El origen de los pingüinos: entre corrientes marinas y genomas

Hay una gran variedad de especies de pingüinos distribuidos en las costas del hemisferio sur de la Tierra. Un grupo de científicos, del cuál forma parte la investigadora brasileña Juliana Vianna, recién publicaron un artículo con las pruebas más concluyentes hasta la fecha sobre el origen de los pingüinos.

Hay una gran variedad de especies de pingüinos distribuidos en las costas del hemisferio sur de la Tierra. Un grupo de científicos, del cuál forma parte la investigadora brasileña Juliana Vianna, recién publicaron un artículo con las pruebas más concluyentes hasta la fecha sobre el origen de los pingüinos.

Artículo: Agustín Ávila Casanueva
Imagen portada: Aurora Fernández Durán / Composición VC

Juliana Vianna es la envidia de muchos marineros. Ha cruzado el Pasaje de Drake varias veces, esos 900 km que separan la costa de Chile con la Antártida, “y nunca me he mareado” me confiesa. El Pasaje de Drake no se suele tomar a la ligera, por él fluye la corriente circumpolar antártica, la corriente más voluminosa del mundo: aquí las tormentas son comunes, y las olas suelen rondar los diez metros de altura. “Pero yo lo disfruto mucho” me dice Juliana, “cuando el barco se bambolea y las olas rompen sobre la cubierta, yo soy la única que está comiendo dentro del barco”.

Pingüino barbijo en la antártida (Pygoscelis antarcticus). Imagen: Gisele P. M. Dantas

Juliana viaja a la Antártida y otras costas australes del mundo para estudiar diferentes especies de pingüinos y junto con su equipo de trabajo busca entenderlos desde dos perspectivas: una es cómo funcionan los pingüinos, qué es lo que los hace ser ellos, y la otra es su historia y su origen. “Había un gran debate sobre el origen de los pingüinos” explica Juliana, “eran dos hipótesis principales: o habían surgido en la Antártida, o habían surgido en Australia y Nueva Zelanda”. Los análisis de Juliana y sus colegas no sólo muestran que los pingüinos se originaron a inicios del Mioceno, sino que se originaron en las costas de Australia y Nueva Zelanda. Se publicaron hoy, 17 de agosto de 2020, en la revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS).

El Mioceno es una época que pertenece al periodo Neógeno. Empezó hace 23 millones de años y terminó hace cinco millones de años. En esta época el grupo que contiene a los gorilas, orangutanes, chimpancés y a los humanos se separó evolutivamente del grupo de los mandriles y macacos.

El primer salto geográfico y evolutivo que los pingüinos hicieron fue justamente hacia la Antártida durante una de las múltiples glaciaciones del Mioceno. En esta época, los pingüinos aprovecharon las condiciones del océano para unirse a una de las abundantes corrientes marítimas hacia los mares del sur. Fue durante el Mioceno, cuando surgieron las especies de pingüinos Rey y Emperador.

Gracias a distintas investigaciones también sabemos, que cuando el grupo de los pingüinos se originó, las aguas en donde estaban tenían un promedio de 9 °C”

explica Juliana. Esto indica, que si ya estaban adaptados a esa temperatura, también estaban listos para embarcarse en la corriente circumpolar antártica.

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Si vemos el planeta desde abajo, es decir, si pusiéramos al Polo Sur en el centro de nuestro mapa, la corriente circumpolar antártica rodea la Antártida siguiendo las manecillas del reloj. Si empezamos en Australia y damos vuelta en ese sentido, llegamos a América. Y ahí sucede la siguiente parada evolutiva de nuestros pingüinos.

Imagen: Woods Hole Oceanographic Institution

Movimientos geológicos

Juliana y sus colegas saben lo que cualquier otro biólogo: es imposible entender a un organismo sin tomar en cuenta su entorno, su ecosistema. Para cuando los pingüinos llegaron a América, hace aproximadamente 14 millones de años, el Pasaje de Drake aún no existía. Tuvieron que pasar cerca de tres millones de años más para que el Pasaje de Drake se formara y la corriente circumpolar antártica ganara mucho más fuerza.

