La botánica digital está transformando lo que podemos exigir a las colecciones antiguas. Los especímenes de herbario, que antes se utilizaban principalmente para la taxonomía y la identificación, ahora ayudan a los investigadores a estudiar la evolución, la distribución de las especies, el cambio ambiental y las prioridades de conservación a escala global.

Para explorar ese cambio, Botany One entrevistó a Dr. Barnabas Daru, Profesor asistente de biología en la Universidad de Stanford en California.Estudió botánica en Johannesburgo y fue investigador postdoctoral en la Universidad de Harvard, donde trabajó en nuevos usos de especímenes de herbario para la comprensión de la ecología y la evolución de las plantas en el Antropoceno. En su investigación actual, Daru examina el papel de la filogenia para comprender la distribución de las especies, la conservación de comunidades únicas y la comprensión de los cambios en la distribución durante el Antropoceno. Esta entrevista ha sido editada para mayor claridad y brevedad.

¿Qué te hizo interesarte por las plantas?

Nunca planeé estudiar botánica. Sucedió casi por casualidad. Estaba en un curso de campo, llamado viaje de campo de la Asociación de Biología Tropical en Uganda, a un lugar llamado Parque Nacional KibaleLa idea era que los jóvenes estudiantes universitarios o aquellos que están a punto de terminar sus estudios de pregrado obtuvieran experiencia de campo y también que probaran algo nuevo que nunca antes habían hecho. Me especialicé en zoología, estudiando principalmente insectos, así que quería hacer algo que fuera un poco diferente a la zoología. Pasamos un mes entero en el campo haciendo investigación y aprendiendo de diferentes profesores. Experimenté con polinizadores que visitaban una especie invasora de planta llamada Lantana camaraA partir de ahí, me interesó observar a todas esas abejas, mariposas y moscas visitando la planta de tantas maneras diferentes, especialmente en comparación con cómo visitaban otras plantas nativas. Eso despertó mi interés en cuánto contribuía una especie a proporcionar alimento a estos animales. A partir de ahí, quise saber más sobre botánica, y así terminé haciendo mi maestría y doctorado en botánica.

¿Qué le motivó a dedicarse a su actual área de investigación?

Mi doctorado Se especializaba en botánica aplicada, biogeografía y biología evolutiva, centrándose en métodos y técnicas más biogeográficas, evolutivas y ecológicas. Luego surgió una oportunidad de beca postdoctoral en Herbario de la Universidad de Harvard, para centrarse en la utilización de colecciones para la ecología y la biología evolutiva. Propuse tres objetivos: examinar los riesgos de extinción, las interacciones microbianas con las plantas y, luego, el tercero fue examinar el comportamiento o la sesgos de los datos de herbarioCuando comencé mi puesto de profesor, tuve que averiguar en qué iban a trabajar las personas de mi laboratorio en términos de investigación y preguntas. Eso me llevó a escribir algunos artículos y luego a establecer un proyecto, analizando datos de herbario de pastos marinos, por ejemploLuego, finalmente, pasé a mi nuevo puesto aquí, como docente en Stanford, donde terminé escribiendo algunos artículos de revisión sobre mi búsqueda para comprender realmente lo que sucede en ese ámbito [de cómo sacar el máximo provecho de los datos de herbario].

¿Qué es lo que más te gusta de trabajar con colecciones botánicas/de herbario?

Creo que se trata simplemente de la posibilidad de volver [al campo]. Para mí, se trata de seguir las rutas donde se tomaron las muestras de las plantas y luego recolectarlas. Solo pensar en este lugar donde estoy parado, es posible que alguien hace 100 años estuviera aquí y recolectara la misma planta. Y también creer que en algún momento del futuro, dentro de 100 o 200 años, algún estudiante también estará aquí y dirá lo mismo. Trabajar con estas colecciones me ayudó a ver que se trata de ser parte de la historia y de ver que hay una historia detrás de cada espécimen, si se observa con atención, porque cada espécimen no es solo un dato. Así que poder volver al campo realmente me ayuda a ver que recolectar estos especímenes contiene más información que simples datos y que se requiere mucho esfuerzo para recolectar las plantas. 

¿Qué nos pueden revelar los datos de los herbarios sobre los cambios en la biodiversidad global?

