Las plantas con flores solo aparecen en el registro fósil hace unos 100 millones de años y, sin embargo, representan el 90 por ciento del reino vegetal. Mientras tanto, alrededor del 75 por ciento de las especies animales conocidas son insectos. En Origen de las especies, Charles Darwin presentó una explicación para esta sorprendente diversidad: la polinización. Supuso que las plantas y sus polinizadores de insectos deben evolucionar conjuntamente entre sí en un proceso que él acuñó como "coevolución" hasta que florezcan en una deslumbrante variedad de formas.
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Pero en el vasto mundo de las plantas y sus polinizadores, Darwin consideró el "caso más maravilloso de fertilización jamás publicado" en una carta al botánico Joseph Dalton Hooker. Este fue el curioso caso del árbol de Joshua y la polilla de la yuca.
Comenzaremos con el árbol de Joshua, la planta más emblemática del desierto de Mojave. Con sus frondosas espinas y mechones de clubbed coronados por flores acre y cerosas que se retuercen hacia el cielo del desierto, este arbusto adaptado al desierto tiene fama de ser de otro mundo. Todos los que pasan por el desierto recuerdan el majestuoso árbol de Joshua; su homónimo ha inspirado a artistas, cineastas y muchos extranjeros en busca de trascendencia.
Pocos viajeros, sin embargo, se vuelven poéticos sobre su compañero evolutivo, la polilla de la yuca. El pequeño insecto dun es inicialmente modesto, pero después de una inspección más cercana, es una combinación igualmente extraterrestre para el icónico árbol de Joshua. En lugar de una boquilla normal, luce frondas extrañas, con forma de tentáculo, que son únicas entre los insectos y cumplen un propósito esencial en el ecosistema del desierto.
Sin néctar para atraer a los polinizadores, los árboles de Joshua dependen únicamente de esta polilla sin pretensiones para la polinización. Las polillas de la yuca usan sus apéndices hábiles de la mandíbula para recoger el polen de las flores de los árboles de Joshua y depositarlo en las partes femeninas de cada flor a medida que la polilla se mueve entre las flores. A su vez, la polilla pone sus huevos con su delgado ovipositor en forma de cuchilla sobre las semillas de las flores.
Cuando eclosionan, las orugas de la polilla de la yuca comen las semillas, su única fuente de alimento, antes de arrastrarse al suelo para formar capullos. Y el ciclo comienza de nuevo.
Según Christopher Smith, biólogo de la Universidad de Willamette que estudia las relaciones con los polinizadores, la relación entre las polillas de la yuca y los árboles de Joshua es diferente a cualquier otra cosa en el mundo natural. Él debe saber: Smith ha estudiado durante mucho tiempo las diversas relaciones entre insectos y plantas en el desierto. Su investigación previa se centró en los escarabajos de cuernos largos de cactus y las especies de plantas espinosas con las que interactúan en todo el desierto de Sonora. Pero nada, dice, se compara con el árbol de Joshua y la polilla de la yuca.
La mayoría de los polinizadores ayudan accidentalmente a las plantas que polinizan. Las abejas y las aves se rozarán contra el polen mientras se alimentan del néctar de una flor, extendiéndola de planta en planta a medida que continúan la fiesta de un día. No las polillas de la yuca: debido a que sus orugas dependen de la existencia continua de los árboles de Joshua y sus sabrosas semillas, la polinización de la polilla de la yuca es un acto activo de supervivencia. Además, esta asociación ha estado ocurriendo durante millones de años.
Los árboles de Joshua hacen más que proporcionar inspiración artística: crean un apoyo ambiental esencial para el ecosistema desértico intransigente. Estos arbustos horriblemente hermosos proporcionan alimento y refugio para los animales en los matorrales de Mojave, donde los recursos son notoriamente escasos. Durante la primavera, sus flores son una de las únicas fuentes de alimentos húmedos disponibles para insectos, cuervos y ardillas de tierra.
