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Coespeciación

Coespeciación y asociaciones huésped-parásito. De arriba a abajo:
Coespeciación: el huésped y el parásito se especian simultáneamente
Cambio de huésped: la especiación se produce cuando el parásito cambia de huésped y evoluciona en aislamiento reproductivo
Especiación independiente: el parásito se especia en el mismo huésped, por razones no relacionadas con el huésped
Extinción: el parásito se extingue en el huésped
Perder el tren: el huésped se especia, pero el parásito no termina aislado reproductivamente

La coespeciación es una forma de coevolución en la que la especiación de una especie determina la especiación de otra especie y se estudia más comúnmente en las relaciones huésped - parásito . En el caso de una relación huésped-parásito, si dos huéspedes de la misma especie se encuentran muy cerca uno del otro, los parásitos de la misma especie de cada huésped pueden moverse entre individuos y aparearse con los parásitos del otro huésped. [1] Sin embargo, si ocurre un evento de especiación en la especie huésped, los parásitos ya no podrán "cruzarse" porque las dos nuevas especies huésped ya no se aparean y, si el evento de especiación se debe a una separación geográfica, es muy poco probable que los dos huéspedes interactúen entre sí. La falta de proximidad entre los huéspedes finalmente impide que las poblaciones de parásitos interactúen y se apareen. Esto puede conducir en última instancia a la especiación dentro del parásito. [2]

Según la regla de Fahrenholz , propuesta por primera vez por Heinrich Fahrenholz en 1913, cuando se ha producido la coespeciación entre huésped y parásito, las filogenias del huésped y del parásito llegan a reflejarse mutuamente. En las filogenias huésped-parásito, y en todas las filogenias de las especies, la duplicación perfecta es poco frecuente. Las filogenias huésped-parásito pueden verse alteradas por el cambio de huésped, la extinción, la especiación independiente y otros eventos ecológicos, lo que hace que la coespeciación sea más difícil de detectar. [3] Sin embargo, la coespeciación no se limita al parasitismo, sino que se ha documentado en relaciones simbióticas como las de los microbios intestinales en los primates. [4]

Regla de Fahrenholz

En 1913, Heinrich Fahrenholz propuso que las filogenias tanto del huésped como del parásito acabarán siendo congruentes, o reflejadas entre sí, cuando se produzca la coespeciación. [5] Más concretamente, se encontrarán especies de parásitos más estrechamente relacionadas en especies de huéspedes estrechamente relacionadas. Por tanto, para determinar si se ha producido una coespeciación en una relación huésped-parásito, los científicos han utilizado análisis comparativos de las filogenias del huésped y del parásito.

En 1968, Daniel Janzen propuso una teoría opuesta a la regla de Fahrenholz. Al estudiar la coespeciación en las relaciones entre plantas e insectos, propuso que las especies tienen un rango fisiológico de condiciones y ambientes. Con el tiempo, los rasgos conservados dentro de una especie parásita permiten la supervivencia en un rango de condiciones o ambientes. El "ajuste ecológico", como se lo conoce, significa que los parásitos más estrechamente relacionados compartirán rasgos similares que se relacionan con la supervivencia en un huésped en particular. Esto proporciona una explicación para la congruencia de las filogenias huésped-parásito. [5] [6]

Coespeciación parasitaria

La regla de Fahrenholz parece observarse en la coespeciación parasitaria de tuzas y piojos masticadores . [7]

También se observa entre las gramíneas Poaceae y los nematodos Anguininae , [8] y entre algunas plantas y las polillas minadoras de hojas Phyllonorycter . [9]

Coespeciación simbiótica

Los fumadores negros proporcionan energía y nutrientes a las bacterias quimioautotróficas , que a su vez han coespeciado simbióticamente con las almejas de aguas profundas.

Entre los animales, se observa coespeciación simbiótica entre Uroleucon (pulgones) y Buchnera (plantas de la familia Orobanchaceae ), [10] entre almejas de aguas profundas y bacterias quimioautotróficas , [11] y entre escarabajos de corteza Dendroctonus y ciertos hongos. [12]

Se encuentra coespeciación simbiótica entre las hormigas Crematogaster y las plantas Macaranga , [13] entre las higueras Ficus y las avispas de los higos , [14] y entre las gramíneas Poaceae y los hongos Epichloe . [15]