Este evento generó que las aguas antárticas se enfriaran aún más y probablemente forzó a otras especies que estaban en el antártico y en las costas cercanas a moverse a otros lugares más templados, o incluso a la extinción. Dicha coincidencia geológica dejó hábitats más o menos libres de otros depredadores, lo cual le dio la ventaja a los pingüinos para colonizar estos lugares.

Islas Galápagos

El Pasaje de Drake además dio el impulso marítimo necesario para que los pingüinos llegaran desde América a Sudáfrica y de ahí hasta las islas del Océano Índico. Para los pingüinos que ya estaban en las costas chilenas de América hubo otra corriente que fue de gran importancia: la corriente de Humboldt. Esta corriente viene justamente desde los mares antárticos y sube por Chile y Perú; cuando choca con las corrientes del hemisferio norte hace un giro hacia el continente asiático. Fue gracias a esta corriente, fría y llena de nutrientes, que los pingüinos lograron llegar lo más al norte que cualquier pingüino había logrado llegar: las Islas Galápagos. Dado que ninguna corriente que se origina en la Antártida llega más al norte, los pingüinos no lograron pasar de ahí, pero

evolutivamente han mostrado que son capaces de grandes adaptaciones y que pueden conquistar casi cualquier ambiente que se les ponga enfrente”
Juliana Vianna
Pingüinos rey (Aptenodytes patagonicus) en Tierra del Fuego, Chile. Imagen: Aurora Fernández Durán

Esto siempre y cuando se les dé el tiempo suficiente. Los cambios por los que los pingüinos han pasado se han hecho a lo largo de millones de años: “El cambio climático que estamos generando va demasiado rápido” agrega Juliana, “algunas especies de pingüinos no están logrando responder lo suficientemente rápido y sus poblaciones se reducen año tras año”. Un buen ejemplo son las poblaciones de Chile, Perú y las Galápagos, que son muy susceptibles al fenómeno climatológico de “El Niño”, que pega cada vez con mayor severidad. Ojalá logremos detener el cambio climático y que dentro de muchas generaciones, nuestros descendientes se maravillen del siguiente salto evolutivo y geográfico de estas aves buceadoras.

En busca de los rastros del primer grupo de pingüinos

Los pingüinos son muy diversos, y han conquistado hábitats tan distintos como las islas Galápagos, el sur de Australia, y la Antártida. También son las únicas aves que se han especializado en el buceo. Sin embargo, su historia evolutiva es confusa. Es por ello que Juliana, junto con un equipo internacional de colegas provenientes de institutos de investigación de Brasil, Noruega, España, Francia, Tasmania, Sudáfrica, Australia, y Estados Unidos, lograron obtener muestras de sangre de las 18 especies de pingüinos de todo el mundo.

Con estas muestras, Juliana y sus colegas obtuvieron  22 genomas de pingüinos, 22 libros moleculares de historia, y de los razgos fisiológicos que se generan a partir del ADN. Para entender a fondo las peculiaridades e historias de estos plumíferos, los científicos ahora sólo tenían que comparar y analizar estos genomas.

Una buena manera de rastrear la adaptación, es fijarse en los genes que están bajo selección natural. En su análisis, Juliana y sus colegas encontraron 104 genes afectados por la selección natural. “Podemos dividir estos genes en dos grandes grupos” explica Juliana, “el primero son genes relacionados con funciones básicas del metabolismo”, es decir, cosas necesarias para todos los organismos como las funciones de hacer proteínas, ADN, obtención y almacenaje de energía.

Pero el segundo grupo de genes bajo selección, son los que nos muestran las características inherentes de los pingüinos, los que hacen que un pingüino sea un pingüino. Algunas de los que menciona Juliana son: genes con funciones relacionados al buceo, regulación de temperatura, niveles de oxígeno en la sangre y presión sanguínea. Tiene sentido que los pingüinos lleven el buceo en su ADN, pero también tienen una fuerte selección de genes relacionados con el sistema inmune: “es porque sus hábitats son muy diversos y en cada lugar nuevo, hay parásitos distintos” explica Juliana.

Fuentes:

Juliana A. Vianna, Flávia A. N. Fernandes, María José Frugone, et al., “Genome-wide analyses reveal drivers of penguin diversification”. PNAS, www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2006659117

Entrevista para el Vaso Cósmico

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