El secreto evolutivo de gorriones y golondrinas: cómo los cambios climáticos aceleraron su transformación

Los paseriformes, el grupo de aves más diverso del planeta, que incluye gorriones, jilgueros, mirlos y golondrinas, no evolucionaron de forma gradual, sino en ráfagas rápidas ligadas a grandes cambios climáticos.

Eso es lo que reveló un estudio de la Universidad de Michigan, en los Estados Unidos, publicado en la revista Nature Ecology & Evolution, con apoyo principal de Schmidt Sciences y la Fundación David and Lucile Packard.

Para llegar a esa conclusión, el equipo analizó más de 170.000 mediciones óseas de más de 15.000 especímenes de museo, distribuidos entre más de 2.000 especies. Con esos datos, reconstruyeron cerca de 45 millones de años de historia evolutiva del grupo. La mayor parte del material provino del Museo de Zoología de la propia Universidad de Michigan.

La clave fue una herramienta de inteligencia artificial llamada Skelevision, desarrollada por el laboratorio de Brian Weeks junto con el de David Fouhey, de la Universidad de Nueva York, en una colaboración de siete años.

El sistema fotografía esqueletos sobre una cuadrícula de escala común y mide 12 huesos por espécimen en apenas 45 segundos. Eso permitió digitalizar colecciones enteras que, con métodos tradicionales, habrían demandado años de trabajo.

Cada espécimen que antes requería unos 15 minutos de procesamiento manual quedó reducido a menos de un minuto con el sistema automatizado.

Jake Berv, autor principal del estudio y becario posdoctoral de la Escuela de Medio Ambiente y Sostenibilidad de U-M, desarrolló además un método estadístico propio llamado bifrost, que permite analizar el esqueleto completo de cada especie a la vez en lugar de hueso por hueso.

“El organismo entero es una morfología integrada y compleja, y cada una de sus partes está relacionada con todas las demás”, explicó. La pregunta central del modelo, según describió, es identificar la secuencia de cambios evolutivos que explica la variación que hoy puede observarse entre especies.

Berv también señaló que la teoría evolutiva predice que los nuevos grupos de animales aparecen con una diversificación explosiva, impulsada por una nueva oportunidad ecológica o por la dispersión hacia un nuevo continente.

Con el tiempo, esa oportunidad se reduce y el proceso se desacelera. “Eso es lo que predice la teoría, y eso parece ser también lo que vemos en los datos”, afirmó.

Pulsos de cambio y geografía

El análisis detectó que las ráfagas de cambio más intensas ocurrieron hace unos 35 millones de años, durante la transición entre el Eoceno y el Oligoceno, un período de enfriamiento global intenso.

Después, el ritmo se desaceleró conforme se agotaron las oportunidades adaptativas. Una segunda concentración de desaceleraciones apareció hace cerca de 15 millones de años, en coincidencia con otro evento geológico relevante.

Weeks describió el patrón general como una sucesión de aumentos grandes y poco frecuentes en las tasas de evolución, seguidos de muchas caídas menores.

“Este patrón es muy consistente con una situación en la que los linajes ocupan nuevo espacio ecológico y cambian rápido para aprovechar esa oportunidad”, señaló.

El estudio también encontró que la geografía predice la velocidad de evolución: las aves en latitudes extremas, con mayores variaciones de temperatura entre estaciones, tienden a evolucionar más rápido que las que habitan cerca del ecuador.

Para los investigadores, la coincidencia entre los patrones observados en el tiempo y en el espacio sugiere que la variación ambiental puede ser una causa directa de los cambios en la forma corporal de las aves.

Brian Weeks, profesor asociado de ciencia y manejo de ecosistemas y autor senior del trabajo, subrayó el valor de las colecciones de museo y el papel de la inteligencia artificial para expandir su uso científico.

“Se vuelve especialmente claro lo importante que es invertir en museos cuando uno piensa en la escala de un análisis como el que hicimos”, afirmó. Y agregó que es difícil imaginar lo que pensarían los primeros recolectores al saber que una computadora analizó fotografías de los especímenes que reunieron hace décadas.

Berv vinculó los resultados con el presente: ante el cambio climático actual, estudiar cómo los eventos del pasado geológico impulsaron transiciones evolutivas es, a su juicio, indispensable para entender el impacto de largo plazo de la actividad humana sobre la Tierra.

“No sabemos qué va a ocurrir en un lapso de diez años, mucho menos en uno de 10 millones”, advirtió.