Falsa incongruencia

Los dos principales obstáculos para determinar la coespeciación utilizando la regla de Fahrenholz son los casos de falsa congruencia y falsa incongruencia. La falsa congruencia ocurre cuando las filogenias del parásito y del hospedador se reflejan entre sí, pero no debido a la coespeciación, por ejemplo, si los parásitos colonizaran a los hospedadores después de que las especies hospedadoras hubieran divergido y las filogenias congruentes resultaran por casualidad, pero esto es poco probable. [16] La falsa incongruencia, cuando se ha producido la coespeciación, pero las filogenias no se reflejan entre sí, es más común y puede ser causada por varios factores; también podría parecer presente si los parásitos que están presentes en un hospedador no son detectados por el experimentador. [16]

Cambio de host

Aunque se ha pensado que los parásitos están especializados en una especie hospedadora determinada, es común que un parásito colonice un hospedador diferente que no haya sido colonizado previamente por la especie parasitaria. Si se produce un " cambio de hospedador " después de un evento de coespeciación, la presencia del parásito en otras especies hospedadoras interrumpirá cualquier posible congruencia en las dos filogenias. Junto con la extinción o la especiación independiente, las comparaciones filogenéticas pueden volverse complicadas y enmascarar por completo el evento de coespeciación. [17]

Especiación independiente

Por lo general, la especiación independiente no altera significativamente el análisis filogenético utilizado para medir la coespeciación. Sin embargo, en combinación con la extinción, la especiación independiente puede volverse muy problemática cuando se intenta clasificar las filogenias del hospedador y del parásito. La especiación independiente ocurre cuando una sola población en un solo hospedador experimenta especiación, lo que resulta en dos linajes hermanos de parásitos en un hospedador en particular. En otras palabras, el linaje del parásito se especia mientras que el linaje del hospedador no lo hace. Esto se complica cuando los dos linajes de parásitos experimentan entonces una coespeciación con el hospedador. Si uno de los dos linajes de parásitos se extingue a partir del nuevo linaje del hospedador, las filogenias del hospedador y del parásito comenzarán a separarse. Aunque el parásito y el hospedador coespeciaron juntos, las filogenias no serán congruentes. [3]

Extinción

Después de la coespeciación, es posible que un parásito (o simbionte) se extinga mientras que su huésped sobrevive. Esto puede suceder si, por ejemplo, la especie huésped se adapta a un nuevo hábitat. [3]

"Perdiendo el barco"

Antes de la especiación de los hospedadores, si la distribución de la población de parásitos entre la población hospedadora es esporádica, es posible que cuando se produzca la especiación del hospedador, se produzca con hospedadores que no tengan la población de parásitos. Este fenómeno se conoce como "perder el barco". Los parásitos podrían potencialmente coespeciar con su hospedador en el futuro, sin embargo, podrían estar ausentes de algunos linajes hospedadores. Al igual que la extinción y la especiación independiente, "perder el barco" por sí solo probablemente tendrá un efecto mínimo en el mapeo de filogenias; sin embargo, junto con la especiación independiente, las filogenias de parásitos y hospedadores pueden comenzar a separarse. [3]

