Para Charles Darwin, las aves ofrecieron una ventana al proceso de selección natural y, en última instancia, a la evolución. Después de observar la notable variación de los picos entre los pinzones de las Islas Galápagos en la década de 1830, el naturalista británico comentó: “Al ver esta gradación y diversidad de estructura en un pequeño grupo de aves íntimamente relacionado, uno realmente podría imaginar que de una escasez original de aves en En este archipiélago, una especie había sido capturada y modificada para diferentes fines ”. Sin embargo, más de 150 años después de Darwin, las relaciones evolutivas entre las aves siguen siendo un misterio convincente.
contenido relacionado
- Este pájaro de 99 millones de años coexistió con dinosaurios
Este mes, una coalición de científicos de aves de la universidad y el gobierno comenzará un ambicioso esfuerzo para desenredar esas relaciones con el recién lanzado Proyecto OpenWings. Financiado por la National Science Foundation, el proyecto tiene el objetivo de crear un árbol lleno de vida, o filogenia, para las aves del mundo. Al recopilar información genética para las 10.560 especies de aves, los investigadores esperan crear una mejor imagen de cómo nuestros amigos aviares ahora existentes evolucionaron de los dinosaurios que los precedieron, y cómo les irá en el futuro.
"Sabemos que hay irregularidades en el árbol de la vida aviar", dice Terry Chesser, un zoólogo investigador y miembro de la Unidad de Investigación Biológica del USGS que trabaja en el Museo Nacional de Historia Natural. En algunos lugares del árbol, las aves se separaron unas de otras en diferentes ramas mucho más rápido que en otros lugares: diferentes linajes que se diversifican más rápido y tal vez diferentes tasas de cambio según el período de la historia. Ciertas características como el plumaje o el tipo de cuerpo están asociadas con algunos de esos cambios, pero no se sabe exactamente cómo.
El proyecto también tiene el potencial de alterar la comprensión actual de la evolución de las aves, incluidas las grandes preguntas sobre cuándo las aves comenzaron a evolucionar a partir de los dinosaurios. Algunos científicos creen que las aves y los dinosaurios habían comenzado a separarse antes del evento de extinción Cretáceo-Paleógeno hace unos 66 millones de años que acabó con los dinosaurios terrestres, mientras que otros creen que las aves y los dinosaurios aviares aún no se habían especializado. Es probable que crear una filogenia completa de aves resuelva esta disputa, o al menos ofrezca nuevas pruebas. El equipo del Proyecto OpenWings trabajará con un paleontólogo para integrar evidencia fósil, dice Chesser.
El proyecto pretende ser el árbol de la vida más completo hasta la fecha, y es el primero que se realiza en un grupo de animales vertebrados. Actualmente, dice Chesser, cuando las personas intentan armar un árbol para pájaros, "terminan haciendo un árbol con muchos datos faltantes", y agregan especies que no tienen datos que indiquen dónde deberían ir dadas sus taxonomías actuales, que se decidieron en base a características observacionales, no genéticas. Otro proyecto, B10k, está tratando de secuenciar "genomas de referencia" completos para todas las especies de aves, pero hasta ahora solo tiene unos 300.
Hacer genomas de referencia es una tarea gigantesca, mientras que lo que hará el Proyecto OpenWings es un poco más manejable, dice Rebecca Kimball, una bióloga evolutiva de la Universidad de Florida que colabora en el Proyecto OpenWings. También será de acceso abierto, lo que significa que los ornitólogos de todo el mundo pueden usar los resultados, que se publicarán a medida que se grafican, en lugar de en un lote al final del proyecto, para observar más profundamente las ramas específicas de la familia de las aves. árbol. Algunos grupos de aves menos entendidos "merecen más atención de la que podremos darles en este estudio a gran escala", dice Kimball.
"Individualmente, todos tenemos especies [de aves] que amamos y en las que estamos interesados", dice, pero hacer grandes preguntas significa que es imposible para los investigadores concentrarse en familias específicas de aves en el Proyecto OpenWings. Hacer que el acceso abierto a los datos signifique que el trabajo probablemente todavía se realizará, dice ella.
