otro estudio sobre mamuts

Otro artículo muy interesante.

Out of America: Ancient DNA Evidence for a New World Origin of Late Quaternary Woolly Mammoths.
Current biology, Volumen 18, 9 septiembre 2008, Pp1320-1326

Regis Debruyne, Genevieve Chu, Christine E. King, Kirsti Bos, Melanie Kuch, arsten Schwarz, Paul Szpak, Darren R. , Paul Matheus, Grant Zazula, Dale Guthrie, Duane Froese, Bernard Buigues,Christian de Marliave, Clare Flemming, Debi Poinar, Daniel Fisher, John Southon, Alexei N. Tikhonov, Ross D.E. MacPhee and Hendrik N. Poinar.

Summary

Although the iconic mammoth of the Late Pleistocene, the woolly mammoth (Mammuthus primigenius), has traditionally been regarded as the end point of a single anagenetically evolving lineage, recent paleontological and molecular studies have shown that successive allopatric speciation events must have occurred within Pleistocene Mammuthus in Asia, with subsequent expansion and hybridization between nominal taxa. However, the role of North American mammoth populations in these events has not been adequately explored from an ancient-DNA standpoint. To undertake this task, we analyzed mtDNA from a large data set consisting of mammoth samples from across Holarctica (n = 160) and representing most of radiocarbon time. Our evidence shows that, during the terminal Pleistocene, haplotypes originating in and characteristic of New World populations replaced or succeeded those endemic to Asia and western Beringia. Also, during the Last Glacial Maximum, mammoth populations do not appear to have suffered an overall decline in diversity, despite differing responses on either side of the Bering land bridge. In summary, the ‘‘Out of- America’’ hypothesis holds that the dispersal of North American woolly mammoths into other parts of Holarctica created major phylogeographic structuring within Mammuthus primigenius populations, shaping the last phase of their evolutionary history before their demise.

Un resumen de mi trabajo

Utilizando como punto de partida el análisis estadístico de Vrba y Degusta (Vrba, E. S. & Degusta, D. 2004) estoy realizando; o por lo menos intentando; un estudio de la evolución poblacional de de una sola especie; Mammuthus primigenius; tanto en Eurasia como en Norteamérica. Se trata de un proboscideo de la familia elephantidae que dentro del género Mammuthus es uno de los grandes representantes de la fauna fría pleistocena. Habita la fría estepa del hemisferio norte desde finales del Pleistoceno medio (300 Ka) extinguiéndose finalmente en el Holoceno, momento al que pertenecen los restos fósiles localizados en la isla de Wrangel , con una cronología de 3.7 ka. Barajándose como causas de su extinción hipótesis que combinan factores climáticos y antrópicos (Nogues bravo et al, 2008)

Para este análisis partimos de los datos de los datos proporcionados por las bases de datos Faunmap y Now database, que nos aportan todos los registros de Mammuthus primigenius para Eurasia y Norteamérica, concretando la localización de los restos por paises, y aportando para cada registro la edad máxima y mínima de la unidad en la que aparece.

En el caso de Eurasia contamos con un total de 98 registros para 16 localizaciones.

Referencias:

Nogués-Bravo, D., Rodríguez, J., Hortal, J., Batra, P. & Araújo, M.B. 2008. Climate change, humans, and the extinction of the mammoth. PLoS Biol 6(4): e 79

*El estudio que se realiza en este artículo sobre la extinción del mamut es interesante y mi idea es intentar comparar las categorías de supervivencia con este análisis climático.

Los autores del trabajo han modelizado el nicho climático en el que vivieron los mamuts en diferentes periodos del pasado (hace42.000 años, hace 30.000 años y hace 21.000 años).

Sus modelos relacionan la distribución de los mamuts en esos periodos (conocida por los restos fósiles quepreviamente habían sido datados por otros grupos de investigación) con mapas de simulaciones climáticas en las que se cuantifican las temperaturas más frías y las más cálidas, así como la precipitaciones. Una vez conocidas las características climáticas en las que vivió el mamut, se proyectaron simultáneamente esas condiciones hacia el momento en el que se extinguió este mamífero (hace unos 3.500 años) y a un periodo con un clima similar en el que el mamut, sin embargo, sobrevivió (hace 126.000 años).

Estos modelos han permitido conocer las áreas de la Tierra en que se encontraban los hábitats favorables para la supervivencia del mamut y muestran que en ambos momentos de la Historia el hábitat del mamut desapareció casi por completo. Hace 126.000 años, las condiciones climáticas más óptimas para el mamut se daban en una superficie aproximada de 0,3 millones de km2. Hace 21.000 años, la superficie aproximada era de 3,7 millones de km2 y hace 6.000 años esa área se había reducido drásticamente hasta 0,8 millones de km2.

