La capacidad de adaptación de las especies vulnerables al cambio climático en los ecosistemas mediterráneos (THERMADAPT)

La biodiversidad desempeña un papel crucial en las funciones y la estabilidad de los ecosistemas. En este contexto, uno de los mayores desafíos de la comunidad científica es comprender cómo la biodiversidad se enfrentará a los cambios de las condiciones ambientales causadas por el actual cambio climático. Varios modelos climáticos predictivos sugieren que la región mediterránea será una de las zonas más afectadas por el calentamiento climático y las sequías prolongadas, con importantes efectos en los ecosistemas tanto terrestres como acuáticos. Por eso es necesario evaluar el potencial adaptativo de las especies mediterráneas y aportar luz sobre los mecanismos que subyacen a la adaptación térmica local en diferentes ecosistemas. 

El proyecto ThermAdapt tiene como objetivo evaluar las respuestas de adaptación térmica al calentamiento en el caballito del diablo azul Coenagrion puella (Odonata) y el erizo de mar morado Paracentrotus lividus (Echinoidea). El proyecto fue liderado por Cesc Múrria del Laboratorio Macro&Evo en el grupo Sistemàtica i Evolició Zoològica (ZooSysEvo) y Cinta Pegueroles del Grupo de Genética Evolutiva, los dos del IRBio, de la Universitat de Barcelona. También trabajaron con Alba Julià y Carla Fernández, ambos estudiantes de máster de la Universidad de Barcelona. Durante el proyecto interdisciplinar colaboraron con la Dra. Marta Pascual y el Dr. Carlos Carreras, genetistas especializados en la diversidad de genética de organismos marinos del Grupo de Genética Evolutiva, Institut de Recerca de la Biodiversitat-IRBio, Universitat de Barcelona. Por último, trabajaron con Xavier Maynou y Ricard Martín, especialistas en biología, ecología y taxonomía de Odonatos y miembros del Grupo Catalán para el estudio de los Odonatos dentro del Instituto Catalán de Historia Natural (Oxygastra-ICHN). ThermAdapt fue financiado por el programa de Promoción de la Investigación del IRBio 2021 (PR_IRBio-2021). 

Las especies muestran cierta resiliencia a los cambios de temperatura frente al cambio climático 

Para C. puella, 24 individuos de poblaciones cálidas (305 msnm; arroyo de Sanana, Sant Llorenç del Munt) y frías (1615 msnm, Peguera, Berguedà) fueron sometidos a experimentos de choque térmico en temperaturas controladas en laboratorio después de un corto período de aclimatación. Los individuos de las dos poblaciones fueron separados en grupos y sometidos a tres temperaturas: “Fría” (4°C), “Caliente” (22°C) y “Control” (13°C). Después del ensamblaje del transcriptoma de novo, se cuantificó la expresión génica y se examinaron los genes expresados diferencialmente entre los tratamientos. Los resultados sugieren que las respuestas son más complejas para regular la expresión genética en condiciones de frío que de calor. La mayoría de los genes funcionalmente anotados estaban asociados con procesos biológicos (regulación de procesos celulares y metabólicos, poliadenilación de ARN y respuesta al estímulo). La respuesta fue similar para las poblaciones de aguas cálidas y frías, probablemente debido a mecanismos comunes entre las poblaciones, y respalda una alta plasticidad fenotípica para C. puella. 

Para P. lividus, 24 individuos de dos poblaciones con diferentes regímenes de temperatura (Colera y El Perelló, siendo las poblaciones fría y caliente respectivamente) fueron sometidos a cambios térmicos agudos a temperaturas fría, control y caliente (7°C, 14°C y 20°C respectivamente) en un experimento controlado en laboratorio. Al comparar los patrones de expresión genética entre tratamientos y poblaciones, se determinó que P. lividus responde de manera diferente según las condiciones térmicas expuestas. Estos genes expresados diferencialmente se asocian con funciones que incluyen mecanismos defensivos y regulación de procesos apoptóticos. El bajo porcentaje de genes expresados compartidos entre los tratamientos con frío y calor (1%), junto con su funcionalidad, sugiere que las respuestas a cada estrés térmico son mecanismos independientes. Es importante destacar que las respuestas registradas fueron similares para las poblaciones frías y calientes, lo que sugiere mecanismos de respuesta paralelos a lo largo de la escala espacial estudiada. 

Esta investigación arroja luz sobre las capacidades de adaptación de estas especies al cambio climática en la región mediterránea, enfatizando su resiliencia frente a los cambios de temperatura provocados por el cambio climático. A pesar de que los individuos de agua dulce y marinos estudiados provienen de poblaciones cálidas, todos se comportaron de manera similar al estrés térmico severo, lo que indica una alta plasticidad para enfrentar el calentamiento climático. Por lo tanto, ThermAdapt revela que las dos especies son potencialmente capaces de tolerar el aumento de la temperatura; sin embargo, el cambio global puede afectar a las especies de agua dulce mediante la pérdida de hábitat si los arroyos en los que habita se secan durante eventos de calor extremo.