Cómo evolucionaron las especies para adaptarse a los climas extremos de la Edad de Hielo

Mucho antes de que el ser humano pisara el Ártico, los mamuts y otros animales ya estaban escribiendo su historia de supervivencia en el hielo. Ahora, un estudio internacional liderado por la Universidad de Bournemouth arroja nueva luz sobre cómo evolucionaron estas especies para resistir las duras condiciones de la Edad de Hielo.

Un equipo de paleontólogos y paleogenetistas analizó evidencias fósiles y de ADN antiguo para determinar la naturaleza y el momento de los cambios en animales y plantas del hemisferio norte, según informó la Universidad de Bournemouth.

Los investigadores demostraron que los animales adaptados al frío comenzaron a evolucionar hace 2,6 millones de años, cuando el hielo permanente en los polos se volvió más predominante, según consta en el estudio publicado en la revista Trends in Ecology and Evolution.

Tras este evento, siguió un período en que las capas de hielo continental se expandieron y contrajeron, y hace aproximadamente 700.000 años los períodos fríos duplicaron su duración. Fue entonces cuando evolucionaron muchas de las especies actuales adaptadas al frío, así como otras ya extintas como los mamuts.

“Las especies adaptadas al frío se encuentran entre los animales y plantas más vulnerables al cambio climático actual. Por eso, entender cómo evolucionaron las especies en el pasado es esencial para comprender los riesgos que enfrentan las especies en peligro hoy”, explicó John Stewart, profesor de Paleoecología en la Universidad de Bournemouth, quien lideró el estudio.

Durante su investigación, el equipo comparó las evidencias de evolución en plantas y escarabajos con las de mamíferos, y sugirió que las ideas sobre la evolución más temprana de algunos organismos en las regiones polares necesitan ser comprobadas. Esto significa que la forma en que se ensamblaron las ecologías árticas modernas debe resolverse, ya que no está claro cuándo y cómo llegaron a coexistir los animales y plantas que viven allí.

Fases de la evolución y ejemplos emblemáticos

El estudio encontró evidencia de presencia temprana de lemmings verdaderos y renos en el Ártico, donde podrían haber evolucionado a medida que los climas se enfriaban en el período del Pleistoceno temprano, entre uno y dos millones de años atrás. El oso polar y el zorro ártico, por otro lado, podrían haberse unido a ellos más recientemente, en los últimos 700.000 años, colonizando desde el sur. Algunas especies de la Edad de Hielo adaptadas al frío, como el rinoceronte lanudo, son diferentes y podrían haber evolucionado en las praderas esteparias del sur, con los primeros registros en la meseta tibetana.

“Este es el primer esfuerzo concertado para comparar la evolución de animales y plantas adaptados al frío desde que aparecieron los métodos modernos de paleogenética”, señaló el profesor Stewart. “Ahora podemos construir sobre estos hallazgos para entender más sobre cómo evolucionaron más especies adaptadas al frío y cómo surgieron las ecologías árticas en el pasado, y usar esto para ayudar a los esfuerzos de conservación en el futuro”, concluyó.

Hipótesis sobre el origen de las especies adaptadas al frío

El estudio revisa tres hipótesis principales sobre el origen de las especies adaptadas al frío, que no son excluyentes y pueden haber actuado en simultáneo según el grupo y las circunstancias biogeográficas:

1. “Out of the temperate zone (Fuera de la zona templada)”: propone que especies templadas expandieron su rango hacia el norte durante periodos interglaciales y, al quedar expuestas a climas fríos, desarrollaron adaptaciones específicas. Ejemplos de este proceso incluyen el oso polar, que se separó del pardo durante el Pleistoceno Medio, y el mamut lanudo, que habría evolucionado a partir de poblaciones aisladas en las praderas frías de Beringia.

2. “Evolving in situ (Evolucionando in situ)”: sostiene que algunas especies evolucionaron directamente en el Ártico a medida que el clima global se enfriaba tras el Plioceno tardío. El reno, el buey almizclero y el zorro ártico son algunos de los que habrían surgido en la tundra ártica, según registros fósiles y genéticos.