Sin embargo, hoy en día, su asociación de larga duración puede estar en peligro de romperse, ya que el hábitat natural del árbol de Joshua enfrenta nuevas amenazas.
La polilla de la yuca de aspecto poco notable es la mitad de una asociación evolutiva que se remonta a millones de años. (Will (Tad) Cole) La polilla adecuada para el trabajo
Hay dos tipos distintos de árboles de Joshua, divididos por las cuencas bajas del interior del Valle de la Muerte y el Desierto de Amargosa: árboles de Joshua del este de hojas cortas y frondosas (Yucca brevifolia jaegeriana) y árboles de Joshua del oeste arbóreos y de hojas largas (Y. b. brevifolia). Los dos son tan diferentes que los científicos incluso han abogado por la división de Yucca brevifolias en dos especies. Pero, ¿qué razón evolutiva es responsable de esta divergencia?
Esa, dice Smith, es la "pregunta multimillonaria".
Las polillas pueden tener la respuesta. Los ecologistas creyeron durante mucho tiempo que una especie de polilla de la yuca (Tegeticula synthetica) poliniza ambos tipos de árboles de Joshua. Pero en 2003, un equipo de científicos descubrió que una polilla de la yuca genéticamente distinta (T. antithetica) poliniza exclusivamente los árboles orientales. Al igual que los propios árboles de Joshua, esta polilla era más corta que su contraparte occidental. Aún más inquietante, la diferencia en la distancia entre el estigma y el óvulo entre los dos tipos de árboles fue la misma que la diferencia en el tamaño del cuerpo, cabeza a abdomen, entre las dos polillas.
"Pensé, 'Eso no puede ser una coincidencia'", dice Smith.
Para determinar si la coevolución provocó esta especiación sospechosa, Smith dirigió un equipo de científicos ciudadanos en 2013 y 2014 para recopilar datos morfológicos en el único lugar donde las dos especies de árboles de Joshua y sus polillas correspondientes viven en armonía: el valle de Tikaboo.
Smith y su equipo observaron que las polillas de la yuca depositan sus huevos de manera más eficiente en sus correspondientes árboles de Joshua, y los árboles de Joshua a su vez proporcionan más espacio para los huevos cuando son polinizados por la polilla preferida. Los resultados preliminares de Smith también muestran que las polillas se reproducen con mayor éxito cuando el tamaño de su cuerpo coincide con el tamaño del tallo entre el estigma y el ovario de la flor, conocido como el estilo.
Aunque las polillas polinizan flores cuyos estilos son demasiado largos, casi nunca ponen huevos con éxito que eclosionan en las orugas. Cuando los estilos son demasiado cortos, las polillas pueden dañar las flores con su ovipositor.
Smith señala que estas correspondencias no necesariamente prueban la coevolución. Los árboles de Joshua podrían estar evolucionando en reacción a algo en sus entornos naturales, y las polillas podrían estar respondiendo, lo que demuestra la evolución, a medida que una especie cambia en respuesta al estrés ambiental (y luego la otra evoluciona en respuesta a la primera resiembra de especies). pero no coevolución, donde ambas especies cambian recíprocamente en respuesta una a la otra.
Para eliminar el potencial de aleatoriedad, Smith ahora planea mapear el genoma de los árboles de Joshua a través de una colaboración llamada Joshua Tree Genome Project, lanzado en marzo pasado por Smith y otros seis científicos y financiado a través de una combinación de crowdsourcing y apoyo del Living Desert . Además de la investigación de Smith, uno de los objetivos principales del proyecto es identificar los genes que participan en la adaptación del clima al árbol de Joshua para planificar la próxima crisis climática.
Una vez que tenga los genomas de los dos árboles de Joshua, Smith los comparará con los genomas de plantas bien estudiadas para determinar qué genes corresponden a la morfología de las flores, la longitud de las ramas y otras características. A partir de ahí, puede comparar los genomas de las dos especies de árboles de Joshua y determinar la variación promedio entre sus alelos, es decir, la variación debida a la evolución. Los genes que muestran una variación dramática en comparación con esta línea base están marcados para la selección natural.
