La vida, de moléculas a continentes

Mauricio Arturo Juárez-Fragoso*, Avril Manrique-Ascencio**, Sonia Itzel Papaqui-Bello, Emma Andrea Gómez-Mendoza, María Angélica Ramírez-Solano, Miriam M. García-Rodríguez, Roger Guevara***

Entender la biodiversidad requiere combinar estudios a diferentes escalas, desde las molécula, células, individuos, poblaciones, interacciones, ecosistemas, biomas, hasta la escala global.

Una de las principales características de la vida en la Tierra es la diversidad de formas que la componen, y que esta diversidad no se distribuye homogéneamente en el planeta. Además, la diversidad biológica se manifiesta a múltiples escalas, desde la forma más diminuta hasta la más grandiosa. El avance en el entendimiento de la diversidad biológica se fundamenta en gran medida en la capacidad de los científicos para estudiarla en diversas escalas, desde las moléculas hasta los paisajes, biomas e incluso a nivel global. Cada nivel de estudio ofrece una perspectiva única y contribuye a generar una imagen completa de la biodiversidad, lo que a su vez nos ha permitido abordar cuestiones críticas en ecología, conservación y la evolución de la vida. En esta nota, exploraremos cómo la escala de estudio es esencial para comprender la diversidad biológica y cómo nos brinda una visión integral de la vida en nuestro planeta.

A nivel molecular, la diversidad biológica se manifiesta en la variabilidad genética. Los genes son las unidades fundamentales de la herencia y evolución, y su estudio proporciona información sobre cómo se transmiten las características entre generaciones. La biología molecular, genómica y metabolómica son disciplinas que se enfocan en la diversidad de genes y sus variantes entre organismos, así como de las proteínas y otros compuestos cuya elaboración está codificada en los genes. Sin embargo, la producción de estos elementos puede ser regulada por el medio ambiente, abriendo una nueva perspectiva de investigación, la adaptación de las formas de vida a su entorno—la evolución de la vida en la Tierra. Al investigar la diversidad genética, los científicos pueden comprender la base molecular de la resistencia a enfermedades, la adaptación a diferentes condiciones ambientales y la variación de características clave para la supervivencia.

 Fig 1. Ejemplo de estudio de los patrones de riqueza en la cuenca del Río Jamapa, Veracruz, México (foto, Sonia Itzel Papaqui-Bello).

A medida que escalamos hacia niveles superiores de organización, como las células y los individuos, la diversidad biológica se manifiesta en términos de estructura y función. Las diferencias en la morfología, el comportamiento y las adaptaciones de las especies son evidentes en esta escala. La biología celular, la anatomía comparada y la fisiología son campos de estudio que permiten explorar la diversidad de las estructuras y funciones de los seres vivos. Al comprender cómo los organismos están construidos y cómo funcionan, podemos descubrir cómo interactúan con su entorno físico y con otros organismos, aspectos fundamentales de la ecología y de gran relevancia para la conservación de la naturaleza. Las maneras en que las poblaciones de diferentes formas de vida hacen uso de los recursos disponibles y cómo las interacciones entre organismos, ya sean interacciones antagónicas (competencia y depredación) o mutualistas (polinización, micorrizas, entre otras), estructuran las dinámicas poblacionales es la manifestación de la diversidad biológica a nivel de comunidades y ecosistemas cuando se incorporan los elementos físicos del medio ambiente como recursos que hacen posible la vida, pero también como productos y procesos que generan de los seres vivos que pueden repercutir directamente en nuestras vidas (captación de agua, regulación de la temperatura, control de poblaciones que pueden volverse plagas, entre otros). Comprender cómo las especies se relacionan entre sí y cómo la diversidad influye en la dinámica de los ecosistemas es esencial para la gestión de la biodiversidad, la conservación de hábitats naturales y los servicios ecosistémicos que nos benefician.

A una escala más amplia, como la de los paisajes, la diversidad biológica se manifiesta en la distribución geográfica de las especies a través de un mosaico de ecosistemas en distintas etapas de desarrollo. Esto de forma natural se da por fenómenos como incendios, huracanes e inundaciones que alteran de manera drástica partes del hábitat. Sin embargo, estos hábitats alterados tienen, en general, una gran resiliencia, capaces de regenerarse tanto en composición de formas de vida como en la estructuración de las mismas, de manera similar al estado previo al disturbio, pero pasando por distintas etapas de desarrollo cada una con diferentes formas de vida y estructuras, lo cual a la escala del paisaje aumenta la diversidad. En el contexto contemporáneo, los paisajes están principalmente compuestos por elementos naturales como bosques y selvas, entremezclados con zonas de actividades productivas como la agricultura y la ganadería. En ambos contextos, de paisajes naturales y aquellos dominados por actividades antrópicas, la diversidad biológica se manifiesta de formas distintas a través de las diferentes etapas de la sucesión de las comunidades y entre los distintos tipos de uso de suelo.

El estudio de la biodiversidad en escalas más amplias, como los biomas, continentes o incluso a nivel global, nos permite entender los patrones de distribución de las distintas formas de vida, que, como se mencionó al principio, no se distribuyen de manera homogénea. A estas grandes escalas se añade la escala temporal en el que se abordan los efectos en la diversidad biológica de los cambios en el clima en unas pocas décadas (usualmente a futuro) y el impacto que pudieron tener los cambios en el clima en la escala de decenas de miles o centenas de miles de años en el pasado, sobre la diversidad de formas de vida del presente.

Fig 2. La vida a diferentes escalas: moléculas, individuos, poblaciones, interacciones, ecosistemas y paisajes (Imagen de la hoja con una molécula creada inteligencia artificial; Fotos: Mauricio A. Juárez-Fragoso, Avril Manrique-Ascencio, Roger Guevara)

Un ejemplo de cómo la escala de estudio es esencial en la comprensión de la diversidad biológica es el de la migración de aves. A nivel molecular, los científicos han podido rastrear la diversidad genética de poblaciones de aves y estudiar cómo las rutas migratorias están de alguna manera codificadas en sus genes. A nivel de organismos individuales, pueden observar cómo las aves se preparan para migrar y cómo utilizan señales ambientales para navegar. A nivel de poblaciones y comunidades, se puede investigar cómo las interacciones entre las aves migratorias y otros organismos en sus hábitats de cría y de invernada afectan a estas poblaciones. Finalmente, a nivel de paisajes, los ecólogos pueden estudiar cómo los cambios en el uso del suelo y la disponibilidad de hábitats influyen en la migración de aves y en la conservación de sus rutas migratorias.

En resumen, la diversidad biológica es un tema complejo que se manifiesta en múltiples escalas, cada una aportando perspectivas únicas y que contribuyen a una comprensión más completa de la vida en la Tierra. La interacción entre estas escalas es fundamental para abordar cuestiones relacionadas con la evolución, la ecología y la conservación de la diversidad biológica. Al utilizar enfoques multidisciplinarios que integren datos y conocimientos a diferentes escalas, los científicos pueden avanzar en la comprensión de la vida en nuestro planeta y tomar medidas más efectivas para su conservación. La diversidad biológica es una fuente inagotable de descubrimientos y maravillas, y su estudio a través de múltiples escalas nos permite apreciar su complejidad y belleza en toda su magnitud.

“La opinión es responsabilidad de los autores y no representa una postura institucional”

Slider: Paisaje en el Cofre de Perote, Veracruz, México (foto, Mauricio A. Juárez-Fragoso).

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