Melanismo industrial. Experimento virtual


Biston betularia

El melanismo es un exceso de pigmentación oscura en un animal, población o grupo, ennegreciéndose la piel. Sus ventajas evolutivas pueden ser mayor resistencia a virus (los genes responsables del melanismo pueden estar invoclucrados), mayor resistencia a la radiación solar, y mimetismo. En este último caso, se suele producir en zonas con mucha actividad urbana o industrial, en las que predominan los tonos oscuros, conociéndose como melanismo industrial.

El melanismo industrial ha sido observado claramente en la mariposa o geómetra de los abedules (Biston betularia), siendo un buen ejemplo de evolución observada. Las formas melánicas de la Biston betularia antes de la revolución industrial eran raras, pero pasaron a ser las más comunes tras la misma, como se observó en amplias zonas de Inglaterra y Estados Unidos. En la década de los 60 del siglo XX las alcanzaron su máxima expansión y tras las leyes anticontaminación fueron decayendo progresivamente, de tal forma que hoy son minoritarias.

La explicación es que en los árboles tiznados de hollín las formas no melánicas son más visibles para las aves, por lo sufren más predación por estas, disminuyendo sus poblaciones al reproducirse menos sus genes. Lo contrario de cuando no existía contaminación y los árboles exhibian sus cortezas naturales cromaticamente similares a las formas no melánicas de Biston betularia.

Este fenómeno ha sido importante en Ecología Evolutiva, ya que ha demostrado un ejemplo de cambio evolutivo debido a la selección natural.


Introducción

- Lectura: Michael E. N Najerus. Evolucion y mantenimiento del melanismo industrial en los Lepidoptera


Guión de la práctica

La mariposa o polilla Biston Betularia tiene dos patrones de color, una forma común, y un aforma oscura, denominada carbonaria. El color es determinado por un gen con dos alelos. Estos insectos son activos por la noche y por el día descansan en la corteza de los árboles, por lo que es muy importante para ellos el mimetismo, para no ser descubiertos y comidos por las aves.

Las observaciones y el cambio en la coloración de Biston betularia han llevado décadas, por lo que es más factible para estudiar el melanismo industrial usar modelos y simulaciones.

En esta práctica virtual modelaremos los cambios pigmentación sucedidos en las generaciones de Biston betularia desde 1830.

Entramos en la siguiente dirección web:


El espacio visual está dividido en cuatro partes. En la zona superior, un cursor regula la velocidad de ejecución del modelo. En la zona superior derecha (debajo del cursor de velocidad) se ve el aspecto de la corteza de abedul, con los botones del año (Year) y de lanzar el modelo (Go).

En la parte inferior izquierda hay tres cuadros, que son los resultados:

- Dark Alelle Frecuency (Frecuencia de alelos oscuros). En abscisas (coordenada horizontal) el tiempo, inicio 1830, 1900 y 2000, y en ordenadas (coordenada vertical) la frecuencia de alelos oscuros de 0 a 1.

- Relative Survival (Supervivencia relativa). Tiempo frente a superviviencia de 0 a 1, de mariposas claras y mariposas oscuras.

En la esquina superior derecha de estos cuadros hay tres líneas cortas horizontales. Si se hace clic sobre ellas, se puede descargar la imagen del cuadro en formatos jpg, png, pdf o svg.

En la parte superior izquierda, encima de los cuadros anteriores, se encuentran los parámetros que podemos variar:

- Relative Survival (Moths). Supervivencia relativa (polillas).

- Allele Frequencies (Frecuencia de alelos). Inicialmente, en 1830, un 95 % son polillas claras y un 5 % oscuras.

- Phenotype Frequencies (Frecuencias de fenotipos). Relacionado con lo anterior, 0,1 oscuras y 0,9 claras.

- Reset/Skip to 1950: Resetear/Saltar a 1950.

- Forage-time: Tempo de refresco. Predeterminadamente son 5 segundos.

- Catch Rate/Timer: es el ratio de toma de datos. Predeterminadamente son 5 segundos.

La corteza de abedul es de 1830 y está cubierta por líquenes, por lo que sólo se pueden ver las polillas oscuras.

Lanzamos el modelo, con las variables iniciales (Reset) o con otras distintas. Si no resetea, simplemente  renovamos la página con el botón correspondiente del navegador. Hacemos clic en Go (se crean 20 polillas nuevas distribuidas al azar). Aparece un pájaro, que le movemos con el ratón y cada vez que queramos que coma una polilla haremos clic sobre ella con el botón izquierdo. Volvemos hacer clic en Go y avanzamos en el tiempo.

De 1835 en adelante, el liquen comienza a desaparecer de los árboles hasta que estos se terminan ennegreciendo. De 1955 en adelante, el liquen vuelve a crecer en los árboles.

Si lo vemos lento podemos saltar a 1950, como hemos visto anteriormente.

Finalizado, comprobamos los resultados, tanto en las gráficas, como en los resultados numéricos.


 Preguntas y actividades

1. ¿Qué causas explican los resultados? ¿podría haber variaciones por otros factores?

2. Nombrar o buscar en la bibliografía o Internet otros casos similares que se den en la Naturaleza.

3. Actualmente la variedad negra (carbonaria) está despareciendo. ¿Se deberían tomar medidas conservacionistas? Justificar la respuesta.

4. En relación con la pregunta anterior, ¿qué medidas se podrían tomar para proteger de la desaparición a las polillas negras?


Para saber más y ampliar conocimientos

- Lectura: Xataka Ciencia. El fin del melanismo industrial en mariposas tras la Revolución Industrial


Biología Evolutiva

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