir que
la forma de una especie determina su función ecológica (Abouheif et al., 2014).
Por ejemplo, un rasgo funcional en las lagartijas es su color porque les
permite cazar sin ser vistas o encontrar pareja, lo cual repercute en su eficacia
biológica (Bels y Russell; 2019; Rodda, 2020).
Convergencia de nichos
Como
el nicho funcional es una propiedad intrínseca de las especie (Brow, 2003), puede
cambiar durante el proceso evolutivo y puede hacerlo de manera convergente (Smith
y Wilson 2002; Harmon et al., 2005; Hui, 2018; Dussault, 2020). Si los
fenotipos posibles están limitados por la ontogenia y las leyes físicas y
geométricas, entonces las formas posibles de ganarse la vida también son
limitadas (McGhee, 2011).
El
contexto de la comunidad biológica y la biogeografía influyen en la frecuencia
en que la evolución convergente puede ocurrir entre las especies (Wiens et al.,
2006). Es poco probable que los nichos funcionales de las especies puedan
converger a escala de una comunidad regional debido a que las especies generalmente
evolucionan divergentemente en el uso de los recursos y sus funciones ecológicas
para evitar la competencia interespecífica (Smith y Wilson, 2002; Losos, 2008; Sterck
et al., 2011; Agrawall, 2019). Sin embargo, a escala macroecológica, la
similitud de nichos funcionales de las especies en diferentes regiones
geográficas es más probable porque las especies evolucionaron en ambientes con
propiedades selectivas similares independientes (Smith y Wilson, 2002; Hibbitts
y Fitzgerald, 2005; Wiens
et al., 2006; Mahler et al,
2013; Hipsley y Müller, 2017).
Los equivalentes ecológicos son
especies que tienen nichos funcionales similares (Pianka, 2011; Jerin y
Phillips, 2020). Ejemplos de equivalentes ecológicos son los iguánidos de
América e islas del Pacífico y los Agámidos de África, Asia y Australia (Pianka
y Vitt, 2006). Dichas familias divergieron aproximadamente hace 146 Ma en el
Jurásico superior (Timetree, 2021), aun cuando muchas de sus especies son
morfológica y etológicamente similares sin estar relacionadas filogenéticamente
(Melville et al., 2006) es el caso de los lagartos cornudos de Norte América
del género (Phrynosoma) y el Moloch Australiano o (Moloch horridus)
o la Iguana verde (Iguana iguana) y el dragón de agua chino (Physignathus cocincinus). Otro ejemplo clásico de similitud ecomorfológica son las lagartijas
del género Anolis (Familia Dactyloidae) de las islas del Caribe donde existen
similitudes en los ecomorfos que habitan en la estructura vertical de la
vegetación dependiendo de las islas (Losos; 1990; Losos, 2009; Kolbe et al.
2011; Ord et al., 2013; Mahler et al.,
2013) o similitudes en los ecomorfos de hábitats acuáticos, donde los Anolis
pueden respirar bajo el agua a partir de burbujas que se sostienen en la piel
hidrofóbica de sus cabezas (Boccia et al., 2021).
Los equivalentes ecológicos no
necesariamente tienen que ser morfológicamente similares (Leibold y Mcpeek, 2006;
Blount et al., 2018), pueden tener comportamientos similares (Weiss y Ray,
2019). Por ejemplo, la lagartija Trachylepis atlantica (Familia
Scincidae) de la isla de Fernando de Noronha en Brasil y las lagartijas del
genero Phelsuma (Familia Gekkonidae) que habitan Madagascar y varias
islas del Océano Índico, actúan como polinizadores de plantas insulares (Pianka
y Vitt, 2003; Sazima et al., 2009). Las lagartijas del genero Phelsuma y
Trachylepis atlantica posiblemente son aloconvergentes ya que
filogenéticamente no son nada cercanas y sus familias divergieron
aproximadamente hace 155 Millones de años durante el Jurásico superior (Simões
y Pyron, 2021). Es posible que desarrollaran la polinización debido a que en
las islas generalmente no hay suficientes fuentes de nutrientes o agua durante
todo el año (Olesen y Valido, 2003; Sazima et al., 2009).
La
complejidad del nicho funcional plantea un gran desafío empírico para su
estudio (Harmon et al., 2005; Chase y Myers, 2011; Rosado et al., 2015). Sin
embargo, su análisis nos ayudaría a comprender si las funciones ecológicas en
las que una especie puede evolucionar no son tan vastas y nos aproximaría al
entendimiento sobre sus posibles similitudes (Sutherland et al., 2013; McGhee,
2018).
Análisis de la convergencia de nichos
La aparente abundancia de equivalentes ecológicos, hizo
que algunos ecólogos planteen la posibilidad de determinar los nichos factibles
en la naturaleza. Esto se lograría mediante las técnicas analíticas de la
morfometría aplicada en ecología para crear un ecoespacio hipotético (Bambach,
1983; Bush et al., 2007; Pianka, 2011; McGhee 2011) que ayude a identificar
semejanzas de nichos funcionales para catalogar a las especies según su nicho a
manera conceptual de la tabla periódica usada en la química (Pianka, 2011;
Winemiller et al., 2015). Por la complejidad del nicho, la idea anterior parece
inverosímil; sin embargo, ha influido para que se realicen diversas investigaciones
(hasta la fecha el artículo de Winemiller ha sido citado más de cuatrocientasveces según Google académico) que podrían ayudar en considerar la
predicción de los nichos funcionales (Pianka et al., 2017; Villéger et al.,
2017; Bellwood et al, 2019; Pigot et al., 2020).