Análisis Vrba

El método utilizado por Vrba (Vrba, E. S. , Degusta, D. 2004) para realizar este estudio es estadístico.
Como punto de partida toma una base de datos propia (E. S. Vrba, 2000), teniendo en cuenta el factor tiempo ( siete intervalos de 0.5 M.a) y el número de registros para cada intervalo (Sr). Por ejemplo sr=1 significa una distribución observada en una sola localidad.
Partiendo del número total de registros (2058) y del número total de especies (259), obtiene el promedio para cada intervalo, de tal manera que puede comparar la variación de este promedio desde el intervalo de aparición f hasta el último intervalo.
Se concluye que el número promedio de registros aumenta claramente desde el primer intervalo de aparición (1.9), hasta el segundo intervalo (3.2), mientras que desde el intervalo 2 hasta el intervalo 7 se da una ciertahomogeneidad o equilibrio. Para confirmar la bondad del ajuste de datos a su modelo teórico utiliza el test de Chi-cuadrado, que demuestra lo esperado.
De esta manera demuestra que las especies comienzan con un pequeño tamaño y aumentan progresivamente hasta alcanzar un equilibrio.



Como modelo me parece bien, pero igual debemos preguntarnos si realmente el registro fósil sirve para realizar este tipo de análisis de forma objetiva.

-Por un lado debemos tener en cuenta la cantidad de registro conocido( que varía según las especies, las zonas y la cronología)
-También debemos tener en cuenta el sesgo tafonómico.

* Recomiendo leer el artículo.


Referencias:

Vrba, E. S. 2000: Mayor features of neogene mammalian evolution in Africa. Caenozoic geology of southern Africa, pp 277-304

Vrba, E. S. , Degusta, D. 2004: Do especies populations really start samall? New perspectives from the Late Neogene fossil recor of African mammals. Phil. trans. R. Soc. Lond. 359, pp 285-293

TOMANDO CONTACTO CON EL TEMA

EL DEBATE SOBRE LA EVOLUCIÓN SIGUE ABIERTO

La evolución es la teoría sobre el origen de las especies más aceptada por la comunidad científica, aunque sus mecanismos concretos están aún por descubrir y en debate constante. Los nuevos descubrimientos en los distintos campos de la biología y la paleontología hacen que esta misión sea posible.

Cuando Charles Darwin publicó su libro “El origen de las especies” en 1859 todavía no tenía los medios para dar pruebas consistentes sobre los mecanismos concretos de la evolución, aunque sí para enunciar una teoría que sería la base de la biología moderna.
El mecanismo principal de la evolución del que Darwin hablaba en su obra era el de la competencia o “la supervivencia del mejor adaptado”, que se basa en el hecho de que cuando dos organismos entran en competición por un recurso sólo sobrevivirá el más fuerte transmitiendo así su información genética a sus descendientes. Poco a poco estos cambios se acumularán hasta dar lugar a la especiación o formación de una nueva especie.

Sin embargo ya desde hace tiempo muchos naturalistas y científicos observaron ciertas relaciones entre los cambios en el ambiente físico y el fenómeno de especiación. Gulick, naturalista del S. XIX, observó que a los dos lados separados por las coladas de lava en las islas volcánicas del archipiélago Hawaiano las condiciones ambientales eran muy similares y, sin embargo, los taxones hermanos divergían considerablemente en muchos de sus caracteres. Así dedujo que la especiación no podía ser explicada únicamente por “la supervivencia del más apto”, si no que tenían que estar implicados también factores de otra índole como geográficos, ambientales... (Gulick 1872, 1905). De hecho la polaridad entre competición y vicarianza ha estado siempre presente en el debate sobre la evolución.
Numerosos artículos y autores discuten diversas implicaciones biogeográficas, genéticas, reproductivas, comportamentales y paleontológicas de éstos dos modelos (Mayr, 1963, 1982; Paterson, 1981, 1982, 1985; Lande, 1979; Futuyma & Mayer, 1980; Tempelton, 1981, 1989; Carson, 1982; Butlin, 1989; y Vrba, 1985, 1995; Hdez Fdez 2005).

Entenderemos especiación como el proceso de divergencia fenotípica y genotípica mediante el cual una subparte de la especie parental desarrolla un nuevo sistema de fertilización incompatible con el de la especie parental.

