Una investigación pone de relieve la diversidad de víboras

Científicos publican la más extensa filogenia molecular de la familia en que se encuentran las yararás y las serpientes de cascabel, y amplían el conocimiento sobre el origen y la diversificación de las especies

Por Peter Moon  |  Agência FAPESP – De las 392 especies de serpientes conocidas en Brasil, 63 son ponzoñosas o venenosas y se dividen en cuatro familias. La familia Viperidae, en la que se encuentran las llamadas víboras, está representada en el país por 30 especies de yararás, la yararacusú y también por la serpiente de cascabel.

La familia Viperidae no es exclusiva de la América del Sur. Las yararás y las serpientes de cascabel se encuentran en el grupo de serpientes ponzoñosas de mayor éxito evolutivo. Son 329 especies conocidas distribuidas por casi todos los continentes. Se cree que este grupo evolucionó en Asia y África y que posteriormente migró hacia América. Y ahora comienzan a dilucidarse interrogantes tales como el momento en que surgió este grupo y la dinámica de la diversificación que caracterizó a la propagación de estos organismos.

Un extenso estudio molecular que acaba de publicarse establece la más detallada filogenia de la familia Viperidae. Los resultados de este trabajo salieron publicados en Molecular Phylogenetics and Evolution.

La primera autora es la posdoctoranda Laura Rodrigues Vieira de Alencar, del Instituto de Biociencias (IB) de la Universidad de São Paulo (USP), en Brasil. Participan también Tiago Quental y Marcio Martins, docente del Departamento de Ecología del IB, además de Felipe Grazziotin y Hussan Zaher, del Museo de Zoología de la USP, y científicos de la Universidad de California en Los Ángeles.

“Para entender la historia evolutiva de la familia Viperidae, resultaba imprescindible obtener una filogenia más robusta y completa, tanto en términos de cantidad de especies como de genes. Al utilizar esta nueva filogenia, podríamos conocer entonces los patrones de diversificación y establecer dataciones para los eventos de divergencia entre los linajes de Viperidae”, dijo Vieira de Alencar.

Los autores utilizaron registros fósiles en combinación con datos moleculares y modelos estadísticos para estimar las fechas de eventos de separación entre las especies.

El nuevo análisis filogenético se realizó con base en datos moleculares de 263 especies, que corresponden al 79% de los miembros de la familia Viperidae. Entraron en el estudio las tres subfamilias: Viperinae (71 de las 98 especies vivientes), Crotalinae (191 de 232) y Azemiopinae (1 de 2), y todos los géneros, con excepción de uno, de esas serpientes.

También se incluyeron datos moleculares de 97 especies de otras 11 familias de serpientes. Toda esa montaña de datos se analizó a la luz de 11 marcadores genéticos situados tanto en el ADN mitocondrial como en el ADN nuclear.

“El principal reto del trabajo consistió en combinar en un mismo análisis todos los datos generados por diversos investigadores de distintas partes del mundo”, dijo Grazziotin, uno de los responsables del análisis genético.

Esa información (de secuencias de ADN) se encuentra disponible en bancos de datos online como el Genbank (mantenido por el National Center for Biotechnology Information) y el BOLD (mantenido por el International Barcode of Life).

“Fue un verdadera búsqueda del tesoro de información, en la cual intentamos utilizar únicamente datos confiables. Ése fue el principal desafío para construir la matriz molecular que sirvió de base para todos las análisis”, dijo Grazziotin.

El trabajo cuenta con el apoyo de la FAPESP y forma parte del Proyecto Temático intitulado “El origen y la evolución de las serpientes y su diversificación en la región neotropical: un abordaje multidisciplinario”, coordinado por Zaher.

Un ancestro y la diversificación

El registro fósil utilizado en el trabajo incluyó a la Haasiophis terrasanctus, que vivió en Medio Oriente hace casi 100 millones de años. La mayor de todas fue la Titanoboa cerrejonensis, una megaanaconda de 13 metros que vivió en Venezuela hace 57 millones de años. En el trabajo se emplearon también datos de especies que vivieron en la India, en Estados Unidos y en Alemania durante los períodos Eoceno y Mioceno, hace entre 55 y 23 millones de años.

“Realizamos un gran esfuerzo para datar las relaciones filogenéticas encontradas, pero mantuvimos siempre una visión conservadora, teniendo en cuenta las dudas con respecto a la posición de los fósiles utilizados en el calibrado del análisis, como así también las incertidumbres en cuanto a la propia topología del árbol”, dijo Grazziotin.

