SAN DIEGO– La evolución funciona durante milenios. Cambio climático se mueve mucho más rápido.
Este desajuste está acabando con algunos de los ecosistemas más vitales del planeta, desde las imponentes secuoyas de California hasta los lechos de pastos marinos a lo largo de su costa, los cuales almacenan grandes cantidades de carbono y sustentan complejas redes de vida.
Olas de calor marinas, récord de incendios forestales Y desarrollo costero llevar estos sistemas más allá de sus límites mientras cambio climáticoimpulsado por las emisiones de combustibles como el petróleo y el gas, se está acelerando. Se estima que alrededor de un millón de especies están en riesgo de extinción, la mayoría en unas pocas décadas, en gran parte debido a actividades humanas como la destrucción del hábitat, la contaminación y la sobreexplotación de los recursos naturales, según un informe de 2019 de un organismo científico intergubernamental afiliado a las Naciones Unidas.
Los científicos están trabajando para cerrar la brecha con una disciplina emergente llamada genómica de la conservación: secuenciar el modelo genético completo de un organismo para identificar individuos con rasgos adaptados para sobrevivir a sequías, enfermedades y otros extremos climáticos, y luego usar esa información para guiar la restauración.
Los arrecifes de coral se encuentran entre los primeros ecosistemas donde se utilizan estas herramientas genómicas. Las repetidas olas de calor marinas, que provocaron un blanqueamiento masivo, han arrecifes devastados global. Al secuenciar los corales y las algas que viven en su interior, los investigadores han identificado colonias que son naturalmente resistentes a temperaturas más altas y están comenzando a probar si la reproducción selectiva y el crecimiento de estos corales más resistentes pueden resistir recuperación de arrecifes.
En el sur de California, los investigadores están aplicando este enfoque a la hierba marina, un tipo de pasto marino, cuando los métodos de restauración tradicionales están fallando. La planta proporciona hábitat para peces, cangrejos y plancton, se alimenta aves migratorias y atrapa carbono y metano (dos gases de efecto invernadero que atrapan el calor) en los sedimentos costeros.
Las condiciones en las bahías de San Diego están cambiando. Las aguas se están calentando. mareas reales Las mareas más altas del año, que el cambio climático está haciendo más frecuentes y severas, agitan los sedimentos y reducen la luz que llega al fondo marino. El desarrollo envía escorrentías a las bahías, enturbiando aún más el agua.
Como resultado, los esfuerzos por replantar lo perdido fracasan aproximadamente la mitad de las veces.
“La conservación genómica se vuelve especialmente importante porque ahora mismo el clima está cambiando: una planta que solía crecer muy bien en la Bahía de San Diego, ahora en la Bahía de San Diego podría hacer demasiado calor para ella”, dijo Todd Michael, profesor de investigación en el Instituto Salk de Estudios Biológicos.
En Mission Bay, Michael y sus colegas descubrieron una pista para mejorar esas probabilidades: un pasto marino híbrido de origen natural que superó a su especie parental. La planta, un cruce entre la hierba marina de aguas poco profundas Zostera marina y la Zostera pacifica de aguas más profundas, persistió donde ambas especies parentales lucharon.
Al secuenciar su genoma, el equipo identificó genes vinculados al reloj circadiano de la planta que permanecen activos por más tiempo en condiciones de poca luz, un patrón que los científicos creen que podría ayudarla a realizar la fotosíntesis de manera más eficiente en aguas turbias.
Los resultados sugieren que la restauración podría mejorarse seleccionando o cultivando pastos marinos mejor adaptados a las condiciones futuras. Pero por ahora, este trabajo sigue siendo en gran medida experimental y aún no se ha implementado a gran escala en el campo. Los investigadores se asociaron con ecólogos del Instituto Scripps de Oceanografía para explorar cómo este conocimiento podría aplicarse a futuras restauraciones.
Las secuoyas se encuentran entre los árboles más altos y antiguos del planeta, y sus bosques almacenan más carbono por acre que cualquier otro, según un estudio de 2020 realizado por Save the Redwoods League y la Universidad Estatal de Humboldt.
Si bien estos árboles evolucionaron con frecuentes incendios de baja intensidad, las temperaturas actuales son más cálidas y más incendios forestales destructivos, combinados con la sequía, están cobrando un precio cada vez más alto. La tala ha tenido un impacto aún mayor: alrededor del 95% de las secuoyas antiguas han sido taladas, lo que ha reducido significativamente la diversidad genética.
Los científicos ya han secuenciado el genoma de la secuoya, una tarea colosal dado su tamaño, que es casi nueve veces mayor que el del genoma humano.
Sin embargo, los investigadores dicen que el trabajo no se trata sólo de restaurar lo que alguna vez fue, sino de preparar los bosques para un clima que ya no se parece al pasado.
“Cuando un organismo se adaptó a un lugar determinado en un momento determinado, es posible que ya no se adapte”, dijo David Neale, genetista forestal y distinguido profesor emérito de la Universidad de California, Davis. “La adaptación al nuevo entorno podría requerir diferentes variaciones genéticas”.
Los análisis iniciales han comenzado a vincular genes con rasgos como la tolerancia a la sequía y la adaptación a la temperatura, pero los investigadores dicen que se necesita un trabajo más riguroso para confirmar estos vínculos antes de que puedan usarse para guiar la restauración. Este trabajo se ha estancado debido a la financiación limitada.
“Puede ser útil, pero no es una solución en sí misma”, afirmó Karen Holl, distinguida profesora de estudios ambientales de la Universidad de California, Santa Cruz. “Lo que debería ser la prioridad es reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. emisiones de gases.”
Las herramientas genómicas pueden ayudar a algunas especies, especialmente las de larga vida como las secuoyas, que no pueden adaptarse lo suficientemente rápido por sí solas, pero tienen sus límites. Los ecosistemas se basan en relaciones complejas entre plantas, animales, microbios y hongos. La ingeniería o el mejoramiento de rasgos de resiliencia climática en una especie no garantiza la supervivencia de muchas otras que dependen de ella.
“¿Podemos crear genéticamente algunas especies que sean más tolerantes? Absolutamente. Pero no es un ecosistema”, dijo Holl. “No vamos a salir del cambio climático por medios técnicos. »
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