La vida en la Tierra está cambiando rápidamente debido a la crisis climática. Algunas especies se están adaptando a nuevos entornos, otras se están extinguiendo. Al aprender cómo las plantas se vieron afectadas por eventos climáticos pasados, podemos prepararnos para el futuro. Los científicos pueden "viajar en el tiempo" armando rompecabezas que consisten en fósiles, registros históricos de plantas y clima, y ​​genética.

Las magnolias (familia Magnoliaceae) son una de las plantas con flores más antiguas que sobreviven y contienen alrededor de 210-340 especies que en su mayoría crecen en regiones templadas del norte a tropicales y subtropicales de Asia y América. Su complejo sistema de clasificación consta de subfamilias, géneros, subgéneros, secciones y subsecciones. Esta complejidad refleja la diversidad morfológica y genética de las magnolias que les permitió crecer en muchas partes diferentes del mundo.

El estudio reciente de Nan Zhao, Suhyeon Park y colegas sugiere que un grupo de especies de magnolias (subgénero Magnolia, . michelia) ha pasado por dos cambios evolutivos clave, hace 8 y 3 millones de años (Mya) posiblemente debido a cambios climáticos drásticos (monzones asiáticos, enfriamiento global). Este grupo de 37 especies podría haberse trasladado primero de las áreas tropicales a las subtropicales, seguido de la expansión de las áreas subtropicales a las tropicales. Si bien estos movimientos tardaron millones de años en evolucionar, es una historia evolutiva interesante.

Antes de profundizar en los detalles de este estudio, comencemos con un pequeño recordatorio de la escalas de tiempo geologicas. El Fanerozoico (540 millones de años hasta la actualidad) se divide en el Paleozoico ("vida temprana"), el Mesozoico ("vida media") y el Cenozoico ("vida nueva"). Los dinosaurios se extinguieron al comienzo del Cenozoico (65 millones de años). Esta era se divide además en 3 períodos (Paleógeno, Neógeno y Cuaternario) y 7 épocas (p. ej., Paleoceno, Eoceno a Holoceno). Hubo muchos eventos climáticos tectónicos y drásticos, incluida una tendencia de enfriamiento global.

En Asia, se dice que los sistemas monzónicos comenzaron a formarse entre el Eoceno y el Mioceno temprano y variaron en intensidad, habiéndose intensificado nuevamente desde aprox. 3 Ma. El surgimiento de la meseta tibetana del Himalaya y la dinámica de los sistemas monzónicos probablemente llevaron a una rápida diversificación de las tasas de animales y plantas. El sur de Asia (<32°N) tiene regiones tropicales y subtropicales, numerosos puntos críticos de biodiversidad y alberga muchas magnolias.

Como se mencionó antes, las magnolias tienen un complicado sistema de clasificación. La familia Magnoliaceae tiene dos subfamilias, Liriodendroideae y Magnolioideae. Este último consta de subgéneros Yulania, Ginopodio, y Magnolia. Este último tiene 9 secciones, incluyendo Magnolia y Michela. La sección michelia se caracteriza por hojas perennes y tiene alrededor de 73 especies. la subsección michelia tiene otras 4 subsecciones (Elmerrillia, Maingola, Aromadendron y Michelia). Sí, a los taxónomos de plantas les gusta agrupar especies en cajas bonitas y ordenadas, ¡pero luego confunden a todos qué es una especie de planta y cómo se relacionan entre sí!

El propio Sir David Attenborough destacó la interesante historia de los árboles de magnolia que crecieron a partir de semillas de 2,000 años de antigüedad y tenían más pétalos que los árboles que crecen hoy en día en el Serie Vida privada de las plantas. Hay innumerables preguntas sobre la evolución de estas plantas.

Nan Zhao, Suhyeon Park y sus colegas se dispusieron a estudiar la sección michelia y hacer preguntas sobre su dinámica evolutiva entre las regiones tropicales y subtropicales del sur de Asia. Específicamente, los investigadores estaban interesados ​​en saber si los patrones evolutivos (diversificación y dispersión) de estas plantas coincidían con eventos climáticos pasados.

Recolectaron 96 muestras de magnolias, de las cuales 42 pertenecían a la michelia . michelia subsección. Con base en los genomas de plástidos, construyeron un árbol filogenético y estimaron cuándo se separaron (divergieron) las diferentes especies entre sí. Este reloj molecular se estimó utilizando fósiles de magnolias. La semilla fósil más antigua fue de Liriodendroidea alata encontrado en Kazajstán y tenía aproximadamente entre 100.5 y 93.9 millones de años (Myo).

Los eventos ancestrales de distribución, diversificación y dispersión de estas plantas se estimaron con base en su distribución actual, filogenética y varios modelos macroevolutivos.

Los científicos descubrieron que la familia Magnoliaceae existía hace 94.9 millones de años y que la subfamilia Magnolioideae evolucionó hace 36 millones de años. Magnolia (secciones) michelia y yulania divergió alrededor de 25.5 millones de años. Entonces, la sección michelia podría haberse originado en los trópicos y dividirse hace 16.3 millones de años, a mediados del Mioceno.

A continuación, la subsección michelia separados 10.8 Mya que también se originaron en los trópicos. Dentro de esta subsección, la diversificación aumentó hasta hace 8 millones de años en los trópicos y luego disminuyó lentamente. Sin embargo, en los subtrópicos, este pico ocurrió aprox. 3 Ma. Estos "picos" coinciden con el debilitamiento abrupto y luego la variabilidad del monzón de Asia oriental hace aproximadamente 7.5 millones de años y 3 millones de años, y también cuando estas plantas podrían haber desarrollado rasgos resistentes a la sequía.

“[E]l origen oligoceno de M. . michelia sugiere su adaptación divergente a un ambiente monzónico húmedo/cálido en el sur de Asia, mientras que su sección hermana yulania se habría adaptado a un ambiente árido/frío en el noreste de Asia”, escribieron Zhao y sus colegas.

Los investigadores concluyeron que los monzones asiáticos fueron fundamentales para el origen de M. . michelia en los trópicos. El equipo también encontró que los eventos de dispersión y diversificación ocurrieron en los trópicos antes que en los subtrópicos, en un patrón asimétrico que puede haber sido facilitado por un período de enfriamiento.

Estos hallazgos de Zhao y colegas muestran cómo solo un grupo de Magnolia las especies han sido impactadas previamente por eventos climáticos. El último informe de la CIPF sugiere que es “ahora o nunca” para que el mundo evite el calentamiento global de 1.5 °C por encima de los niveles preindustriales. Casi la mitad de todo Magnolia especies estaban amenazadas de extinción en 2007 y Las especies asiáticas son más vulnerables al cambio climático.

“En general, proporcionamos un ejemplo típico de plantas cuya evolución refleja cambios climáticos pasados ​​en el sur de Asia. Esta información podría proporcionar información única sobre los efectos del calentamiento global en curso (incluida la pérdida de biodiversidad) y sugerir posibles métodos para abordarlos”.

LEA EL ARTÍCULO:

Zhao, N., Park, S., Zhang, YQ, Nie, ZL, Ge, XJ, Kim, S. y Yan, HF, 2022. Huellas dactilares de los cambios climáticos durante el Cenozoico tardío en la flora del sur de Asia: Magnolia . michelia (Magnoliáceas). Annals of Botany. https://doi.org/10.1093/aob/mcac057