3. “Montane preadaptation (Preadaptación montañosa)”: plantea que ciertas especies adquirieron adaptaciones al frío en regiones montañosas de gran altitud al sur del Ártico durante el Cenozoico, para luego expandirse hacia latitudes más septentrionales cuando el clima se volvió más frío. Esta hipótesis se ha aplicado tanto a plantas como a animales, como el rinoceronte lanudo y el zorro ártico, cuyos ancestros se habrían adaptado inicialmente en la meseta tibetana o el Himalaya.

Métodos: fósiles y paleogenética para descifrar la evolución

La investigación se apoyó en el análisis comparativo de fósiles y ADN antiguo (paleogenética), lo que permitió precisar con mayor exactitud las fechas y modos de evolución de las especies adaptadas al frío. El uso de técnicas paleogenéticas ha revolucionado la paleontología de mamíferos, proporcionando una precisión taxonómica y temporal antes inalcanzable.

Según el estudio, el análisis de ADN antiguo ha permitido identificar especies crípticas, como los homínidos denisovanos en Siberia, y confirmar relaciones filogenéticas inesperadas, como la del ancestro del buey almizclero, Praeovibos, cuyo ADN mitocondrial se encuentra dentro de la diversidad de la especie moderna Ovibos.

Además, la paleogenética ha facilitado la identificación de poblaciones subespecíficas que no eran evidentes en la morfología fósil, algunas de las cuales se extinguieron en el Pleistoceno tardío, como ciertas poblaciones de buey almizclero y lemmings. El estudio destaca que la divergencia genética entre el mamut lanudo y el elefante asiático, su pariente vivo más cercano, se estima en unos 2,5 millones de años, aunque el registro fósil sugiere una separación más antigua, de hasta 5 millones de años.

En el caso del oso polar, la divergencia con el oso pardo se sitúa en el Pleistoceno Medio, aunque los datos genéticos indican que hubo eventos recurrentes de hibridación entre ambas especies, impulsados por los cambios climáticos y de distribución. Para el zorro ártico, sus parientes más cercanos son especies de zorros que habitan al sur del Ártico en Norteamérica, y aunque no se dispone de una estimación molecular precisa, los datos sugieren una separación durante el Pleistoceno Medio o algo antes.

Vertebrados, plantas y escarabajos: cuáles son los ritmos y modos evolutivos

El trabajo coordinado por Stewart y sus colegas también comparó la evolución de vertebrados con la de plantas y escarabajos adaptados al frío. Tradicionalmente, se ha considerado que estos muestran una mayor dinámica evolutiva, mientras que las plantas y los escarabajos han permanecido más estables desde el Plioceno. Sin embargo, el estudio sugiere que esta diferencia podría estar sobrestimada debido a la dependencia de la morfología fósil para detectar cambios en plantas y escarabajos.

En el caso de las plantas, la mayoría de las especies vasculares árticas también se encuentran en regiones más al sur, con solo un 5% de endemismo en el Ártico. La flora ártica se caracteriza por altos niveles de poliploidía, amplias distribuciones y una elevada capacidad de reproducción asexual. Los datos genéticos y fósiles indican que la diversificación y dispersión de plantas hacia el Ártico se aceleró hace unos 2,6 millones de años y alcanzó su máximo entre 1 y 0,7 millones de años atrás, en paralelo a los vertebrados.

En cuanto a los escarabajos, la evidencia fósil apunta a una estabilidad taxonómica y ecológica desde el Plioceno, aunque algunos estudios recientes basados en ADN antiguo sugieren que podrían haber experimentado más cambios de los que se pensaba. El estudio destaca que la paleogenética permitirá en el futuro medir directamente las tasas evolutivas de plantas y escarabajos, lo que podría modificar la visión actual sobre su supuesta “estasis evolutiva”.

“Las especies adaptadas al frío están entre los animales y plantas más vulnerables al cambio climático en curso. Por eso, entender cómo evolucionaron en el pasado es esencial para comprender los riesgos que enfrentan las especies en peligro hoy”, aseguró John Stewart sobre el impacto futuro del estudio. Además, los hallazgos sobre la formación de las ecologías árticas modernas ofrecen herramientas para orientar estrategias de conservación más eficaces.