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Adaptación a la desecación y tolerancia a la salinidad: ¿qué fue antes, el huevo o la gallina?

Hoy, nuestra compañera Susana Pallarés nos trae un resumen de su último artículo, publicado en la revista Molecular Ecology. A través de él nos muestra cómo la adaptación a la aridez ayudó a los insectos acuáticos a colonizar ambientes de salinidad extrema. ¡Que lo disfrutéis!

Una de las características más fascinantes de la vida es su capacidad para colonizar hasta el último rincón del planeta. La ecología evolutiva es la ciencia que estudia cómo los organismos han desarrollado mecanismos que les permiten tolerar condiciones extremas y colonizar ambientes tan exigentes como son los desiertos, la alta montaña o los medios con salinidades muy altas.

Los ríos y lagunas salinas suponen un caso tan curioso como extremo de adaptación al estrés. Para comprender bien esta cuestión, vamos a tener que viajar a un pasado muy remoto, casi al inicio de la vida, que como es sabido se originó en el mar, un medio salado con cocentraciones medias de unos 35 gramos de sal por litro. Sin embargo, los primeros organismos que colonizaron la vida acuática continental se encontraron con medios desprovistos de sales, lo que conocemos como agua dulce. Por ello, y considerando que la vida requiere elementos como el sodio, potasio o calcio para realizar funciones básicas, los organismos se adaptaron a capturar sales de manera activa para poder vivir en estos medios dulces, donde las sales escasean. Caprichos del destino, las oscilaciones del nivel del mar han dejado, en muchas zonas del planeta, sustratos que constituyen vestigios de mares antiguos por los que ahora fluye agua formando ríos, charcas o lagos de muy alta salinidad (desde 3 gramos por litro hasta más de 200 gramos por litro). Así, organismos que estaban diseñados para retener sales tuvieron que adaptarse a deshacerse de ellas para colonizar estos medios. Sin embargo, a día de hoy se desconoce el origen evolutivo de estos mecanismos en insectos como los escarabajos acuáticos, aunque se ha sugerido que podrían provenir de adaptaciones para resistir la desecación desarrolladas por sus ancestros terrestres.

Rambla Salada de Fortuna, Murcia. Foto: Josefa Velasco

Además del estrés relacionado con la salinidad, los escarabajos de los medios salinos de carácter temporal están expuestos a sequías periódicas, durante las cuales se ven forzados a emigrar a otros lugares que conserven agua. En esos eventos de dispersión, están expuestos a unas condiciones de desecación que suponen un importante estrés hídrico que puede causar daños celulares o incluso la muerte. La salinidad y desecación tienen efectos similares a nivel fisiológico: en ambos casos provocan deshidratación y un aumento de la concentración de sales en los fluidos internos. Por lo tanto, los mecanismos para hacerles frente son parecidos. De este modo, los mecanismos de resistencia a la desecación podrían facilitar la tolerancia a la salinidad, y vice versa, sin saber qué ocurrió primero, si el huevo o la gallina.

Esta es la pregunta que han abordado los autores de un reciente estudio que explora la relación evolutiva entre la resistencia a la desecación, la capacidad de regulación de sales y las transiciones de hábitat entre ambientes de agua dulce y salina en un grupo de escarabajos acuáticos del género Enochrus (familia Hydrophilidae).

Escarabajo del grupo Enochrus, con árbol filogético superpuesto. Foto: Jesús Arribas

Mediante experimentos de laboratorio, los investigadores han observado que las especies más tolerantes a la salinidad también tienen una alta resistencia a la desecación. Además, los autores también han comprobado que la mayoría de las especies de agua dulce estudiadas son también muy resistentes a la desecación y, sorprendentemente, algunas son también capaces de vivir en salinidades muy superiores a las de los medios que normalmente habitan. Mediante la combinación de los datos obtenidos en los experimentos y la filogenia del grupo (árbol evolutivo), los autores han reconstruido la historia evolutiva de estas dos adaptaciones.

En conjunto, estos resultados sugieren que el ancestro común de estas especies ya poseía cierta resistencia a la desecación, lo cual proporcionó la base fisiológica para desarrollar una mayor capacidad de tolerar la salinidad y colonizar  ambientes salinos. De esta manera, estos escarabajos ocuparon hábitats con distinto grado de salinidad, promoviendo la diversificación de las especies dentro del grupo Enochrus. La capacidad de tolerar sales tuvo una tasa rápida de evolución durante periodos geológicos de intensa aridez a nivel global, asociados a una fuerte disminución de las precipitaciones y temperaturas. Además, las transiciones de agua dulce a los medios más salinos tuvieron lugar durante dichos periodos de aridificación, lo cual es otra pista sobre la estrecha relación entre la tolerancia a la salinidad y la desecación.

Este trabajo resulta de gran interés, pues entender las respuestas de los organismos acuáticos frente a la desecación y la salinidad es fundamental en el contexto de creciente aridificación asociada al cambio climático en las áreas mediterráneas, donde se espera un aumento en la temporalidad y la salinidad del agua en ríos y humedales.

Pallarés, S.; Arribas, P.; Bilton, D.T.; Millán, A.; Velasco, J. & Ribera, I. (2017). The chicken or the egg? Adaptation to desiccation and salinity tolerance in a lineage of water beetles. Molecular Ecology. doi: 10.1111/mec.14334