Las cícadas y los códigos
de barras genéticos


Las cícadas y los códigos
de barras genéticos
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Las cícadas son conocidas como fósiles vivientes, debido a que los registros paleobotánicos de este grupo de gimnospermas (plantas con semilla que no producen flores) ubica su origen en la era geológica Paleozoica, hace aproximadamente 350 millones de años.
     Los fósiles de las cícadas dan cuenta de la similitud que las especies actuales del grupo mantienen con respecto a sus ancestros de la era Mesozoica. Además, durante el periodo Jurásico-Cretácico fueron muy abundantes y se infiere que los dinosaurios pudieron haber sido sus dispersores naturales.
     Sin embargo, gracias al uso de técnicas bioinformáticas de análisis de secuencias moleculares (ADN), estudios recientes de datación molecular proponen que las especies contemporáneas, en términos evolutivos, son resultado de un proceso de diversificación que se estima en, aproximadamente, 12 millones de años.I Esto significaría que las poblaciones de las especies hasta hoy conocidas son muy recientes, con respecto a las que habitaban el planeta en tiempos mesozoicos.

Las cícadas antiguas fueron testigos de grandes acontecimientos que han marcado la historia de la vida en la Tierra, por ejemplo, la extinción masiva del Triásico-Jurásico, que significó el fin de la era de los grandes saurios; en contraste, durante la era moderna, ellas han sobrevivido a severos cambios ambientales provocados por humanos; entre los cuales podemos mencionar la destrucción o modificación de los ecosistemas debido a la tala de árboles, las prácticas de ganadería y agricultura, así como el saqueo de las poblaciones naturales actuales y su tráfico con fines comerciales. Por todos estos factores, la totalidad de las cícadas en el ámbito mundial está protegida por leyes nacionales como la Norma Oficial Mexicana (NOM-059-SEMARNAT-2010), así como por otros convenios y documentos internacionales, entre los que se encuentra la Lista Roja de la Unión Internacional de Conservación de la Naturaleza (IUCN) y la Convención sobre Comercio Internacional de Especies Amenazadas de Fauna y Flora Silvestres (CITES).

Desde el punto de vista biológico, el interés en el estudio y conservación de las cícadas radica en varios aspectos. El primero —y quizá el de mayor atracción— es su pertenencia a un linaje ancestral de espermatofitas (plantas con semillas). En función de tal ubicación filogenética, la investigación botánica de las cícadas podría proporcionar claves sobre el origen evolutivo de la semilla y la diversificación del grupo de plantas actualmente dominantes en la Tierra: las angiospermas (las plantas con flores). Un aspecto más justifica el análisis científico de las cícadas y se relaciona con su rareza; aspecto que depende directamente de su escasez y presencia en lugares poco accesibles, a manera de relictos. Las reducidas distribuciones geográficas que suelen tener las cícadas dan como resultado el endemismo de la mayoría de sus especies.
     Morfológicamente, las cícadas poseen tres tipos de hojas, entre las que destacan —por su textura y colores— las nomófilas, especializadas en la fotosíntesis, cuyas cualidades son altamente cotizadas en el mercado de la horticultura y el coleccionismo botánico (figura 1). Por otra parte, las cícadas son dioicas, lo cual significa que sus estructuras reproductivas —microstróbilos y megastróbilos— se presentan en plantas separadas. La correspondiente diferenciación entre hembras y machos se relaciona con las fascinantes características de su sistema de polinización (figura 2).
     En efecto, la biología reproductiva de las cícadas es un tema particularmente atractivo. En general, la polinización requiere la intervención de vectores externos, entre los que sobresalen los coleópteros (escarabajos, catarinas) de las familias Curculionidae (gorgojos, picudos…) y Languriidae (abejas, mariposas). En la polinización entomófila, estos insectos se encargan de mover los gametos masculinos —el polen— hacia la planta femenina. Este paso asegura la fecundación de los óvulos, los cuales germinarán dando inicio al establecimiento de un nuevo individuo portador de la información genética de sus ancestros. 
     El ciclo de vida de estos polinizadores está vinculado a las estructuras reproductivas de las cícadas, ya que pasan por el interior de los conos masculinos gran parte de su vida, en donde se alimentan y reproducen. Al terminar la vida útil de las estructuras reproductivas, los coleópteros polinizadores entran en diapausa (reposo) hasta el siguiente evento de producción de conos (conificación); proceso que es sincrónico, de manera que cuando se presenta el periodo de receptividad de la hembra los insectos son atraídos por el cambio de temperatura y fragancias que emanan del cono femenino. En general, esta simbiosis insecto-cícada ha marcado la historia evolutiva de estos organismos, por lo que representa un evento extraordinario y único en las gimnospermas.
     En función de condiciones biológicas como las anteriormente descritas, algunas organizaciones internacionales dentro de la comunidad científica global han planteado la necesidad de su conservación, ya que todas las especies están bajo alguna categoría de riesgo de extinción; sin embargo, aún falta realizar estudios taxonómicos, morfológicos y biogeográficos —entre otros— para comprender los procesos evolutivos responsables del origen de su diversidad, y que a su vez proporcionarían información útil para el planteamiento de programas de manejo y conservación sustentable.

Actualmente, 350 especies de cícadas son conocidas en el ámbito mundial, las cuales se encuentran distribuidas entre los trópicos y subtrópicos. México posee 17% de la diversidad de cícadas (60 especies) a nivel mundial, por lo que ocupa el segundo lugar, únicamente, después de Australia. Del total de especies distribuidas en México, 89% son endémicas, razón por la cual México ha sido propuesto como un importante centro de diversidad en el Neotrópico y en el mundo. 


