Escrito por Victoria Castro y Karina Vivanco - Galapagos Science Center.
Las Islas Galápagos son conocidas por su biodiversidad única, en particular las especies endémicas de plantas como el género Scalesia, que han evolucionado para adaptarse a las condiciones extremas de las islas. Sin embargo, el rápido cambio de la vegetación y el clima, junto con la dinámica evolutiva y las características morfológicas del género Scalesia, la convierten en una planta ideal para investigar su microbioma y comprender su evolución, supervivencia y diversificación.
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| El equipo de investigación, de izquierda a derecha, Wilson Cabrera, Haig Balian, Diego Ortiz, Viviane Cordovez, Victor Carrion Bravo, Gonzalo Rivas Torres, Pieter van ‘t Hof, y Jos R. |
Este proyecto de investigación es pionero en el estudio de las comunidades microbianas y sus relaciones simbióticas asociadas con el género Scalesia en las Islas Galápagos. A la fecha, no se tiene un conocimiento detallado de cómo las bacterias, hongos y otros microorganismos contribuyen al crecimiento de las plantas, su supervivencia y proceso de diversificación.
Por un lado, los resultados del proyecto serán usados como una herramienta consistente en el manejo y conservación de la biodiversidad en las islas, y por otro, la recolección de muestras de suelo, raíces y hojas de las plantas de Scalesia, formarán parte de la database del proyecto “Código Genético de Galápagos (Barcode)”.
El proyecto “Código Genético de Galápagos (Barcode)” tiene como objetivo catalogar la biodiversidad de las islas Galápagos a través de la recolección de información genética de las especies. Es así como, el proyecto de investigación liderado por Pieter van 't Hof, profesor de biología de la Universidad San Francisco de Quito (USFQ) e investigador del Galapagos Science Center (GSC), se enfoca en recolectar muestras genéticas de microbioma de las poblaciones endémicas de Scalesia en las raíces y las hojas.
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| Recolección de muestras de la planta endémica Scalesia en la isla Santiago. |
“La Scalesia ha atraído la atención de la diversificación de las especies en las islas, ya que desde el momento de llegar a las islas Galápagos, se diversificó en 15 especies distintas. Sin embargo, hasta la fecha, nadie ha examinado en detalle el mundo microbiano de dichas especies en las Galápagos. Esta investigación busca descubrir el mundo microbiano que Charles Darwin no podía ver en ese momento. Ahora tenemos tecnologías para identificar la diversidad y también las funciones de los microbios, y especialmente de la Scalesia. Esta es una especie de planta endémica y también en peligro de extinción”, menciona Jos Raaijmakers, director del Departamento de Ecología microbiana del NIOO-KNAW y profesor de la Universidad de Leiden.
Identificando las funciones de la biodiversidad microbiana asociada al género Scalesia, las cuales podrían ayudar a su conservación frente a los efectos futuros del cambio climático
El proyecto busca identificar las funciones de la biodiversidad microbiana que se asocia con las raíces y las hojas de las especies de Scalesia en diferentes ecosistemas. Además, busca prevenir la desecación de la planta y su extinción, por medio de la toma de decisiones efectivas en el cuidado de las áreas protegidas.
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| En búsqueda de los individuos de la especie de Scalesia en la parte alta de la isla Fernandina. |
“Estos resultados sirven a las autoridades ambientales para tomar decisiones adecuadas sobre el correcto manejo de las áreas protegidas. Al entender mejor cómo ayudar a las especies de Scalesias podemos protegerlas y reintroducirlas en su entorno si fuese necesario para su conservación”, explica Gonzalo Rivas Torres, profesor de la USFQ, investigador del GSC y director de la Estación de Biodiversidad Tiputini.
Comprendiendo la adaptación y supervivencia del género Scalesia a los ecosistemas únicos de Galápagos
En la primera fase, durante 2021, como parte del proyecto “Código Genético de Galápagos (Barcode)” se llevaron a cabo expediciones de muestreo de suelo, hojas y plantas en las islas San Cristóbal, Santa Cruz e Isabela. En la segunda fase, del 27 de marzo al 3 de abril del presente año, se realizó un crucero de investigación de 8 días que recorrió las islas Floreana, Fernandina, Isabela, Pinta, Rábida, Pinzón, Santiago, Seymour Norte, Santa Fe y San Cristóbal. La expedición se centró en el muestreo del microbioma de las raíces y las hojas de poblaciones de Scalesia endémicas.