Referencias

  1. ^ "Coespeciación". evolution.berkeley.edu . Consultado el 10 de marzo de 2017 .
  2. ^ BioLogos. «Fundamentos de la evolución: parasitismo, mutualismo y coespeciación». BioLogos . Archivado desde el original el 27 de abril de 2017. Consultado el 10 de marzo de 2017 .
  3. ^ Página abcd , Roderic DM (1 de enero de 2001). "Coespeciación". eLS . John Wiley e hijos. doi : 10.1038/npg.els.0004124. ISBN 9780470015902.
  4. ^ Moeller, Andrew H.; Caro-Quintero, Alejandro; Mjungu, Deus; Georgiev, Alexander V.; Lonsdorf, Elizabeth V.; Muller, Martin N.; Pusey, Anne E.; Peeters, Martine; Hahn, Beatrice H. (22 de julio de 2016). "Coespeciación de la microbiota intestinal con homínidos". Science . 353 (6297): 380–382. Bibcode :2016Sci...353..380M. doi :10.1126/science.aaf3951. PMC 4995445 . PMID  27463672. 
  5. ^ ab "Coespeciación de piojos y sus huéspedes". tolweb.org . Consultado el 10 de marzo de 2017 .
  6. ^ "La biogeografía histórica de la coevolución: las enfermedades infecciosas emergentes son accidentes evolutivos que esperan ocurrir (Descarga PDF disponible)" . Consultado el 13 de abril de 2017 .
  7. ^ Demastes, James W.; Hafner, Mark S. (1 de enero de 1993). "Coespeciación de tuzas (Geomys) y sus piojos masticadores (Geomydoecus)". Revista de mastozoología . 74 (3): 521–530. doi :10.2307/1382271. JSTOR  1382271.
  8. ^ Subbotin, Sergei A.; Krall, Eino L.; Riley, Ian T.; Chizhov, Vladimir N.; Staelens, Ariane; De Loose, Marc; Moens, Maurice (1 de enero de 2004). "Evolución de los nematodos fitoparásitos formadores de agallas (Tylenchida: Anguinidae) y sus relaciones con los hospedadores según se infiere a partir de secuencias de espaciador de transcripción interna del ADN ribosómico nuclear". Filogenética molecular y evolución . 30 (1): 226–235. Bibcode :2004MolPE..30..226S. doi :10.1016/S1055-7903(03)00188-X. PMID  15022772.
  9. ^ Lopez-Vaamonde, Carlos; Godfray, H. Charles J.; Cook, James M.; Nason, J. (1 de agosto de 2003). "Dinámica evolutiva del uso de plantas hospedantes en un género de polillas minadoras de hojas". Evolution . 57 (8): 1804–1821. doi :10.1554/02-470. PMID  14503622. S2CID  35725228.
  10. ^ Clark, Marta A.; Moran, Nancy A.; Baumann, Paul; Wernegreen, Jennifer J. (1 de abril de 2000). "Coespeciación entre endosimbiontes bacterianos (Buchnera) y una radiación reciente de pulgones (Uroleucon) y dificultades en la prueba de congruencia filogenética". Evolution . 54 (2): 517–525. doi :10.1554/0014-3820(2000)054[0517:CBBEBA]2.0.CO;2. PMID  10937228.
  11. ^ Peek, Andrew S.; Feldman, Robert A.; Lutz, Richard A.; Vrijenhoek, Robert C. (18 de agosto de 1998). "Coespeciación de bacterias quimioautotróficas y almejas de aguas profundas". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 95 (17): 9962–9966. Bibcode :1998PNAS...95.9962P. doi : 10.1073/pnas.95.17.9962 . PMC 21444 . PMID  9707583. 
  12. ^ Bracewell, Ryan (1 de enero de 2015). "Coevolución y coespeciación en una simbiosis fúngica de escarabajo de corteza". Tesis de posgrado, disertaciones y artículos profesionales . Consultado el 13 de octubre de 2024 .
  13. ^ Itino, Takao; Davies, Stuart J.; Tada, Hideko; Hieda, Yoshihiro; Inoguchi, Mika; Itioka, Takao; Yamane, Seiki; Inoue, Tamiji (1 de diciembre de 2001). "Coespeciación de hormigas y plantas". Investigación ecológica . 16 (4): 787–793. Bibcode :2001EcoR...16..787I. doi :10.1046/j.1440-1703.2001.00442.x. S2CID  23535375.
  14. ^ Jousselin, Emmanuelle; van Noort, Simon; Berry, Vincent; Rasplus, Jean-Yves; Rønsted, Nina; Erasmus, J. Christoff; Greeff, Jaco M. (1 de enero de 2008). "Un higo para unirlos a todos: el conservadurismo del hospedador en una comunidad de avispas del higo desenredado por análisis de coespeciación entre avispas del higo polinizadoras y no polinizadoras" (PDF) . Evolución . 62 (7): 1777–1797. doi : 10.1111/j.1558-5646.2008.00406.x . JSTOR  25150785. PMID  18419750.
  15. ^ Schardl, Christopher; Leuchtmann, Adrian; Chung, Kuang-Ren; Penny, David; Siegel, Malcolm (1997). "Coevolución por descendencia común de hongos simbiontes (Epichloe spp.) y gramíneas hospedantes". Biología molecular y evolución . 14 (2): 133–143. doi : 10.1093/oxfordjournals.molbev.a025746 .
  16. ^ ab Paterson, Adrian; Gray, Russell (1997). Evolución huésped-parásito: principios generales y modelos aviares . Oxford: Oxford University Press. págs. 236–250.
  17. ^ de Vienne, DM; Refrégier, G.; López-Villavicencio, M.; Tellier, A.; Hood, ME; Giraud, T. (1 de abril de 2013). "Coespeciación vs especiación por cambio de hospedador: métodos para probar, evidencia de asociaciones naturales y relación con la coevolución". New Phytologist . 198 (2): 347–385. doi : 10.1111/nph.12150 . PMID  23437795.