Las dataciones obtenidas tienen un margen de incertidumbre considerable. No obstante, esto no se debe a que se emplearon solamente 11 marcadores moleculares. El uso de una cantidad mayor no necesariamente mejoraría el rango de confianza de las dataciones.

“Resulta sumamente difícil saber si aumentando la cantidad de loci [el plural de locus, el lugar fijo en un cromosoma donde se ubica determinado gen o marcador genético] obtendríamos un resultado más refinado, o incluso distinto. Estudios utilizando genómica [centenas de loci] han demostrado que algunas relaciones entre los seres vivos son realmente difíciles de dilucidar, aun trabajando con el genoma casi completo de los organismos analizados”, dijo Grazziotin.

Las dataciones de la nueva filogenia sugieren que el ancestro de los vipéridos divergió de su grupo hermano hace alrededor de 64,5 millones de años, en el Paleoceno.

Esto sucedió inmediatamente después de la gran extinción del fin del Cretácico, que hace 66 millones de años eliminó al 70% de las especies de los continentes, entre ellas a los dinosaurios. Por ende, los datos sugieren que el linaje de las Viperidae desciende de una especie que logró sobrevivir a la extinción masiva.

La datación de la filogenia también indica el momento en que el ancestro de la familia Viperidae empezó a diversificarse en nuevos linajes. Fue entre el final del Paleoceno y el período Eoceno medio, hace entre 59,9 y 40,4 millones de años.

Las subfamilias Viperinae y Crotalinae surgieron entre el Mioceno medio y el Oligoceno tardío, hace entre 49,9 y 28,3 millones de años. Hasta aquel momento, la evolución de las Viperidae se circunscribía al Viejo Mundo. Fue recién con el paso del Oligoceno al Mioceno que sus primeros inmigrantes invadieron el Nuevo Mundo, hace entre 31 y 20,9 millones de años.

Cuando lo hicieron, pasaron por un momento de rápida diversificación y propagación geográfica. Una vez ocupados los principales nichos ecológicos ampliamente disponibles, el ritmo de especiación se redujo y se mantiene más bajo hasta los días actuales.

“Esperábamos observar un cambio en la dinámica de la diversificación en el momento en que surgió la subfamilia Crotalinae, la única subfamilia caracterizada por poseer las fosetas loreales, órganos termorreceptores ubicados entre los ojos y las narinas de esas serpientes”, dijo Vieira de Alencar.

Las fosetas loreales detectan variaciones de calor en el medio ambiente. Por eso ayudan a los crotalinos a encontrar presas, a huir de predadores o a hallar lugares para la termorregulación. Las serpientes son animales de sangre fría que necesitan calentarse al sol durante algunas horas por día para elevar la temperatura interna del cuerpo y aumentar así el metabolismo antes de salir a cazar, por ejemplo.

“La existencia de las fosetas les aporta a esas serpientes una ventaja adaptativa con relación a las demás subfamilias. Creíamos que el surgimiento de estos órganos habría provocado la rápida diversificación de esa subfamilia, pero no fue lo que descubrimos”, dijo Vieira de Alencar.

“En efecto, hubo un cambio en el patrón de diversificación. Pero el mismo no se produjo en el momento del surgimiento de las fosetas, sino algunos millones de años más tarde. Por lo que parece, la evolución de las fosetas no fue suficiente como para estimular la diversificación. Otros factores habrían influido también, tales como la expansión de los bosques en el este Asiático y la invasión del Nuevo Mundo, por ejemplo”, dijo la investigadora.

Quental explica que el grupo está ahora investigando de qué manera la evolución del hábito arborícola podría haber influido sobre las tasas de especiación y de diversificación morfológica en los vipéridos.

“Los resultados sugieren que la evolución del hábito arborícola resulta en una diversificación morfológica más limitada, en tanto que los linajes terrestres exhiben una mayor variación morfológica. Por otra parte, las tasas de especiación de linajes arborícolas y terrestres son similares, lo que sugiere que las limitaciones morfológicas impuestas por el hábito arborícola no tienen efectos sobre la dinámica de diversificación de especies”, dijo.

Más del 90% de los accidentes con serpientes ponzoñosas en Brasil ocurren con miembros de la familia Viperidae. El resto de los episodios ocurre con las diversas especies de la familia Elapidae, la de las serpientes de coral.

Puede leerse el artículo intitulado Diversification in vipers: Phylogenetic relationships, time of divergence and shifts in speciation rates (doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.ympev.2016.07.029), de Laura R.V. Alencar, Tiago B. Quental, Felipe G. Grazziotin, Michael L. Alfaro, Marcio Martins, Mericien Venzon y Hussan Zaher, en el siguiente enlace: sciencedirect.com/science/article/pii/S105579031630185.