marzo 28, 2024

Creatividad en ciencia chilena: ¿cómo conservamos la Araucaria desde la genómica?

Créditos: Mauricio Reyes Schenke, UFRO. Araucarias en Sierra Nevada.

El enfoque central de este estudio es el desarrollo de una métrica genómica, que implica la formulación de una ecuación con el fin de conservar la Araucaria, especie emblemática en nuestro país que ha sido fuertemente afectada por el cambio climático. La genómica, un campo interdisciplinario que abarca el análisis de la función, estructura, evolución, mapeo y edición del genoma, que representa la secuencia total de ADN de un organismo específico, desempeña un papel crucial en la abordar los desafíos que enfrenta esta especie. El investigador Antonio Varas Myrik desde el Instituto de Ecología y Biodiversidad, trabaja hace unos años en ello, y recientemente publicó un artículo en la revista científica Forest Ecology and Management.

Este artículo -difícil de publicar debido a que es una disciplina nueva sobre todo desde el sur del mundo- busca analizar genomas y asociarlos a variables medioambientales locales, dándole un sentido operativo a la genómica tanto en la conservación como en la silvicultura y manejo de bosques naturales. Específicamente, esta métrica permite guiar el movimiento de genotipos (semillas o plantas) dentro del hábitat natural de la especie de Araucaria donde sus condiciones climáticas actuales se acercan a las que experimentarán en el futuro las poblaciones receptoras, dado el cambio climático esperado.

 

Buscando soluciones ante una problemática territorial

Luego de trabajar varios años en CONAF y empresas forestales, el investigador IEB e ingeniero forestal, Antonio Varas, quiso atender sus inquietudes ante la problemática que sufre la Araucaria araucana y desarrollarla a través de la investigación científica. 

La salud genética de poblaciones de especies arbóreas ha disminuido constantemente debido a que la adaptación se está viendo superada por la velocidad del cambio climático, ante ello urge facilitar medidas de gestión forestal. En este contexto se ha promovido una de las medidas de conservación de menor impacto e incertidumbre que la migración asistida, que corresponde al flujo genético asistido, el cual considera el movimiento de genotipos (semillas o plantas) dentro del hábitat natural de la especie, sin que sea necesario trasladarla fuera de los límites de su hábitat ni mucho menos a grandes distancias. 

Este concepto contempla ‘reforzar’ la adaptación de las poblaciones in-situ, incorporando un porcentaje relativamente menor (alrededor del 10%) de individuos provenientes de poblaciones más adaptadas al clima futuro. “Por ejemplo, supongamos que se espera que en el hábitat de la Araucaria haya una reducción generalizada de las precipitaciones y el clima se torne más seco a finales de siglo. Sin embargo, hay poblaciones de la especie que hoy crecen en lugares más secos que otros, y que durante los años pasados se han adaptado a estas condiciones de menor disponibilidad hídrica. Si seleccionamos individuos o semillas de estas poblaciones adaptadas a condiciones más secas de hoy (población donante) y las llevo a lugares más húmedos (población receptora), es posible esperar una adaptación de la población receptora a condiciones esperadas más secas, ya que estos individuos ‘foráneos’, al cruzarse y generar descendencia con los individuos ‘locales’, heredarán a su progenie sus genes de resistencia a la sequía”, destacó el investigador Antonio Varas.

Antonio Varas

Sin embargo, esta medida de conservación enfrenta desafíos considerables debido a la adaptación diferencial de las plantas a variables climáticas únicas. La determinación de las poblaciones donantes más adecuadas para adaptarse a futuros climas requeriría pruebas extensas y costosas en todos los escenarios climáticos relevantes. 

Por otro lado, la genómica del paisaje ofrece una alternativa aprovechando los avances en secuenciación de ADN. Esta disciplina investiga cómo las variaciones genéticas individuales se relacionan con el entorno, identificando regiones genómicas asociadas a la adaptación local. A través de una métrica conocida como ‘genomic offset‘ (GO), se puede evaluar la distancia entre la configuración genética de una población y la necesaria para mantener su adaptación en un clima diferente, proporcionando una aproximación valiosa para la toma de decisiones en conservación y gestión ambiental.

“Este método era estadísticamente complejo porque nadie lo había desarrollado, científicos estadounidenses, canadienses, australianos y europeos publicaban sobre esta medida, pero no sobre cómo hacerlo explícitamente”, afirmó Antonio. En este contexto, creó una métrica estadística, denominada Mean Offset Ratio (MOR), medida de adaptación útil ya que pretende aumentar la variación genética adaptativa y disminuir el riesgo de mala adaptación de las poblaciones receptoras, es decir tener más éxito en su conservación. 

La métrica genómica (MOR), desarrollada por Antonio Varas y su equipo de científicos, es una innovación original y genuina. Según el científico, «aplicando la metodología descrita en el artículo, es posible identificar explícitamente, a través de un mapa geográfico, los lugares desde donde traer estas semillas, rescatando así a poblaciones en riesgo, enriqueciéndolas y fortaleciéndolas adaptativamente». 