Podemos utilizar Datos de herbario para comprender las interacciones ecológicas y para comprender el cambio a lo largo del tiempo. Y podemos usar datos de herbario como una especie de experimento de monitoreo a largo plazo, para probar lo que ha estado sucediendo en el contexto de las comunidades de plantas. Por ejemplo, una cosa que podemos rastrear fácilmente es la dinámica de la población: el modelo estándar de crecimiento logístico ecológico, por ejemplo, prueba si una especie está alcanzando el capacidad de carga bajo ciertas condiciones o no. Eso es algo que se puede rastrear con precisión mediante datos de herbario. 

Si bien los datos de herbario presentan problemas (por ejemplo, sesgos de muestreo), al corregirlos y ajustarlos adecuadamente, es posible incluso analizar la direccionalidad: hacia dónde se desplazan las plantas. Podemos estudiar cuáles son sus nichos ecológicos preferidos y si su distribución parece dirigirse hacia el norte o el sur, el este o el oeste, o si se desplazan hacia altitudes mayores o no.

Los datos del herbario también pueden ayudarnos a [comprender] biogeografía funcionalLa biogeografía funcional es un campo emergente, y la idea surge de la diversidad funcional, es decir, cómo se podrían utilizar los rasgos de los organismos para comprender en qué se diferencian. El contexto de biogeografía El objetivo es comprender dónde se distribuyen los rasgos funcionales de las plantas en el espacio y el tiempo. Los datos de herbario podrían ser de gran ayuda para ello. 

La forma en que se recopilaron o concibieron los datos de herbario originalmente se destinó a la taxonomía y sistemática clásicas, y ahora se utilizan de maneras novedosas. Sin embargo, en el contexto de la sistemática y la taxonomía, un requisito fundamental, al menos para poder recolectar un espécimen de herbario y registrarlo, es que posea características distintivas clave que permitan su identificación. 

Algunas de las características clave son que debe tener una hoja, una flor y, si es posible, un fruto. Estos ya son rasgos funcionales. Por lo tanto, son los métodos más recientes, como los modelos de visión artificial, los que podrían extraer esta información fácilmente. Uno de mis estudiantes en el laboratorio está utilizando este enfoque. para realizar pruebas en plantas del ÁrticoLa forma en que las plantas responden al entorno puede reflejarse en sus características, porque son estas características las que les permiten funcionar. [...]

Cuando estuvimos en Alaska y en algunas zonas de Nunavut, en el norte de Canadá, las temperaturas de verano eran similares a las de California, alrededor de 70 °C. Así que la pregunta es: si las cosas también están cambiando en el Ártico, ¿cómo podemos comprobarlo? 

Recorrimos las rutas donde se recolectaron especímenes de herbario hace 100 años, medimos el área de las hojas y otras características, y las comparamos con cómo eran hace 5, 10 y 100 años para ver si había habido algún cambio. Realizamos esta prueba en diferentes latitudes y observamos que, a medida que nos desplazamos hacia latitudes más bajas, incluso para la misma planta, el tamaño de las hojas aumenta y también cambian sus márgenes. Los datos de herbario constituyen un conjunto de datos muy útil que podríamos utilizar para extraer esta información.

[Por último], podemos usar datos de herbario para entender la biogeografía de la conservación. Una idea es aplanar la curva del cambio de biodiversidad. [Podemos] imaginar 3 posibles curvas hacia el futuro, donde una curva es si continuamos haciendo las cosas como siempre, entonces nos dirigimos hacia un futuro en el que terminaríamos con solo unas pocas especies extendidas, y las realmente muy distintivas desaparecerán. 

Pero si nos adaptamos y al menos hacemos algunos cambios, podríamos llegar a un futuro en el que las cosas sean ligeramente mejores que en el peor de los casos, al menos para algunas especies. Y luego está el mejor de los casos, donde si hacemos algunos cambios realmente importantes, la curva podría ascender. 