En uno de los trabajos de Vrba (E.S. Vrba and D. DeGusta 2004) se plantea una pregunta que tiene diversas implicaciones teóricas: ¿Soporta la evidencia fósil la teoría de que la mayoría de las especies de grandes mamíferos empiezan como pequeñas poblaciones? Y si esto es así, ¿cuánto dura el intervalo de tiempo de crecimiento de estas especies hasta que se estabilizan y alcanzan su tamaño definitivo?
Las implicaciones teóricas de esta pregunta son:

- Si la especiación se da normalmente en pequeñas poblaciones entonces hay un papel predominante de la separación de lo que antes era un área geográfica de distribución continua de la especie (vicarianza). Las causas principales de esa separación son cambios físicos en la superficie terrestre (aunque también puede haber otras causas menos comunes como la colonización de un nuevo medio).
- Si es cierto que los cambios físicos tienen un papel fundamental en la especiación, entonces las regularidades de los cambios en el medio físico deberían corresponderse con las regularidades en la evolución biótica, lo que podría dar lugar a consistentes patrones macroevolutivos de los linajes en relación con los cambios ambientales.
- Esto implicaría unos vínculos más importantes entre la dinámica física y biótica que los tradicionalmente reconocidos. Así mismo esto podría implicar que la causa principal de la evolución no estaría restringida sólo al nivel de la interacción entre organismos y selección dentro de las poblaciones.

Sobre ésta hipótesis de partida trabajaron Vrba y DeGusta en 2004, intentando responder con el registro fósil a la pregunta de si las nuevas especies comienzan como pequeñas poblaciones, y sobre esa misma hipótesis trabajaremos en el grupo teórico de paleontología de vertebrados, intentando encontrar datos en el registro fósil de la Península Ibérica que aporten nuevos datos para responder a esa pregunta.

Referencias:

- Butlin, R. 1989 Reinforcement of premating isolation. Speciation and its consequences (ed. D. Otte & J. A. Endler), pp. 158-179. Sunderland, MA: Sinauer
- Carson, H. L. 1982 Speciation as a major reorganization of polygenic balances. Mechanisms of speciation (ed. C. Barigozzi), pp. 411-433. New York: Alan R. Liss
- Futuyama, D. J. & Mayer, G. C. 1980 Non-allopatric speciation in animals. Syst. Zool. 29, 223-227

- Gulick, J.T. 1872 On the variation of especies as related to their geographical distribution, illustrated by the Achatinellidae. Nature 6, 222-224

- Gulick, J.T. 1905 Evolution, radical and habitudinal. Publication no. 25. Washington, DC: Carnegie Institution of Washington
- Hernandez Fernandez, M. & Vrba, E. S. 2005 Macroevolutionary processes and biomic specialization: testing the resource-use hypothesis. Evolutionary Ecology. 19, 199-219
- Lande, R. 1979 Effective deme sizes during long term evolution estimated from rates of chromosomal rearrangement. Evolution 33, 234-251

- Mayr, E. 1963 Animal species and evolution. Cambridge MA: Harvard University Press

- Mayr, E. 1982 Processes of speciation in animals. Mechanisms of speciation (ed. C. Barigozzi), pp. 1-19. New York: Alan R. Liss

- Paterson, H. E. H. 1981 The continuing search for the unknown and the unknowable: a critique of contemporary ideas on speciation. S. Arf. J. Sci. 77, 113-119

- Paterson, H. E. H. 1982 Perspective on speciation by reinforcement. S. Arf. J. Sci. 78, 53-57

- Paterson, H. E. H. 1985 The recognition concept of species. Species and speciation ( ed. E. S. Vrba), pp.21-23. Pretoria South Africa: Transvaal Musum Monographs No. 4

- Tempelton, A. R. 1981 Mechanisms of speciation: a population genetic approach. A. Rev. Ecol. Syst. 12, 23-48

- Tempelton, A. R. 1989 The meaning of species and speciation: a genetic perspective. Speciation and its consequences (ed. D. Otte & J. A. Endler), pp. 3-27. Sunderland, MA: Sinauer

- Vrba, E. S. 1985 Environment and evolution: alternative causes of the temporal distribution of evolutionary events. S. Afr. J. Sci. 81, 229-236

- Vrba, E. S. 1995 Species as habitat specific, complex systems. The reocgnition of species: speciation and the recognition concept (ed. J. C. Masters, D. M. Lambert & H. G. Spencer), pp. 3-44. Baltimore, MD: JhonsHopkins University Press

- Vrba, E. S. & DeGusta, D. 2004 Do species population really start small? New perspectives from the Late Neogene fossil record of African mammals. Phil. Trans. R. Soc. Lond. 359, 285-293