De esa forma, aplicó la métrica en la Araucaria y descubrieron que las poblaciones más amenazadas como las de la zona de Villarrica y Pucón, podrían verse beneficiadas introduciendo genotipos de poblaciones andinas más septentrionales y de mayor altitud, como las de la reserva Alto Bío-Bío por ejemplo. “A pesar de algunas limitaciones, esta métrica es una herramienta útil para estos fines y podría aplicarse a otras especies arbóreas. Este es el primer estudio que utiliza un enfoque genómico para informar sobre acciones de gestión forestal adaptativa como es el flujo genético asistido en una conífera sudamericana longeva y amenazada ante el cambio climático”, destacó Antonio. Es decir, hoy existe una métrica basada en evidencia científica que permite hacer más eficiente su conservación.

Mean Offset Ratio (MOR) para cada una de las seis zonas adaptativas de la Araucaria en el centro sur de Chile. Las áreas verde oscuro representan la zona que recibirá los genotipos, las áreas de color amarillo a morado son las posibles zonas de donde se extraerá el genotipo -donde el color más oscuro significa mayor MOR por lo tanto mayor aptitud como donante-.

“La genómica, con todas sus virtudes y limitaciones, está desempeñando un papel crucial en la reducción de las brechas temporales existentes en la conservación. El tiempo es un recurso escaso, por lo que la genómica se ha vuelto muy popular”, resaltó Antonio Varas.

 

Políticas de conservación de la Araucaria en Chile

La icónica especie Araucaria araucana ha experimentado un decaimiento de sus poblaciones en los últimos años, evidenciada principalmente por una disminución de su crecimiento y por la decoloración del follaje de algunos de sus individuos, condiciones que han llevado a la muerte de especímenes. Esto ha disparado una luz de alerta en la comunidad científica nacional, que se ha volcado tanto a la investigación de las posibles causas de este fenómeno, como a la proposición de medidas de conservación para esta especie de gran importancia etnobotánica. Dentro de esas medidas de conservación que han sido propuestas, la migración asistida ha cobrado importancia en los últimos años, principalmente porque se ha puesto en marcha un proyecto para trasladar poblaciones de Araucaria araucana a la región de Aysén -iniciativa desarrollada por el Instituto Forestal INFOR-, donde, según los líderes de este proyecto, se presentarían en el futuro condiciones ambientales parecidas a las que experimenta hoy la Araucaria en su hábitat.

La migración asistida implica el traslado de una especie fuera de los límites de su hábitat natural, esperando que su nuevo entorno presente condiciones más amigables para la especie en el futuro, dado el cambio climático. Es otras palabras, considerando las condiciones climáticas que habrá en el futuro producto del cambio global, se busca un lugar que sea más ‘habitable’ para la especie, ya que ésta dejaría de estar adaptada a su entorno producto de los drásticos cambios en las condiciones ambientales que se esperan. No obstante, la migración asistida no está exenta de riesgos, tales como las invasiones biológicas o la ruptura de las relaciones bióticas que las especies suelen tener en su hábitat natural. Por tal razón, la comunidad científica aconseja explorar otras medidas de menor impacto y de menor incertidumbre antes de considerar la migración asistida como una opción de conservación, como es el caso del flujo genético asistido. 

 

Proyección innovadora

Según el investigador Rodrigo Hasbún, coautor del artículo y especialista en genómica, los resultados obtenidos establecen las bases científicas y técnicas para la aplicación de herramientas generadas en la vanguardia del conocimiento, con el propósito de planificar acciones de conservación y silvicultura de bosque nativo. «Su enfoque, basado en la genómica, los modelos de cambio climático y el nicho de las especies, permite modelar y predecir cuál es el escenario más probable en el futuro. Esto brinda información valiosa basada en evidencia científica a los tomadores de decisiones para priorizar áreas y acciones de conservación o restauración, al tiempo que permite integrar aspectos genéticos que hasta la fecha han sido descuidados. Nuestro país vecino, Argentina, nos lleva la delantera en estos temas, pero el trabajo de Antonio nos permite equipararnos en muy poco tiempo», destacó.

La creación de una métrica representa un acto de apertura creativa que el investigador reconoce como un desafío para superar el temor de no estar a la par de los científicos del hemisferio norte. «El proceso de publicar un artículo es una prueba de resistencia debido a la narrativa y escritura en inglés, así como su revisión correspondiente. Además, se recomienda evitar conflictos. En muchas ocasiones, he escuchado que proponer una nueva idea podría generar problemas. Por eso me interesa la ciencia, pues a pesar de que sea una disciplina que requiere un esfuerzo no menor, existe un gran espacio para la creatividad, hay que atreverse y no limitar el pensamiento innovador. Esa es la belleza de hacer ciencia: plasmar tu creatividad y explorar otras vías, aunque la luz al final del túnel no se vea tan claramente, siempre es una apuesta», resaltó.