El cambio climático provoca pérdida de fertilidad en muchas especies

La Tierra es el hogar de millones de especies que se han adaptado a entornos tan diversos como los profundos fondos marinos y los fríos picos alpinos. Pero en nuestra era de cambio climático acelerado debido a la actividad humana, muchas de las formas de vida de nuestro planeta difícilmente lograran sobrevivir al aumento de estrés por calor resultante del calentamiento global, lo cual es muy preocupante pues habrá inminentes pérdidas de biodiversidad.

Para anticipar estos desafíos, muchos científicos han modelado el efecto de las "temperaturas letales" —el nivel de calor que matará a cualquier especie— en los ecosistemas y áreas de distribución de todo el mundo. Pero, ¿y si en la era del cambio climático las temperaturas letales no fueran la principal causa de la pérdida de biodiversidad, sino la esterilización masiva?

Un equipo de investigadores dirigido por Steven Parratt, un ecologista evolutivo de la Universidad de Liverpool, ha planteado esta perspectiva al investigar un umbral olvidado y preocupante: el Límite de fertilidad térmica (TFL, por sus siglas en inglés). El TFL se refiere al nivel de estrés por calor que puede causar que una población se vuelva infértil, un fenómeno que se sabe que ocurre en plantas, insectos, peces, corales, aves y mamíferos, incluidos los humanos, según un estudio publicado el lunes 24 de mayo en Nature Climate Change.

"Muchos trabajos excelentes han explorado el vínculo entre las temperaturas letales y la distribución de las especies en todo el mundo", dijo Parratt en un correo electrónico. "En general, aquí hubo patrones prometedores, pero los datos existentes sugirieron que nos faltaba algo importante: algunas especies simplemente no estaban en los lugares donde podrían sobrevivir a las altas temperaturas".

"Algunos trabajos anteriores ya habían demostrado que los gametos, en particular los espermatozoides, eran sensibles a las olas de calor", continuó, "así que pensamos que esto podría ser parte del rompecabezas".

Entonces, los investigadores se propusieron sondear los posibles efectos del estrés por calor en la fertilidad de los machos de las moscas de la fruta (Drosophila), insectos que se utilizan con frecuencia como organismos modelo en una variedad de estudios científicos.

El equipo de Parratt expuso a machos de 43 diferentes especies de Drosophila a pulsos de cuatro horas con temperaturas que iban de benignas a letales. A los machos que sobrevivieron se les permitió aparearse libremente con dos grupos diferentes de hembras durante el transcurso de una semana para evaluar su fertilidad, tanto inmediatamente después del estrés por calor como después de un período más prolongado.

Los resultados revelaron que 11 de las especies experimentaron una pérdida de fertilidad del 80 por ciento inmediatamente después de la exposición a un calor más frío que letal, o alrededor del 25 por ciento del total de las especies muestreadas. Sin embargo, ese número aumentó al 44 por ciento después de una semana, lo que reveló que "en lugar de que hubiera una recuperación de la fertilidad al paso del tiempo, el impacto de las altas temperaturas en la fertilidad fue más pronunciado siete días después del estrés por calor", según el estudio.

El equipo también proyectó cómo estos límites podrían afectar la fertilidad futura de una de las especies de moscas de la fruta, la Drosophila flavomontana de América del Norte, y descubrió que más de la mitad de las áreas que actualmente son lo suficientemente frías para que el insecto se reproduzca probablemente se volverán demasiado cálidas para 2080.

"En este caso concreto, los números significan que, al incluir el efecto esterilizante de las altas temperaturas, las predicciones muestran que la especie perderá entre un 48 y un 59 por ciento más de hábitat en comparación con la pérdida de hábitat prevista cuando solo consideramos el efecto letal de la temperatura", dijo Parratt.

Si bien la nueva investigación se centra en las moscas de la fruta, las implicaciones de la pérdida de fertilidad térmica se extienden mucho más allá de estos insectos.

"Si nuestros datos de la Drosophila pueden extrapolarse a otros organismos, entonces las pérdidas de fertilidad en los machos a altas temperaturas pueden ser comunes, y es posible que ocurran a temperaturas sustancialmente por debajo de las letales", señalan Parratt y sus colegas en el estudio. "Los datos limitados que hay sobre la fertilidad a temperaturas extremas corroboran esto, pues se ha observado que en altas temperaturas los machos de diversos organismos pierden su fertilidad, y esto incluye a algunas especies adaptadas a las altas temperaturas".

"Por ejemplo, el pinzón cebra, un organismo que habita en el desierto con una temperatura corporal naturalmente alta y una buena termorregulación, muestra un daño sustancial en sus espermatozoides a temperaturas que experimenta regularmente en la naturaleza", agregaron los investigadores.

Parratt predijo que los ectotermos (especies que dependen de su entorno para regular su temperatura corporal) y las especies con temporadas de reproducción relativamente cortas serán particularmente vulnerables a la pérdida de fertilidad a causa del cambio climático.

“Los animales que están limitados geográficamente a áreas pequeñas (lagos pequeños, cimas de montañas o valles aislados) probablemente tienen menos capacidad de alejarse y escapar de las olas de calor. Por lo tanto, podrían tener un mayor riesgo de esterilidad inducida por calor”, agregó.

Aunque las extrapolaciones del estudio de las moscas de la fruta son solo especulaciones en este momento, también son una muestra de que los científicos están considerando el alcance total de los posibles efectos del cambio climático.

“Será importante que ahora ampliemos el vínculo entre el TFL y la distribución de las especies más allá de las moscas de la fruta, hacia otros insectos y otros grupos de organismos”, dijo Parratt. "Requerirá mucho trabajo encontrar formas de medir esto de manera consistente entre, digamos, un elefante y un caracol".

"También nos gustaría entender por qué algunas especies han evolucionado para mantenerse fértiles a temperaturas más altas que otras", agregó. “¿Qué genes facilitan esto? ¿Puede la selección natural aumentar el TFL lo suficientemente rápido como para enfrentar los efectos del cambio climático?".

El estudio subraya los desafíos a los que se enfrentará la vida silvestre en todo el mundo a medida que los niveles de calor aumenten, y la imperiosa necesidad de tener en cuenta tanto los límites de fertilidad térmica como las temperaturas letales al planificar los esfuerzos de conservación para las poblaciones más vulnerables.

“Nuestro trabajo enfatiza que la pérdida de fertilidad a causa de la temperatura pueden ser una gran amenaza para la biodiversidad durante el cambio climático”, dijeron Parratt y sus colegas en el estudio. "Necesitamos comprender con urgencia la variedad de organismos que probablemente sufrirán pérdidas de fertilidad térmica en la naturaleza y los rasgos que predicen esa vulnerabilidad".

"La exploración de los mecanismos fisiológicos, genéticos, de comportamiento y ecológicos en los que se basan los límites de fertilidad térmica será ahora un paso importante para vincular la esterilidad causada por la temperatura con las respuestas de las especies al cambio climático", concluyó el equipo.