Wrens rufo de nuca. La División de Aves del Smithsonian alberga y mantiene la tercera colección de aves más grande del mundo, con más de 625, 000 especímenes. (NMNH / Institución Smithsonian) La secuenciación de información genética para más de 10, 000 especies totales de aves sigue siendo una tarea enorme, y algo que solo fue posible gracias a los recientes avances en análisis genético, dice Chesser. Para llevar a cabo este amplio estudio, los investigadores tendrán que concentrarse en secuencias de ADN específicas que se denominan regiones "ultraconservadas". Estas regiones de ADN son las que han sufrido los eventos de especiación anteriores, cuando nuevos tipos de aves se sentaron en nuevas ramas del árbol y ofrecen una forma de mirar hacia atrás en las relaciones genéticas.
Este proyecto no sería posible sin los cuidadosos esfuerzos de recolección y preservación de los museos, dice Chesser. Los colaboradores de OpenWings representan instituciones con vastas colecciones de especímenes de aves, incluido el Museo Field de Historia Natural, el Museo Americano de Historia Natural y el Museo Nacional de Historia Natural de la Institución Smithsonian. También incluyen colecciones de rápido crecimiento en universidades, especialmente la Universidad de Kansas y el Museo de Ciencias Naturales de la Universidad de Estudiantes de Louisiana.
Desde la década de 1980, dice Kimball, los museos han estado preservando muestras de ADN de los especímenes en sus colecciones junto con los cuerpos tratados de los mismos especímenes. Para muchas especies, aquí es de donde vendrá el material genético. En otros casos, donde se recolectaron especímenes antes de que esto se convirtiera en la norma, Cresser dice que confiarán en una parte inesperada de las aves: sus garras. La mejor manera de obtener evidencia genética de un espécimen preservado que se ha encontrado hasta ahora, dice, "es cortar un trozo de almohadillas en los dedos de los pies de las aves".
En este punto, los investigadores del proyecto todavía están descubriendo qué instituciones tienen especímenes de qué aves, dice Cresser. La mayoría de los estudios de este tipo utilizan decenas o cientos de especies, dice, como un estudio de 2015 publicado en Nature que sentó las bases al hacer un árbol de la vida para 198 especies de aves. Coordinar miles requiere un poco más de trabajo, particularmente cuando estás en un equipo que representa a 10 instituciones principales participantes.
Erich Jarvis, un neurocientífico de la Universidad Rockefeller que dirige B10K, le dijo a Elizabeth Pennisi de Science que cree que solo un enfoque de genoma completo puede generar un árbol robusto para las aves, porque cubre todo el tipo de información genética codificada en el ADN de un pájaro. . Pero otros científicos reconocieron a Pennisi que es una mejora notable en lo que los investigadores de aves tienen ahora: eso, y está totalmente financiado, lo que B10K no tiene.
"Esto muestra la eficacia y la importancia fundamental de los esfuerzos continuos de colección de museos", dice el ornitólogo evolutivo de la Universidad de Yale, Richard Prum, coautor del artículo de 2015. "Este consorcio incluye la mayoría de las colecciones de tejidos naturales más grandes del mundo", dice Prum, que no participa en el Proyecto OpenWings.
Prum agrega que ya es hora de que alguien cree una filogenia aviar completa. Con la nueva tecnología genética, es más factible que nunca, incluso si la escala no tiene precedentes, dice. Después de todo, los métodos ya existen: es solo una cuestión de poner todo junto. Este tipo de trabajo tiene el potencial de cambiar la forma en que se entienden las aves, lo que tiene implicaciones para su conservación y su historia evolutiva.
Las ideas de Darwin sobre la evolución se basaron en las características observables de sus pinzones. Pero más allá de esas características observables hay capas y capas de relaciones genéticas, y sin un conocimiento práctico de la genética, estas estaban ocultas para él. Con esta nueva tecnología, es posible ver cómo incluso las especies que se ven y actúan de manera diferente pueden estar estrechamente relacionadas. Hacer un árbol entero "hará avanzar el estudio de la filogenética", dice Chesser, pero también ayudará a la conservación de forma directa.
"Uno de los criterios utilizados con frecuencia en la planificación de la conservación es el carácter distintivo filogenético", dice, "de tal manera que las áreas que incluyen especies en sus propias ramas evolutivas distintas a menudo reciben mayor peso en la planificación de la conservación". El proyecto OpenWings mostrará cuán diferente filogenéticamente diferentes especies realmente son. "Esta información debería ser muy útil para los conservacionistas al hacer evaluaciones de qué áreas o especies priorizar", dice.