Una parte clave de esa estrategia puede estar en su relación con las polillas de la yuca. La investigación ya demuestra que las diferencias en la longitud del ovipositor y el tamaño corporal en los genomas de las polillas de la yuca son más pronunciadas, lo que sugiere que la selección natural ha impulsado la discrepancia. Smith espera encontrar lo mismo para la morfología de las flores de los árboles de Joshua.
Smith y su equipo recolectan polillas de yuca para estudiar su morfología. (Christopher Smith) Corriendo el reloj
Pero el tiempo puede estar acabando. Los árboles de Joshua están gravemente amenazados por el cambio climático: a medida que el clima más cálido evapora el agua preciosa del suelo y la frecuencia de la lluvia disminuye, las plántulas de árboles de Joshua tienen menos probabilidades de sobrevivir a temporadas prolongadas de sequía que sus contrapartes adultas.
"Muchas veces, cuando las personas miran un lugar como el Parque Nacional Joshua Tree, donde se ven muchos árboles maduros, piensan que se ve saludable", dice Cameron Barrows, ecologista del Centro de Biología de la Conservación de la Universidad de California en Orilla. "Pero si no estás viendo a los juveniles, eso significa que la especie no se está reemplazando a sí misma".
A medida que menos plántulas de árboles de Joshua sobreviven y maduran, la población disminuye, y también lo hace la diversidad del desierto. Debido a que el árbol de Joshua es una especie clave en el Mojave, varios insectos, lagartos y aves diferentes perderán importantes fuentes de hábitat dentro, debajo y debajo de sus ramas.
Según los modelos climáticos de Barrows, el desierto de Mojave podría perder hasta el 90 por ciento de los árboles de Joshua antes de fin de siglo. Incluso en el peor de los casos, hay lugares que Barrows llama "refugios" donde los árboles de Joshua podrían propagarse y prosperar, si se mantienen alejados de las malas hierbas invasivas y los incendios forestales, pero el rango se está reduciendo considerablemente.
Al igual que muchos organismos, los árboles de Joshua están migrando en respuesta al calentamiento de sus hábitats al dejar caer sus semillas más al norte. En este momento, las plántulas están creciendo a menos de 100 metros de sus plantas progenitoras; Para llegar a áreas lo suficientemente frías como para sobrevivir, es posible que necesiten moverse miles de millas. Las semillas de los árboles de Joshua aún no han demostrado la capacidad de propagarse tan rápido.
Quizás más esencialmente, tampoco tienen polillas de yuca. "No tenemos idea de cómo podría reaccionar la polilla de la yuca al moverse miles de millas al norte", admite Smith. Debido a la breve vida útil de la polilla de la yuca y la corta interacción con los árboles de Joshua, es difícil estudiar cómo responderán a tales cambios en sus entornos. Sin sus únicos polinizadores, los árboles de Joshua perecerán independientemente de si sus semillas pueden hacer el viaje.
Comprender estas relaciones simbióticas se vuelve aún más esencial cuando se desarrollan estrategias para responder al cambio climático. Algunos científicos han sugerido especies físicamente en movimiento amenazadas por el cambio climático, pero esto podría alterar los sistemas que aún no se entienden completamente.
"A menudo, los biólogos conservacionistas piensan que las comunidades de masas son estáticas", dice Smith. "Al hacer estrategias de conservación, debemos estar pensando no solo en cómo es el sistema hoy en día, sino en cómo cambiará el sistema en el futuro en respuesta al cambio mundial".
Una cosa es segura: la pérdida del árbol de Joshua alteraría drásticamente la imagen del desierto de Mojave en la conciencia colectiva. Ahora el destino de estos árboles, y nuestra capacidad para defenderlos, descansa en las piezas bucales de una pequeña polilla gris.