Los datos de herbario pueden ayudarnos a abordar este tipo de problemas, como la forma de frenar la pérdida de biodiversidad. Existe otro aspecto opuesto [a la pérdida de biodiversidad], que parece ser una ganancia de biodiversidad, pero se trata de una ganancia negativa a través de especies invasoras. Las especies invasoras llegan a un paisaje; a menudo, parece que contribuyen a la biota de la región, pero en realidad, solo provocan una homogeneización de la misma. Hacen que las comunidades sean más similares. Y, de nuevo, podemos frenar la invasión de especies de diferentes maneras, mediante una gestión activa de las especies invasoras. También existe [un escenario pesimista, uno intermedio y uno optimista].

¿Hay plantas o especies específicas que hayan intrigado o inspirado su investigación?

Me gusta hacer biogeografía, pero también, cada vez más, ciertas especies han despertado mi interés. Las praderas marinas son un ejemplo. A lo largo de las costas de California, hay cuatro especies, incluyendo Marina Zostera, Dos Phyllospadix especies, y luego está Ruppia marítimaMe gustan las cuatro, y hemos ido al campo a recolectarlas. Incluso tengo una canción que escribí sobre las algas marinas. La amapola de California también me interesa mucho porque es la flor estatal de California y solo se encuentra allí. Así que esas son mis plantas favoritas. Y, de nuevo, tenemos una canción sobre plantas. Se llama «Mi planta». 

¿Podrías compartirnos alguna experiencia o anécdota de tu trabajo que haya marcado tu carrera y reafirmado tu fascinación por las plantas?

Uno de nuestros lugares de trabajo de campo fue Iqaluit, Nunavut, Canadá. Volamos a Montreal, y desde allí cambiamos de avión y volamos hacia el norte a un lugar llamado Kuujjuaq. Los aviones se fueron haciendo cada vez más pequeños. Volamos desde Kuujjuaq en otro avión aún más pequeño, uno con motores de hélice, y esa fue mi primera experiencia en uno. Cuando aterrizamos en Iqaluit, todo cambió; era un entorno completamente nuevo. También nos pusimos en contacto con los inuit de Iqaluit. Había ciertos lugares a los que fuimos a recolectar muestras de plantas a los que no pudimos acceder porque uno de ellos era un cementerio indígena, así que tuvimos que ser extremadamente respetuosos y cuidadosos con el lugar donde íbamos a recolectar. También hubo un lugar donde incluso vimos un oso a lo lejos. Así que, con estas experiencias, después de traer las muestras de vuelta y montarlas en el herbario, siempre las miro y todavía tengo esa imagen de lo que sucedió, ya sabes, de lo que llevó a todas esas recolecciones. Esa es mi parte favorita. 

¿Qué consejos les daría a los jóvenes científicos o estudiantes que estén considerando una carrera en biología/ecología vegetal?

¡Diría que es emocionante! La idea es simplemente mostrar lo que se puede hacer con los especímenes [de plantas], y todo se basa en la idea de que las plantas son fundamentales para la vida. Están en la base de la cadena alimentaria. Necesitamos las plantas, y por eso es tan interesante estudiarlas. El mundo vegetal es asombroso [...] a veces hay tanta abundancia a nuestro alrededor que ni siquiera las vemos. El simple hecho de poder explorar estas cosas porque hay tantas oportunidades, incluso desde la comprensión de la ciencia fundamental, la ecología fundamental, hasta la comprobación de cuestiones como la interacción o la evolución, o la biogeografía. Esa es la investigación fundamental. 

Desde el principio hasta el final de una carrera, nunca se terminan de agotar las posibilidades. [Las plantas son fundamentales para nosotros, ya que nos proporcionan alimentos y curas para enfermedades humanas, pero también son importantes para el bienestar]. Vivimos en un mundo donde existe una búsqueda constante de conexión con la naturaleza, porque la naturaleza es beneficiosa para el bienestar. Por lo tanto, la biología vegetal es un campo que, una vez que uno se adentra en él, ofrece muchísimas oportunidades y momentos emocionantes; solo hay que tener paciencia y disfrutarlo.

¿Cómo puede el público contribuir realizando aportaciones científicas significativas a estas colecciones?