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| Investigadores recolectan muestras de las poblaciones de Scalesia en la isla Santa Fé. |
El objetivo principal del proyecto es revelar conocimientos sobre cómo los miembros del género Scalesia reclutan microbios en su rizósfera (zona del suelo cercana a las raíces), endósfera (parte interna de la planta, dentro de las hojas y raíces), y filósfera (aérea de las hojas que crea un hábitat especial para los microorganismos). Ante los futuros efectos del cambio climático, se sabe que ciertos microorganismos podrían ayudar a las plantas a sobrevivir en condiciones adversas. El estudio de las comunidades microbianas que rodean a estas plantas puede proporcionar información valiosa sobre la supervivencia y adaptación de las especies en los ecosistemas únicos de Galápagos.
Un viaje hacia el futuro de la investigación
Con las muestras recolectadas en la reciente expedición, el equipo de investigación pudo incluir muestras de todas las 15 especies de Scalesia presentes en el archipiélago. Los próximos pasos serán la extracción y la secuenciación del ADN, y aislamiento de las comunidades microbianas para así, perfilar su diversidad taxonómica y funcional.
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| Procesamiento de las muestras en el laboratorio del Galapagos Science Center. |
“Por un lado, esperamos encontrar indicaciones específicas del microbioma de Scalesia en las raíces y hojas que sigan un patrón similar a la diversificación genética en las diferentes islas. Por otro lado, esperamos descubrir nuevas especies microbianas y rasgos microbianos asociados al genus Scalesia, para revelar el mundo microbiano que Darwin no pudo ver durante su visita a las islas Galápagos en 1835”, comenta Pieter van 't Hof, profesor de biología de la Universidad San Francisco de Quito (USFQ) e investigador del Galapagos Science Center (GSC).
La simbiosis entre los microbiomas del suelo y plantas en las Islas Galápagos
El estudio de los microbiomas del suelo y de las plantas en las Islas Galápagos brindará una comprensión más profunda de la diversificación genética de las especies de Scalesia y su relación con los microbios presentes a su alrededor (suelo, raíces y hojas).
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| Mapa que muestra el recorrido de la 2da expedición. |
Además, este estudio puede revelar una diversificación de los microbiomas del suelo en las diferentes islas y su relación con las características físico-químicas del suelo. La variedad de edades de las islas que se han muestreado durante la segunda fase proporcionará una visión única de cómo la evolución geológica y biológica influyen en la diversidad microbiana. También es posible que se descubran especies microbianas únicas y funciones microbianas aún no identificadas.
Responsables del proyecto
Este proyecto de investigación se realiza en colaboración con la Universidad San Francisco de Quito (USFQ), el Galapagos Science Center (GSC), la Universidad de Málaga (UMA), el Instituto Holandés de Ecología (NIOO-KNAW), y la Universidad de Leiden.
- Pieter van 't Hof, profesor de biología de la USFQ e investigador del GSC, líder de la expedición e investigador en ecología microbiana en Quito.
- Jos Raaijmakers, director del departamento de ecología microbiana del Instituto Holandés de Ecología (NIOO-KNAW) y profesor de la Universidad de Leiden, líder del proyecto.
- Gonzalo Rivas Torres, profesor de la USFQ e investigador de la Estación de Biodiversidad Tiputini, líder conjunto de la expedición y especialista en taxonomía y evolución de Scalesia y otras plantas de Galápagos.
- Viviane Cordovez, investigadora en ecología microbiana del NIOO-KNAW, realiza el estudio de las diferentes especies y variedades genéticas de levaduras en las hojas de Scalesia.
- Víctor Carrión Bravo, investigador de microbiología molecular de la Universidad de Málaga y de la Universidad de Leiden, estudia las interacciones entre microorganismos y plantas en su entorno natural, principalmente la rizósfera.
- Diego Ortiz Yepez, investigador asociado al GSC, ejecuta el análisis de ADN ambiental de la biodiversidad marina en la reserva marina Galápagos.
- Haig Balian, investigador asociado al Instituto Holandés de Ecología (NIOO-KNAW) y documentalista.
- Wilson Cabrera, guardaparque del Parque Nacional Galápagos (PNG).
Este artículo fue publicado originalmente en el sitio web del Galapagos Science Center GSC en el siguiente enlace: https://www.galapagosscience.org/uncovering-the-microbial-world-that-darwin-could-not-see/
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