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Un estimado colega nos comparte información de un interesante tema donde se unen la genética y la ecología para indagar en el desarrollo ancestral de los temidos y admirados ofidios, especialmente en lo que se refiere a su dieta, a través de millones de años de su existencia. Esta información se publicó el 14 de octubre de 2021 en uno de los boletines digitales de noticias de la University of Michigan, la cual traducimos para este espacio. Veamos de qué se trata…
Las serpientes modernas evolucionaron a partir de antepasados que vivían al lado de los dinosaurios y que probablemente se alimentaban principalmente de insectos y lagartijas.
Luego, un asteroide de kilómetros de ancho acabó con casi todos los dinosaurios y aproximadamente tres cuartas partes de las especies de plantas y animales del planeta hace 66 millones de años, preparando el escenario para la espectacular diversificación de mamíferos y aves que siguió a principios de la Era Cenozoica.
Un nuevo estudio de la Universidad de Michigan muestra que las primeras serpientes capitalizaron esa oportunidad ecológica y la mezcla heterogénea que presentaba, evolucionando rápida y repetidamente nuevas adaptaciones dietéticas y preferencias de presas.
El estudio, que combina evidencia genética con información ecológica extraída de especímenes preservados de museos, apareció publicado en línea el 14 de octubre en la revista PLOS Biology.
"Encontramos un gran estallido de diversificación dietética de serpientes después de la extinción de los dinosaurios: las especies evolucionaban rápida y estratégicamente adquiriendo la capacidad de comer nuevos tipos de presas", dijo el autor principal del estudio, Michael Grundler, quien hizo el trabajo para su tesis doctoral en la UM y quien ahora es investigador postdoctoral en UCLA.
Los mamíferos y las aves, que también se estaban diversificando a raíz de la extinción, comenzaron a aparecer en las dietas de las serpientes en ese momento. También surgieron dietas especializadas, como las serpientes que se alimentan solo de babosas o caracoles, o serpientes que solo comen huevos de lagarto.
También se observaron estallidos similares de diversificación dietética cuando las serpientes llegaron a nuevos lugares, como cuando colonizaron el Nuevo Mundo.
"Lo que esto sugiere es que las serpientes están aprovechando las oportunidades en los ecosistemas", dijo el biólogo evolutivo de la UM y coautor del estudio, Daniel Rabosky, quien fue asesor de doctorado de Grundler. "A veces esas oportunidades son creadas por extinciones y otras son causadas por una serpiente antigua que se dispersa a una nueva masa de tierra".
Esos repetidos cambios transformacionales en la ecología dietética fueron impulsores importantes de lo que los biólogos evolutivos llaman radiación adaptativa, el desarrollo de una variedad de nuevas formas adaptadas a diferentes hábitats y formas de vida, según Grundler y Rabosky.
Las serpientes modernas son impresionantemente diversas, con más de 3,700 especies en todo el mundo. Y muestran una asombrosa variedad de dietas, desde pequeñas serpientes de hojarasca que se alimentan solo de invertebrados como hormigas y lombrices de tierra hasta constrictores gigantes como boas y pitones que comen mamíferos tan grandes como antílopes.
Entonces, ¿cómo es que los reptiles sin patas que no pueden masticar llegaron a ser depredadores tan importantes en tierra y mar?
Para averiguarlo, Grundler y Rabosky primero reunieron un conjunto de datos sobre las dietas de 882 especies de serpientes modernas. El conjunto de datos incluye más de 34 mil observaciones directas de las dietas de serpientes, de relatos publicados de encuentros de científicos con serpientes en el campo y del análisis del contenido del estómago de especímenes preservados de museos. Muchos de esos especímenes provienen del Museo de Zoología de la U-M, hogar de la segunda colección más grande del mundo de reptiles y anfibios.
Todas las especies que viven en la actualidad descienden de otras especies que vivieron en el pasado. Pero debido a que los fósiles de serpientes son raros, la observación directa de los ancestros antiguos de las serpientes modernas, y las relaciones evolutivas entre ellos, está mayormente oculta a la vista.
Sin embargo, esas relaciones se conservan en el ADN de las serpientes vivas. Los biólogos pueden extraer esa información genética y usarla para construir árboles genealógicos, que los biólogos denominan filogenias.
Grundler y Rabosky fusionaron su conjunto de datos dietéticos con datos filogenéticos de serpientes publicados anteriormente en un nuevo modelo matemático que les permitió inferir cómo eran las especies de serpientes extintas.
"Se podría pensar que sería imposible saber cosas sobre especies que vivieron hace mucho tiempo y para las que no tenemos información fósil", dijo Rabosky, profesor asociado en el Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la UM y curador asociado en el Museo de Zoología. "Pero siempre que tengamos información sobre las relaciones evolutivas y datos sobre las especies que ahora viven, podemos usar estos modelos sofisticados para estimar cómo eran sus ancestros de hace mucho tiempo".
Además de mostrar un gran estallido de diversificación dietética de serpientes luego de la desaparición de los dinosaurios en lo que se conoce como la extinción masiva K-Pg, el nuevo estudio reveló cambios dietéticos explosivos similares cuando grupos de serpientes colonizaron nuevos lugares.
Por ejemplo, algunas de las tasas más rápidas de cambio en la dieta, incluido un aumento de aproximadamente el 200% para una subfamilia, se produjeron cuando la superfamilia de serpientes Colubroidea llegó al Nuevo Mundo.
Los colubroides representan la mayor parte de la diversidad de serpientes actual del mundo, con representantes que se encuentran en todos los continentes excepto en la Antártida. Incluyen todas las serpientes venenosas y la mayoría de las otras serpientes familiares; el grupo no incluye boas, pitones y varias serpientes oscuras como serpientes ciegas y serpientes pipa.
Grundler y Rabosky también encontraron una enorme cantidad de variabilidad en la rapidez con que las serpientes evolucionan nuevas dietas. Algunos grupos, como las serpientes ciegas, evolucionaron más lentamente y mantuvieron dietas similares, principalmente hormigas y larvas de termitas, durante decenas de millones de años.
En el otro extremo están las serpientes dipsadinas, una gran subfamilia de serpientes colubroides que incluye más de 700 especies. Desde que llegaron al Nuevo Mundo hace aproximadamente 20 millones de años, han experimentado un estallido sostenido de diversificación dietética, según el nuevo estudio.
Las dipsadinas incluyen comedores de goo, cobras de agua falsas, serpientes de llamas del bosque y serpientes de nariz de cerdo. Muchos de ellos imitan serpientes de coral mortales para protegerse de los depredadores y se conocen localmente como serpientes de coral falsas.
"En un período de tiempo relativamente corto, han evolucionado especies para especializarse en lombrices de tierra, peces, ranas, babosas, anguilas con forma de serpiente, incluso otras serpientes", dijo Grundler.
"Muchas de las historias de éxito evolutivo que aparecen en los libros de texto, como los famosos pinzones de Darwin, no son tan impresionantes como algunos grupos de serpientes. Las dipsadinas de América del Sur y Central han explotado en todos los aspectos de su diversidad, y sin embargo, son casi completamente desconocidos fuera de la comunidad de biólogos de serpientes".
Rabosky y Grundler enfatizaron que su estudio no podría haberse realizado sin la información obtenida de los especímenes preservados de los museos.
"Algunas personas piensan que las colecciones de zoología son solo depósitos de animales muertos, pero ese estereotipo es completamente inexacto", dijo Rabosky. "Nuestros resultados resaltan el tremendo recurso de clase mundial que son estas colecciones para responder preguntas que son casi imposibles de responder de otra manera".