     En México existen tres géneros de cícadas: Dioon Lindl., Zamia L., y Ceratozamia Brongn. El primero de estos taxones (subdivisiones; es decir, grupos de organismos que están emparentados) presenta un patrón de endemismo marcado: de las 15 especies hasta ahora registradas en este género, 14 son únicas y sólo una es endémica de otro país (Honduras). Con respecto a Zamia, de las 17 especies distribuidas en México, 13 son endémicas. Finalmente, Ceratozamia posee 29 especies, de las cuales 27 representan endemismos (figuras 1 y 2). En los estados de la República, Chiapas ocupa el primer lugar en diversidad con 19 especies de, al menos, uno de los tres géneros mencionados. A Chiapas le siguen el estado de Oaxaca, con 17 especies, y Veracruz, con 15 taxones.II

Formalmente, la aproximación biológica conocida como ‘DNA barcoding’ —frase que podemos traducir, de manera aproximada, como ‘códigos de barras de ADN’ o ‘códigos de barras genéticos’— ha sido definida como “un nuevo sistema diseñado para proveer identificaciones rápidas de especies, precisas y automatizadas, mediante el uso de regiones génicas cortas y estandarizadas, usadas como etiquetas internas de especies”.IIIEn la actualidad, esta combinación de taxonomía e informática se ha convertido en un proyecto científico de escala internacional (ejemplo: http://www.barcodeoflife.org). Dicha iniciativa pretende establecer criterios objetivos para la identificación de especies, tarea que no sólo tendría el potencial de hacer avanzar enormemente la taxonomía y la sistemática básica* de los organismos descritos y aún por describirse, sino también las actividades propias de la biología de la conservación.

     En el contexto de los estudios científicos sobre diversidad biológica, la investigación sobre códigos de barras genéticos representa un área de rápido progreso, al ser eje principal de articulación de esfuerzos internacionales orientados a llevar, hasta su máximo grado posible, la tarea de establecer un inventario de la totalidad de especies existentes en el planeta. Por ello no sorprende que su importancia científica esté vinculada, primordialmente, a las actividades propias de la taxonomía alfa; es decir, con el descubrimiento de especies nuevas, algunas de las cuales pudieran haber pasado desapercibidas durante las prácticas tradicionales de taxónomos y biólogos evolutivos.IV
     Por su orientación —fundamentalmente taxonómica y sistemática—1, muchos trabajos sobre códigos de barras genéticos se han centrado en el estudio de grupos distribuidos en regiones del planeta con mayores índices de diversidad biológica. En este sentido sobresale la abundancia de casos de descubrimiento de especies crípticas o criptoespecies —es decir, entidades biológicas no reconocidas previamente en el nivel de especie con base en características morfológicas— en estudios sobre grupos taxonómicos de distribución tropical. En esta categoría entra un número muy alto de especies vegetales; en particular, aquellas con interés comercial o de conservación, como es el caso de orquídeas, cactus y las mismas cícadas, entre otras.
     Nosotros consideramos que el DNA barcoding tiene un claro potencial de beneficio para la biología de la conservación, lo que incluye aspectos de esta disciplina ligados directamente con agencias gubernamentales, cuyas responsabilidades involucran el monitoreo de plagas, especies invasivas, seguridad alimentaria y otros aspectos relacionados con dichas instancias. Al respecto, en el Instituto de Investigaciones Biológicas, de la Universidad Veracruzana (UV), actualmente, se da continuidad al proyecto sobre códigos de barras genéticos de las especies de cícadas en México y el Neotrópico. Los resultados —ya publicados en algunos estudios previos—V, VI, VII  derivan de proyectos apenas realizados en esta década, varios de los cuales han sido generosamente apoyados financieramente por la Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (Conabio) y por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt).
     Entre nuestros proyectos científicos más recientes con sede en la UV se encuentra la descripción de la nueva especie Ceratozamia subroseophylla, así como el descubrimiento de diversidad críptica entre las cícadas C. zoquorum y C. santillanii, para las cuales fue de gran importancia determinar caracteres diagnósticos de ADN y su consecuente cotejo con información morfológica y biogeográfica, de acuerdo con los principios de la taxonomía integrativa. VIII, IX
     Consideramos que la continuación de estos trabajos de investigación nos permitirá, en un futuro cercano, constituir una robusta biblioteca de códigos de barras genéticos en el ámbito nacional, en interacción con esfuerzos internacionales relevantes (http://www.boldsystems.org/), así como avanzar aún más en nuestra contribución a las políticas de conservación para las cícadas veracruzanas, mexicanas y del Neotrópico.

Lilí Martínez-Domínguez

Es licenciada en biología y maestra en ecología tropical. Su trabajo se centra en la botánica, su grupo de interés es el Orden Cycadales, particularmente el género Ceratozamia, en el área de taxonomía, sistemática y conservación. lilimartinezd@gmail.com.

Fernando Nicolalde Morejón

Es doctor en ciencias y miembro del Sistema Nacional de Investigadores (Nivel I). Actualmente es investigador titular en el Instituto de Investigaciones Biológicas de la Universidad Veracruzana. Su trabajo se centra en la taxonomía, sistemática y conservación del orden Cycadales en el Neotrópico. enicolalde@uv.mx.

Francisco Vergara Silva

Es doctor en ciencias y miembro del Sistema Nacional de Investigadores (Nivel I). Ha realizado estudios de sistemática y biología evolutiva en diversos grupos de plantas mexicanas. Desde el Instituto de Biología de la UNAM se especializa en historia, filosofía y estudios sociales de la biología y la antropología, en contextos locales y globales. fvs@ib.unam.mx.

Dennis Wm. Stevenson

Es investigador en el Jardín Botánico de Nueva York y profesor adjunto en Columbia University, Cornell University, CUNY, New York University y Yale University. Además, es especialista de cícadas a nivel mundial. dws@nybg.org.

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