Frecuentemente para la evaluación del nicho funcional, se recomienda utilizar métodos comparativos filogenéticos que utilizan estadísticos multivariados y métodos de comparación filogenética (Díaz, 2002; Arbuckle, 2017; Speed, 2017) que ayudan a identificar semejanzas entre los rasgos funcionales y su relación con la historia evolutiva de las especies (Mahler et al., 2017; Morinaga y Bergmann, 2017; Li y Shipley, 2019). El nicho funcional de cada especie será la región del ecoespacio que contenga todos las combinaciones de rasgos de una especie y dos o más especies se considerarían equivalentes ecológicos si ocupan el mismo lugar en el ecoespacio (Carmona et al., 2016). Como se utilizan análisis multivariados, el ecoespacio se obtienen a partir de dimensiones y las dimensiones a su vez se conforman por los rasgos funcionales (Bush et al., 2007). Por lo tanto, antes de analizar el nicho funcional, es importante conocer lo mejor posible los rasgos morfológicos y conductuales de las especies (Córdova-Tapia y Zambarano; 2015; Benedetti et al., 2015; Salgado-Negret y Paz, 2016). Para los análisis, se recomienda elegir entre rasgos funcionales duros o suaves. Los rasgos funcionales duros se relacionan con la fisiología de la especies y son más difíciles de obtener, mientras que los rasgos funcionales suaves se relacionen con la morfología de la especie, evalúan la función de manera indirecta y requieren métodos de medición sencillos y rápidos (Córdova-Tapia y Zambarano; 2015; Violle et al., 2007). Ejemplos de rasgos funcionales son el tamaño del individuo, tipo de alimentación, tipo de reproducción (Bush et al., 2007; Benedetti et al., 2015; Hui, 2018) etc. Winemiller et al. (2015) considera cinco dimensiones para el estudio del nicho funcional en animales y plantas: 1) el hábitat (gradiente abiótico de la especie), 2) la historia de vida (por ejemplo, el tipo de reproducción), 3) la alimentación (cuál es su fuente de energía y cómo la obtiene), 4) la defensa (cómo evita a sus depredadores) y el tipo de metabolismo (Por ejemplo, cómo regula su temperatura corporal). A partir de las cinco dimensiones se pueden considerar los rasgos funcionales respectivos según el grupo taxonómico de estudio.
Hasta la fecha
no existe un protocolo de trabajo sobre los rasgos funcionales en los reptiles;
sin embargo existe compendios de información sobre los rasgos de las lagartijas
del mundo (Meiri, 2018; Rodda; 2020; O’Shea, 2021) y se espera que en el futuro
haya acceso a más bases abiertas de rasgos (Gallagher et al., 2020). Se ha
propuesto al tamaño y los estilos de vida como rasgos importantes a considerar
en los reptiles, porque la competencia interespecífica será más fuerte entre
las especies que posean tamaños y un estilo de vida similares (Ramm et al.,
2018).
Solamente
la investigación de Pianka et al. (2017) ha tratado de predecir el nicho funcional
de las lagartijas desde un modelo de ecoespacio hipotético. Los puntos más
importantes a destacar en el trabajo de Pianka et al. (2017) son: a) para el
desarrollo de una teoría general de nichos funcionales se debe considerar a los
nichos de las especies como una unidades estáticas; b) los rasgos funcionales
considerados para las lagartijas son: la morfología, el hábitat y el
microhábitat, la anatomía, el modo de alimentación, la dieta, el ciclo de vida,
la actividad diaria, la termorregulación y las tácticas defensivas; c) la raíz
cúbica del peso corporal puede servir como proxy para el grosor del cuerpo; d) el
criterio de convergencia fue la coincidencia de al menos cuatro rasgos para cuatro de las cinco dimensiones del
nicho; e) existe una amplia evidencia de convergencia de nichos en especies
lejanamente emparentadas; y, f) los análisis indican la posibilidad de un nicho
vacío y puede deberse a que solo trabajaron con 124 especies, en el mundo
existen más de 6000.
Conclusión
La convergencia ecológica es un patrón común en la
naturaleza; sin embargo, su interpretación ha sido complicada. Los avances en
la filogenética, biología evolutiva del desarrollo (Evo-Devo) y genómica han
abierto las puertas para una mejor interpretación y comprensión de las causas
de los patrones convergentes. Existen tres vías evolutivas para la convergencia
que dependen de la distancia filogenética y las diferencias en el origen
ontogénico y cambios genéticos. Las vías evolutivas de la convergencia están interrelacionadas
posiblemente por la homología profunda entre los linajes. La convergencia se
manifiesta a nivel ecológico por medio de la similitud de nichos funcionales
entre las especies. Al parecer los nichos funcionales son predecibles. Las
investigaciones sobre la convergencia de nichos son importantes en los estudios
evolutivos y ecológicos porque permitirán descubrir evidencias de adaptaciones
similares influenciadas por factores ecológicos.
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