A medida que los polinizadores se vuelven más escasos, las plantas pueden recurrir a la autofertilización, una estrategia de supervivencia que viene con sus propios resultados mixtos. Sin embargo, según un nuevo estudio en The American Naturalist, esto no es necesariamente un callejón sin salida para las plantas. El estudio, de Kuangyi Xu, sugiere que las plantas podrían auto-rescatarse ante la disminución de la disponibilidad de polen. A través de sofisticados modelos ecoevolutivos, Xu revela las condiciones bajo las cuales la autofertilización, impulsada por la adaptación inmediata o la evolución gradual, se convierte en un salvavidas para las poblaciones de plantas en apuros. Curiosamente, estas plantas podrían no solo garantizar su supervivencia, sino que podrían estar eliminando activamente los errores genéticos dañinos de su ADN.

El trabajo de Xu descubre una fascinante paradoja vegetal. Mientras luchan contra la escasez de polen debido a los cambios ambientales, el aumento de la autofecundación podría ser tanto una bendición como una ruina para su supervivencia. Los modelos que presenta Xu sugieren que la frecuencia de la autopolinización, la 'tasa de autofecundación', es un componente vital en este acto de equilibrio.

Por un lado de la moneda, la autofertilización aumentada proporciona un seguro reproductivo inmediato, una forma de continuidad de bricolaje para las especies de plantas. Pero por otro lado, esto podría exponer mutaciones recesivas dañinas, socavando la salud de las plantas y reduciendo las posibilidades de supervivencia. También puede haber costos en el uso del polen para la autofecundación. cuando has tenido tu polen esperando por años, y no ha aparecido ningún polinizador.

La investigación de Xu sugiere que la receta mágica para la supervivencia de las plantas es un nivel moderado de autofecundación, que se puede lograr mediante una adaptación inmediata o una evolución lenta. La necesidad de autofecundación aumenta junto con la gravedad de la escasez de polen.

Agregando un nuevo giro a la historia, Xu postula que bajo una leve limitación de polen, el beneficio principal de la autofertilización puede no ser la seguridad reproductiva sino la eliminación de elementos genéticos dañinos. Bajo una severa limitación de polen, ambos beneficios entran en juego, insinuando una estrategia de supervivencia maravillosamente intrincada y matizada en el mundo de las plantas.

Además, Xu descubrió que las poblaciones de plantas más pequeñas requieren un menor aumento en la autofertilización para perdurar, lo que sugiere que el tamaño de una población de plantas tiene un papel importante en la determinación de la "tasa de autofecundación" óptima. En un mundo cada vez más desafiante para la reproducción de las plantas, podrían adoptar la autofecundación como una delicada estrategia de supervivencia.

La escasez de polen, a menudo provocada por la actividad humana y la disminución de las poblaciones de polinizadores, dificulta dramáticamente la capacidad de una planta para reproducirse. Cuando ocurren tales cambios, generalmente esperamos que la evolución favorezca las características que mejoran el potencial de apareamiento y las posibilidades de supervivencia de una planta. Se han observado aumentos en las tasas de autofecundación en respuesta a diferentes cambios ambientales, como perturbaciones humanas, fragmentación del hábitat y condiciones climáticas extremas. Pero hay una trampa.

Si bien la autofecundación puede aumentar las probabilidades de supervivencia en un entorno exigente, tiene su inconveniente: puede conducir a una depresión endogámica, en la que la descendencia sufre problemas de salud debido a la exposición a mutaciones recesivas dañinas. Si bien la autofecundación ayuda en la reproducción inmediata, también puede debilitar a las generaciones futuras. Por lo tanto, equilibrar los beneficios de la autofertilización y los costos de la depresión endogámica es crucial para la supervivencia.

Hay dos rutas principales a través de las cuales pueden aumentar las tasas de autofecundación: cambios evolutivos (ajustes genéticos a largo plazo) y plasticidad fenotípica (respuesta instantánea al estrés ambiental). Ambos mecanismos tienen sus pros y sus contras, y sus efectos sobre la supervivencia de las poblaciones de plantas no se comprenden completamente. La investigación de Xu ayuda a cerrar esta brecha de conocimiento, comparando los efectos de ambos mecanismos en la supervivencia de las plantas bajo diferentes niveles de escasez de polen.

Usando modelos matemáticos y simulaciones por computadora, Xu proporciona una visión más profunda de cómo las poblaciones de plantas se adaptan a obstáculos como la reducción de la disponibilidad de polen. Uno de estos modelos genera una "probabilidad de supervivencia", una estimación de la probabilidad de que la población persista durante un período de tiempo específico.

Las mutaciones deletéreas que son más recesivas causan una mayor depresión endogámica, lo que conduce a una mayor reducción de la aptitud inicial y tarda más en eliminarse en las poblaciones de apareamiento mixto. Mientras tanto, las mutaciones dañinas de menor efecto se eliminan más lentamente y causan una mayor reducción de la aptitud física bajo la evolución de una mayor tasa de autofecundación. En general, la adaptación inmediata a través de la plasticidad parece más beneficiosa para la supervivencia de la población que la evolución, pero a veces una combinación de ambas puede proporcionar la mayor probabilidad de supervivencia.

La fuerza de la plasticidad del sistema de apareamiento a menudo varía entre las poblaciones (Koski et al. 2019, Eckert et al. 2011), pero la evolución de la plasticidad del sistema de apareamiento está poco investigada, a pesar de algunos estudios sobre algunos mecanismos especiales de plasticidad como la autofecundación retardada (revisado en Buena voluntad y Weber (2018)). Los resultados actuales sugieren que es importante que los estudios de la evolución de la plasticidad incorporen interacciones entre la depresión endogámica, la carga genética y la dinámica estocástica de la limitación del polen.

2023

LEA EL ARTÍCULO:

Xu, K. (2023) “Rescate de poblaciones mediante un aumento de la tasa de autofecundación bajo limitación de polen: plasticidad vs. evolución, " El naturalista americano. Disponible en: https://doi.org/10.1086/725425.