September 2, 2020

Investigadores de Chile revelan origen de los pingüinos en aguas templadas, fuera de la Antártica

Pingüinos rey | Foto: Elie Poulin

-Científicos del Instituto de Ecología y Biodiversidad, junto a un equipo multinacional publicaron reciente estudio en la prestigiosa Revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). La investigación reconstruye la historia evolutiva de estos animales y revela los procesos adaptativos que acompañaron su diversificación.

Los pingüinos se originaron hace 22 millones de años, en un hábitat muy distinto al que imaginamos comúnmente. Nada de aguas congeladas ni hielos a su alrededor, sino un ecosistema templado muy lejos de la Antártica, situado en las costas de Nueva Zelanda y Australia.

Esta historia, que transcurrió en los comienzos del Mioceno, sería el punto inicial de largas y exitosas trayectorias de migración para este grupo de aves marinas que, actualmente, se distribuyen a lo largo y ancho del océano austral. ¿Cómo se pudo concluir esto?

Una investigación multinacional, encabezada por un equipo chileno, y que fue recientemente publicada en la Revista PNAS –Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA-, entregó pistas sobre el origen de estos innatos buceadores. También participaron de los hallazgos, científicos de Brasil, Estados Unidos, España, Francia, Mónaco, Reino Unido, Australia y Sudáfrica.

Pingüinos rey en Isla Crozet | Foto: Elie Poulin

El trabajo, liderado por Juliana Vianna de la Universidad Católica de Chile, e investigadores del Instituto de Ecología y Biodiversidad IEB, analizó el genoma completo de todas las especies de pingüinos que actualmente se conocen. Gracias a esta información, se logró conocer la historia de su diversificación en nuevos grupos o linajes, y la adaptación de estos animales a diferentes entornos.  El equipo nacional, que además forma parte del proyecto anillo “Genomics antarctic Biodiversity” del Programa de Investigación Asociativa ANID, estima que estos conocimientos también pueden contribuir al estudio de escenarios ambientales presentes y futuros, marcados por el cambio climático.

Reconstruyendo la evolución

Elie Poulin, académico de la Universidad de Chile, es uno de los investigadores del IEB que participó del estudio, junto a las estudiantes de doctorado en Ecología y Biología Evolutiva Daly Noll y María José Frugone. “Este trabajo es muy relevante, ya que reconstruye la evolución de las 18 especies de pingüinos que existen, en base a la información de 22 genomas de estas aves. En esta publicación pudimos concluir que su origen no se ubica en la Antártica, como se ha propuesto otras veces, sino que en zonas templadas frías de Oceanía, con aguas a nueve grados de temperatura”, comenta el científico.

Los cambios climáticos marcaron la evolución de los pingüinos, quienes rápidamente se fueron adecuando a lugares cada vez más fríos. Así, Poulin destaca que una vez originadas en las zonas templadas, estas aves comenzaron a colonizar territorios de la Antártica, lo que coincide con una fase de enfriamiento de todo el Océano Austral. Según describe el estudio, este proceso también estuvo marcado por la apertura del Paso Drake y la intensificación de la Corriente Circumpolar Antártica.

Elie Poulin junto a colonia de pingüinos

“Cuando ocurre ese desplazamiento a zonas Antárticas, empiezan a suceder los grandes eventos de diferenciación de los pingüinos más grandes, como el emperador. Y millones de años más tarde colonizan Sudamérica y África, y más recientemente, en el Pleistoceno, se darían los procesos de diferenciación de otros linajes o especies para zonas como las Galápagos”, explica el investigador del IEB y director del Proyecto Anillo de CONICYT Biodiversidad Genómica Antártica.

De acuerdo a ello, el primer evento de ramificación condujo al establecimiento del género Aptenodytes en la Antártica, que incluye a los pingüinos rey y emperador, conocidos por su gran tamaño. Luego, ocurre la separación de Pygoscelis (papúa, barbijo y adelia) y una nueva colonización de la región Antártica. A mediados del Mioceno, con bajas importantes de temperatura, se separan los géneros Eudyptes, conocidos por su peinado crestado y entre los que se distingue el pingüino de macaroni y penacho amarillo. Así también emergen los Megadyptes (pingüinos de ojo amarillo), el grupo de los Eudyptula (pingüino pequeño) y Spheniscus (Humboldt, Magallánico y Galápagos).

La mayoría de esta diversificación, separación de varias especies que hoy vemos, ocurrió entre 2 a 9 millones de años. Los investigadores también encontraron un alto grado de cruzas entre especies de pingüinos Eudyptes durante su diversificación.

Durante la investigación, los científicos lograron identificar un centenar de genes, principalmente, asociados al metabolismo, adaptación a temperaturas y otros vinculados a la capacidad de bucear. Con estos antecedentes pudieron reconstruir muy bien los escenarios en que estos animales se desenvolvían y recorrer el camino de sus distribuciones ancestrales. Juliana Vianna, académica de la Facultad de Agronomía e Ingeniería Forestal de la UC, explica que operó la selección natural sobre el genoma, favoreciendo variantes del gen (alelos) más aptos a los diferentes ambientes: “El ambiente va seleccionando de generación en generación las variables más aptas para sobrevivir en el ambiente. Eso deja marcas en el genoma que es posible analizar. En este caso, identificamos 104 genes que están relacionados con la adaptación, que vinculan con las funciones de termorregulación, osmorregulación -proceso que mantiene el balance de agua y sales a través de las membranas- y la capacidad de buceo”. La investigadora, señala que también identificaron genes relacionados con el sistema inmune y su capacidad de enfrentarse a la carga patógena de los lugares que fueron colonizando.

Aporte de Chile

A pesar de la amplia gama de estudios sobre pingüinos, poco se sabe de los mecanismos y procesos que impulsaron su diversificación y permitieron su adaptación a hábitats marinos y terrestres, a menudo muy dinámicos. Es por ello que esta investigación es de alta relevancia para entender la trayectoria evolutiva de estos animales, las únicas aves buceadoras no voladoras.

Elie Poulin y Juliana Vianna señalan que gracias a esta publicación en la Revista PNAS y las colaboraciones que actualmente su grupo desarrolla con la Universidad de California, entre otras entidades, la ciencia chilena se está posicionando cada vez más a la vanguardia del estudio sobre pingüinos, así como de estudios Antárticos en general, territorio en el que han desarrollado múltiples expediciones, que han incluido la participación de jóvenes científicos. En ese mismo contexto, los investigadores comentan que tanto esos trabajos como la reciente investigación multinacional, también demuestran cómo nuestro país se fortalece cada vez más en el área de la genómica.

Mirar el pasado, entender el futuro

Reconstruir la historia siempre va a ayudar a comprender lo que puede pasar en el futuro, aseguran Elie Poulin y Juliana Vianna. Asimismo, explican que gracias a los hallazgos y estudios desarrollados, ya están trabajando en investigaciones que permitan proyectar escenarios de distribución de especies, considerando el calentamiento global en curso. Esto también, podría arrojar pistas sobre el devenir de estas especies, algunas de las cuales podrían verse beneficiadas por los cambios, y muchas otras perjudicadas al punto de sufrir riesgo de extinción, debido a las transformaciones ambientales, que incluyen el cambio climático.

“Actualmente, por ejemplo, hay datos empíricos de observación que muestran que el pingüino papúa se está expandiendo en la Antártica. Esto, ya que se trata de una especie más subantártica que va aprovechando el calentamiento global para generar nuevas colonias en la península. En tanto, aquellas especies y géneros más asociados a frío y al continente Antártico, estarían retrocediendo más hacia el sur”, concluye Elie Poulin.