Un salto adelante en el uso de testigos de sedimentos para comprender ecosistemas antiguos
Las innovadoras técnicas desarrolladas para analizar el ADN de plantas antiguas en testigos de sedimentos de lagos de la región ártica y de otros lugares del continente europeo arrojan nueva luz sobre cómo cambian los ecosistemas a lo largo del tiempo. «Los testigos de sedimentos son los “archivos” del cambio de los ecosistemas», explica la coordinadora del proyecto IceAGenT, Inger Greve Alsos, profesora de Biología en la Universidad de Tromsø - Universidad Ártica de Noruega(se abrirá en una nueva ventana) (UiT). «Tenemos el mismo tipo de datos de muchos lugares distintos, por lo que podemos distinguir entre un patrón general y un patrón específico de un lugar», afirma. «Profundizamos en nuestra comprensión de cuánto tardan los ecosistemas en establecerse y qué factores hacen que cambien con el tiempo». Se necesitan milenios, en lugar de décadas o siglos —mucho más tiempo de lo que se pensaba anteriormente— para que se establezcan ecosistemas estables y resilientes, señala, aunque encontrar núcleos que se remonten muy atrás en el tiempo es todo un reto. «Tenemos entre 50 y 60 núcleos que cubren más o menos todo el Holoceno. Tenemos muchos más que cubren parte de ello, y algunos que se remontan más atrás en el tiempo».
Comprender la interacción entre plantas y animales
Las capas de sedimentos del núcleo se datan mediante carbono 14. A continuación, se extrae el ADN en el laboratorio. El equipo mejoró los métodos de metacódigo de barras(se abrirá en una nueva ventana) de ADN para aumentar la detección tanto de mamíferos como de plantas en la misma muestra central. Las especies se identifican utilizando bibliotecas de referencia de secuenciación de ADN, como PhyloNorway(se abrirá en una nueva ventana) en la UiT. Anteriormente, los investigadores podían rastrear los cambios en las plantas mediante el análisis del polen y las poblaciones animales utilizando registros óseos. «Ahora somos más capaces de comprender la interacción entre plantas y animales, y cómo ha cambiado con el clima y el impacto humano. Eso nunca había sido posible antes», explica Alsos. El equipo ideó un innovador sistema bloqueador de ADN para reducir el «ruido» del ADN humano que puede distorsionar el análisis del ADN de los mamíferos. Se utilizó para detectar interacciones pasadas entre plantas y animales. «En el norte de Fenoescandinavia, observamos que los animales llegaron después del gran cambio en la vegetación, por lo que no fueron los causantes del mismo», añade Alsos. Eso no se sabía antes. Por el contrario, descubrieron que en los Alpes la introducción del ganado tuvo un efecto importante en la diversidad vegetal.
Patrones de migración de las plantas
El metacódigo de barras, rentable y que ahorra tiempo, proporcionó datos detallados sobre cómo respondieron las plantas a los cambios climáticos del pasado. Por ejemplo, las muestras de 10 yacimientos de la región septentrional de Fenoescandinavia mostraron la llegada de plantas y animales tras el deshielo de la capa de hielo escandinava a principios del Holoceno, hace entre 8 000 y 11 000 años. Las pautas de migración de las especies eran más complejas que un simple movimiento de sur a norte impulsado por el clima. La llegada de especies vegetales también se vio afectada por la competencia con las plantas existentes y las barreras a la dispersión, según Alsos. Algunas plantas que se encuentran actualmente en las mayores elevaciones alpinas solo llegaron durante el Holoceno, no durante el período glaciar tardío. Ello sugiere una dispersión mucho más lenta de lo que se pensaba. «Me sorprendió ver que algunas plantas adaptadas a condiciones frías no llegaron hasta muchos miles de años después de lo esperado», afirma Alsos. El método de multiplexación del metacódigo de barras permitió realizar análisis más allá del nivel de especie para determinar las rutas de dispersión de las plantas. «Descubrimos que el norte de Fenoescandinavia fue colonizado repetidamente desde diferentes poblaciones de origen, por lo que las rutas de dispersión posglaciares son más complejas de lo que sabíamos», señala Alsos.
Un sofisticado modelo de ecosistema
Se desarrolló un modelo sofisticado. Fue más allá de los modelos tradicionales basados en el clima al incorporar datos sobre interacciones entre especies, herbívoros y competencia, junto con variables climáticas, para predecir las futuras respuestas de los ecosistemas al cambio climático. Un trabajo similar se está llevando a cabo en el proyecto MEMELAND de la UiT, financiado con fondos europeos, que estudia la huella ecológica a lo largo del tiempo. El proyecto IceAGenT ha sido financiado por el Consejo Europeo de Investigación(se abrirá en una nueva ventana).