Eso sin duda es un gran paso, y especialmente Naturalista Es realmente genial. Estaba hablando con Scott Loarie, el creador del programa iNaturalist, y le comenté lo genial que es todo el programa. Hay gente haciendo cosas, pero en su mayoría, este ejército de científicos ciudadanos que salen con sus teléfonos móviles a recopilar datos, lo hacen en lugares bastante conocidos. Y a veces, en realidad no añaden nuevos datos propiamente dichos. Dónde realmente necesitamos datos son lugares como el sudeste asiático, la cuenca del Congo en África o el Amazonas. 

Lugares que realmente tienen diversidad de plantas, pero desafortunadamente, no mucha gente puede ir allí a recolectarlas. La logística es bastante complicada, pero si hay una manera de construir en el algoritmo de lugares que ya han sido sobremuestreadas y bloquearlas, de modo que no puedas hacer nada nuevo [podría ser muy útil]. Así que, con Scott, desarrollamos una herramienta llamada Green Maps. Los mapas verdes podrían complementarse con el programa iNaturalist, que te da predicciones de qué plantas esperar en un área. Digamos que quieres ir de excursión a las montañas de Santa Cruz, en un lugar en particular, puedes ingresar la dirección de ese lugar y [obtener] una lista de verificación de las plantas que esperarías encontrar en esa área. Así que cuando estés allí, puedes buscar las plantas porque estas son predicciones. Puede guiar a los usuarios a lugares específicos para comparar las plantas que se supone que hay allí con las que realmente se han muestreado. Entonces, como usuario, este es un lugar al que puedes ir para realmente aportar nuevos datos a la investigación.

Para mí, personalmente, la idea principal de nuestro trabajo siempre ha sido ayudar a resaltar el valor de la colección. Esto se debe a que, más recientemente, las colecciones de museos y herbarios también se han visto amenazadas de diversas maneras, ya sea por recortes presupuestarios o por la falta de financiación.

El ejemplo más reciente es Universidad de Duke, que desmanteló su herbario y ahora está trasladando la colección a otro lugar. Así que, si bien nuestra investigación no se centra necesariamente en la formulación de políticas, sino que simplemente queremos realizar investigación fundamental, a veces el mensaje clave para la formulación de políticas es que estos conjuntos de datos son sumamente útiles. No son inútiles. Porque la mayoría de las administraciones o políticas tienden a considerar esto como ciencia antigua, pero en realidad, todas estas nuevas y sofisticadas ciencias, como la genómica y la modelización informática, se basan en la taxonomía, la sistemática y los especímenes.

Mi objetivo principal como botánico es que la gente recolecte especímenes. Puede ser complicado por cuestiones logísticas (por ejemplo, permisos), pero si se presenta la oportunidad, preferiría que nos enviaran muestras. El espécimen físico es fundamental para la investigación, más allá de los datos recopilados, ya que no podemos extraer el ADN de los datos de un teléfono móvil. Las colecciones son invaluables, y no puedo enfatizarlo lo suficiente. Necesitamos más financiación para que los jóvenes se sientan motivados e interesados ​​en participar en la investigación.

Lo que queda más claro al hablar con Barnabas Daru es que las colecciones de herbario no son archivos polvorientos de ciencia terminada. Son herramientas de investigación vivas: registros de dónde han estado las plantas, cómo han cambiado y qué preguntas podemos plantear ahora con nuevos métodos. A medida que las colecciones se vuelven más accesibles y se conectan más con modelos ecológicos, datos de rasgos, genómica y ciencia ciudadana, su valor no hace más que crecer. Pero el último punto de Daru es quizás el más importante: Los registros digitales son valiosos, pero no reemplazan a los especímenes.Si queremos que los futuros investigadores sigan descubriendo historias ocultas sobre los cambios en la biodiversidad, aún necesitamos recopilar, conservar, financiar y cuidar las colecciones físicas.

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Perfil del escritor invitado

Alisa (ella) es una ecóloga canadiense y apasionada de la historia natural. Trabaja en herbarios desde 2017, primero en el Departamento de Agricultura de Ottawa, Ontario, y luego en el Real Jardín Botánico de Kew en 2023. Actualmente busca su próximo reto profesional en el ámbito científico.

Imagen de portada: Una imagen de Dr. Barnabas Daru's Salida de campo a Nunavut, Canadá. Crédito de la foto El laboratorio Daru / Trabajo de campo sobre plantas árticas: Nunavut 2023.