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Evolución en zonas urbanas

A nadie se le escapa que, en las últimas décadas, las poblaciones humanas se han trasladado de forma masiva a las ciudades. Entre las principales consecuencias que ha tenido este hecho, cabe destacar el rápido incremento, tanto en número como en extensión, que han experimentado las áreas urbanas. Así, se calcula que en la actualidad el 55% de la gente vive en ciudades, abarcando las áreas urbanas hasta un 3% de las tierras emergidas del planeta. Esta creciente urbanización provoca importantes cambios en los ecosistemas previos, tanto en el ambiente físico (incremento de la cubierta impermeable mediante edificios y carreteras, alteración de la hidrología, temperaturas más altas o elevada contaminación atmosférica, lumínica y sonora) como en el ambiente biótico (mayor fragmentación del hábitat, más especies invasoras, menor diversidad y abundancia de algunas especies nativas o una pérdida de líneas evolutivas dentro de las comunidades). Sin embargo, dado que las ciudades se suelen desarrollar de forma gradual, la magnitud de los impactos relatados anteriormente dependerá, entre otros factores, de la antigüedad, densidad, tamaño, contexto geográfico, político y socioeconómico propios de cada urbe. Así, con frecuencia, la urbanización conduce a ambientes convergentes, de manera que ciudades muy distantes se parecen más entre sí que lo que éstas se parecen a sus respectivos entornos naturales.

Estos cambios ambientales producidos por la urbanización global están creando ecosistemas nuevos con consecuencias desconocidas para la evolución de la vida. Aunque en los últimos tiempos ha habido importantes avances en ecología urbana, todavía se conoce muy poco sobre cómo la urbanización puede afectar a la evolución de los organismos ni el grado en que esta evolución puede afectar a la salud humana y la de los ecosistemas. Se sabe perfectamente que todos estos cambios están causando un descenso en las poblaciones de ciertas especies, mientras que otras son capaces de adaptarse a las nuevas condiciones. Todo ello ha hecho que, en los últimos años, muchos científicos hayan puesto el foco de sus investigaciones sobre esta cuestión, lo que ha dado como resultado una serie de estudios acerca de cómo afecta la urbanización tanto a la evolución adaptativa (selección natural y selección sexual) como a la no adaptativa (deriva genética y flujo genético).

Con el objetivo de valorar el impacto que estos eventos evolutivos pueden tener sobre los procesos naturales y las poblaciones humanas, un trabajo publicado recientemente en la revista Science revisa el conjunto de presiones que ejercen los ambientes urbanos y las maneras en que las especies pueden (o no) adaptarse. En él, además, los autores estudian cómo los asentamientos urbanos tempranos impulsaron la evolución de los comensales humanos, entre los que se incluyen algunas de las plagas y vectores de enfermedades más importantes. También revisan exhaustivamente cómo la urbanización contemporánea afecta la evolución de especies que cohabitan en ciudades.

Ciudades del mundo y estudios sobre evolución urbana. Imagen tomada del artículo original (Johnson & Mushin-South, 2017).

De manera simplificada, se podría decir que la evolución implica un cambio en la frecuencia de alelos de una población entre una generación y la siguiente. Así, la mutación, la deriva genética, el flujo genético, la selección natural o la selección sexual constituyen procesos que pueden modificar las frecuencias de alelos en poblaciones urbanas. Los resultados obtenidos en este estudio muestran claramente que las ciudades incrementan la magnitud de la deriva genética (cambios estocásticos en la frecuencia de alelos de una generación a otra) y restringen el flujo de genes (movimiento de alelos entre poblaciones debido a la dispersión y el emparejamiento). Las poblaciones urbanas de especies nativas con frecuencia representan o bien subconjuntos de la población original anterior a la urbanización, o bien poblaciones que se establecieron después de que la ciudad se construyera. Ambos escenarios suelen resultar en una pérdida de diversidad genética a nivel intrapoblacional y una mayor diferenciación entre poblaciones. Esto es debido a que la fragmentación y las infraestructuras urbanas crean barreras para la dispersión y,  consecuentemente, el flujo genético entre poblaciones de la misma zona se reduce, de manera que acaba resultando en la diferenciación genética entre poblaciones. Por otro lado, la influencia de la urbanización sobre las mutaciones y la evolución adaptativa están menos claras. Algunos estudios sugieren que la contaminación industrial puede elevar las tasas de mutación, pero el alcance de este efecto es desconocido en la actualidad. Un fenómeno mejor estudiado son los efectos de la urbanización sobre la evolución por selección natural. Así, cada vez más estudios muestran que las poblaciones animales y vegetales experimentan una selección divergente entre ambientes urbanos y no urbanos que finalmente conduce a una evolución adaptativa en los rasgos morfológicos, fisiológicos, comportamentales y reproductivos. Estas adaptaciones normalmente evolucionan en respuesta al uso de pesticidas, a la contaminación atmosférica, al clima local o la estructura física de las ciudades.

Por poner algún ejemplo, se sabe que las poblaciones de ratones de pies blancos de la ciudad de Nueva York llegaron a diferenciarse rápidamente unas de otras una vez que las poblaciones que existían antes de la urbanización quedaron aisladas en parques y jardines. Del mismo modo, los humanos también ofrecen evidencias sobre adaptaciones moleculares a la vida urbanita. Así, alelos que confiere resistencia frente enfermedades como la tuberculosis y la lepra están en una frecuencia más alta en las poblaciones de ciudades más viejas donde la exposición a estas enfermedades es mucho más antigua.

Durante mucho tiempo, se pensó que la evolución era un proceso demasiado lento como para ser estudiado a la misma escala temporal que la urbanización, pero ahora se sabe que la evolución también puede ser rápida, con un cambio evolutivo observable en tan solo 2 generaciones. Esto ha posibilitado una adaptación rápida en algunas ocasiones, lo que ha favorecido que algunas especies nativas pudieran adaptarse a ambientes urbanos, pero también ha permitido a plagas y enfermedades que afectan al ser humano expandirse más rápidamente. Por tanto, comprender estos patrones evolutivos urbanos mejorará nuestra capacidad para favorecer la persistencia de las especies de interés que enfrentan la urbanización, pero también mitigar algunos de los desafíos que la adaptación puede traer (sobre todo en términos de expansión de enfermedades y plagas). El fenómeno de la urbanización constituye un experimento natural replicado globalmente que posibilita comprender cómo el cambio ambiental afecta a la evolución. De esta forma, su estudio puede ayudarnos a establecer ecosistemas urbanos más resilientes a las perturbaciones ambientales (tales como el cambio climático y las especies invasoras) pudiendo llegar a ser más sostenibles para sus habitantes, tanto humanos como no humanos.

Artículo completo:

Johnson MTJ & Munshi-South J (2017) Evolution of life in urban environments. Science, 358. DOI: 10.1126/science.aam8327. Disponible en: http://science.sciencemag.org/content/358/6363/eaam8327.

Imagen de portada: Panorámica de Ciudad de México, el área urbana más extensa del planeta con sus cerca de 18.000 km2 (Alejandro Islas Photograph AC, http://creativecommons.org/licenses/by/2.0).

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