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Árboles convertidos en superhéroes cuando el agua desaparece

Nova: Árboles convertidos en superhéroes cuando el agua desaparece

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quarta-feira 02/05/2018 11:04

En Andalucía se ha constatado la desaparición de bosques enteros. El cambio climático provoca la pérdida de superficie arbolada y los incendios complican la recuperación de áreas forestales. Un equipo del Centro de Investigación Forestal (CIFOR), con sede en Madrid, ha creado una técnica para la adaptación genética de las especies a los cambios ambientales. Solo las más resistentes a la sequía lograrán sobrevivir. La herramienta estadística, elaborada con los recursos aportados por el Centro de Supercomputación de Galicia, mide la selección natural que está actuando sobre las poblaciones de las especies. El nuevo método permite establecer un ranking de las más amenazadas.

Los árboles están sometidos a unos niveles de estrés hídrico que no padecían desde hace mucho tiempo. La escasez de lluvias y el aumento de las temperaturas ponen en riesgo la supervivencia de algunas poblaciones de especies forestales. De hecho, en Andalucía, y en muchas otras regiones del planeta, han desaparecido bosques enteros. El científico estadounidense Craig Allen advirtió ya en 2008 de que el cambio climático está provocando la pérdida progresiva de grandes superficies de arbolado, causando la muerte de millones de hectáreas verdes en distintas partes del mundo.

¿Serán las especies forestales capaces de adaptarse a las nuevas condiciones ambientales? Es una de las preguntas clave de los últimos tiempos para la comunidad científica. Cuando nacen nuevas plantas en una superficie, más del 90% muere durante el primer año. La sequía es el principal motivo de esta elevada mortalidad en especies como el pino. Solo los genotipos con mayor capacidad de adaptación a la falta de agua sobrevivirán. La caracterización de los recursos genéticos es básica también para analizar la regeneración de las áreas forestales tras un incendio. Pero, ¿los cambios evolutivos serán lo suficientemente rápidos para que las especies se adapten al medio?

Secretos genéticos

A la vista de todo esto, los científicos necesitan con urgencia detectar regiones del genoma de las especies con tolerancia a la sequía. Los marcadores moleculares obtenidos de algunas especies como el pino podrán usarse para caracterizar otras poblaciones de Europa resistentes a bajas cantidades de agua, de manera que será posible prever de forma científica si sobrevivirán a los cambios ambientales. El Departamento de Ecología y Genética Forestal del Centro de Investigación Forestal (CIFOR) del Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA) se ha puesto manos a la obra.

El proceso de estudio llevado a cabo por el grupo de genética de poblaciones y evolución (GPE) del CIFOR, con cinco investigadores titulares, no es sencillo e implica el manejo de una gran cantidad de datos, así como la creación de métodos estadísticos hasta ahora inexistentes.

La investigación requiere, en primer lugar, la recogida de muestras in situ. “Nos centramos en el estudio del pino. Recogimos muestras de plantitas recién germinadas. Volvimos al mismo lugar cuatro meses después y tomamos otras muestras y, unos meses más tarde, con las plantas que seguían en el lugar realizamos la tercera toma. En total han sido unas 300 muestras. Ya en el laboratorio, extraemos el ADN y las genotipamos con 384 marcadores moleculares”, explica el coordinador del proyecto de investigación, Juan José Robledo.

Para detectar regiones del genoma asociadas a procesos de selección natural que operan en fases tempranas de la regeneración natural de las masas forestales, el grupo ha desarrollado un nuevo método de inferencia bayesiana. El Centro de Supercomputación de Galicia (CESGA) le aporta la capacidad necesaria para el tratamiento de tal cantidad de datos.

Métodos con supercomputación

“El testado de estos métodos tiene unos requerimientos muy altos en términos de tiempo de computación. Gracias a los servidores del CESGA estos análisis numéricos pudieron realizarse en unas pocas semanas, mientras que hubiesen requerido varios años de cálculo en un ordenador normal”, cuenta Robledo.

¿Pero para qué sirve este método? Para encontrar trazas de selección natural en las muestras de las especies, según Robledo. En la mortalidad pueden influir otros factores ajenos a la genética de las plantas, como una plaga, o que otros animales las devoren, por ejemplo. Son los llamados procesos estocásticos de la mortalidad. “Más allá de estos factores externos que no dependen de la especie en sí misma, este método nos permite averiguar, con mucha precisión, si hay una selección natural”, expresa el investigador. En definitiva, la detección de genotipos que sobreviven mejor que otros.

Para la puesta a punto y testado de este particular método, el grupo tuvo que realizar numerosas simulaciones ficticias de distintas poblaciones forestales, manejando una cantidad ingente de información. “Es la forma de asegurarnos de que no hay lugar a estimaciones erróneas, sin riesgo de falsos positivos”, comenta Robledo. En este cruce de datos ha sido crucial la capacidad aportada por el CESGA: el grupo utilizó 250.000 horas de cálculo para culminar la herramienta estadística.

Mapas de vulnerabilidad

Con las muestras reales de pino recogidas en Fuencaliente (Ciudad Real), y utilizando el nuevo método, el grupo es capaz de obtener marcadores moleculares de diagnóstico que sirven para elaborar mapas de la vulnerabilidad de esta especie a la sequía.

El equipo ya ha detectado cinco marcadores sometidos a un proceso de selección natural, es decir, que inciden en la probabilidad de supervivencia del pino en condiciones adversas. Esos marcadores genéticos son la prueba de que existe variación genética adaptativa entre individuos y previsiblemente entre distintas poblaciones.

Con esta información, la comunidad científica cuenta con una herramienta estadística para realizar un ranking de las poblaciones que se van a ver más amenazadas en condiciones de sequía. “Si se tienen en cuenta otros indicadores vinculados a las condiciones ambientales de cada área se puede definir la supervivencia de especies forestales por zonas geográficas”, concluye el investigador.

 

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