19/10/2021

Una muestra de la diversidad de serpientes. De izquierda a derecha, comenzando en la parte superior izquierda: boa arcoíris (Epicrates cenchria); Serpiente arborícola de la cuenca del Amazonas (Imantodes lentiferus), ambas gentileza del Museo de Zoología de la U-M; serpiente gusano occidental (Carphophis vermis), gentileza de Alison Rabosky, Museo de Zoología de la UM; víbora del bosque de dos rayas (Bothrops bilineatus), crédito de la imagen Dan Rabosky, Museo de Zoología de la U-M; serpiente loro (Leptophis ahaetulla), crédito de la imagen Ivan Prates, Museo de Zoología de la U-M; y anaconda verde (Eunectes murinus), crédito de imagen Dan Rabosky, Museo de Zoología de la U-M. Estas especies muestran una considerable variabilidad en sus dietas, que van desde depredadores generalistas de vertebrados (boa arcoíris, anaconda) hasta especies que se especializan en lagartijas dormidas (culebra arbórea), lombrices de tierra (serpiente gusano) y ranas arbóreas (culebra loro).

ANN ARBOR: Las serpientes modernas evolucionaron a partir de antepasados ​​que vivían al lado de los dinosaurios y que probablemente se alimentaban principalmente de insectos y lagartos.

Luego, hace 66 millones de años, un asteroide enorme acabó con casi todos los dinosaurios y aproximadamente tres cuartas partes de las especies de plantas y animales, preparando el escenario para la espectacular diversificación de mamíferos y aves que siguió a principios de la Era Cenozoica.

Un nuevo estudio de la Universidad de Michigan muestra que las primeras serpientes capitalizaron esa oportunidad ecológica, con rápidas y frecuentes adaptaciones dietéticas. El estudio, que combina evidencia genética con información ecológica extraída de especímenes preservados de museos, ha sido publicado en PLOS Biology.

“Encontramos un gran estallido de diversificación dietética entre serpientes. Después de la extinción de los dinosaurios, las especies evolucionaron rápidamente adquiriendo la capacidad de comer nuevos tipos de presas”, dijo el autor principal del estudio, Michael Grundler, quien hizo el trabajo para su tesis doctoral en la U-M y quien ahora es investigador postdoctoral en UCLA. 

Los mamíferos y las aves, que también se estaban diversificando a raíz de la extinción, comenzaron a aparecer en las dietas de las serpientes en ese momento. También surgieron dietas especializadas, como las serpientes que se alimentan solo de babosas o caracoles, o serpientes que solo comen huevos de lagarto.

También se observaron estallidos similares de diversificación dietética cuando las serpientes llegaron a nuevos lugares, como cuando colonizaron el Nuevo Mundo.

“Lo que esto sugiere es que las serpientes están aprovechando las oportunidades en los ecosistemas”, dijo el biólogo evolutivo de la U-M y coautor del estudio, Daniel Rabosky, quien fue asesor de doctorado de Grundler. “A veces esas oportunidades son creadas por extinciones y otras son causadas por una serpiente antigua que se dispersa a una nueva masa de tierra”.

Esos repetidos cambios en la ecología dietética fueron impulsores importantes de lo que los biólogos evolutivos llaman radiación adaptativa, el desarrollo de una variedad de nuevas formas adaptadas para diferentes hábitats y formas de vida, según Grundler y Rabosky.

Las serpientes modernas son impresionantemente diversas, con más de 3.700 especies en todo el mundo. Y muestran una asombrosa variedad de dietas, desde diminutas serpientes de hojarasca que se alimentan solo de invertebrados, como hormigas y lombrices de tierra, hasta constrictores gigantes como boas y pitones que se alimentan de mamíferos tan grandes como antílopes.

La tomografía computarizada de una serpiente con ojos de gato (Leptodeira septentrionalis) revela una rana (esqueleto azul) en su tracto digestivo. Espécimen de serpiente del Museo de Zoología de la U-M. Crédito de la imagen: Ramon Nagesan, Museo de Zoología de la Universidad de Michigan.

La tomografía computarizada de una serpiente con ojos de gato (Leptodeira septentrionalis) revela una rana (esqueleto azul) en su tracto digestivo. Espécimen de serpiente del Museo de Zoología de la U-M. Crédito de la imagen: Ramon Nagesan, Museo de Zoología de la Universidad de Michigan.

Entonces, ¿cómo es que los reptiles sin patas que no pueden masticar llegaron a ser depredadores tan importantes en tierra y mar? Para averiguarlo, Grundler y Rabosky primero reunieron un conjunto de datos sobre las dietas de 882 especies de serpientes modernas.

El conjunto de datos incluye más de 34.000 observaciones directas de las dietas de serpientes, de relatos publicados de encuentros de científicos con serpientes en el campo y del análisis del contenido del estómago de especímenes preservados de museos. Muchos de esos especímenes provienen del Museo de Zoología de la U-M, hogar de la segunda colección de reptiles y anfibios más grande del mundo.

Todas las especies que viven en la actualidad descienden de otras especies que vivieron en el pasado. Pero debido a que los fósiles de serpientes son raros, la observación directa de los ancestros antiguos de las serpientes modernas, y las relaciones evolutivas entre ellos, está mayormente oculta a la vista.

Sin embargo, esas relaciones se conservan en el ADN de las serpientes vivas. Los biólogos pueden extraer esa información genética y usarla para construir árboles genealógicos o filogenéticos.

Grundler y Rabosky fusionaron su conjunto de datos dietéticos con datos filogenéticos de serpientes publicados anteriormente en un nuevo modelo matemático que les permitió inferir cómo eran las especies de serpientes extintas.

“Se podría pensar que sería imposible saber cosas sobre especies que vivieron hace mucho tiempo y para las cuales no tenemos información fósil”, dijo Rabosky, profesor asociado en el Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la U-M y curador asociado en el Museo de Zoología.

Una boa de árbol esmeralda (Corallus batesii) en la selva amazónica, un depredador especializado de pequeños mamíferos. Crédito de la imagen: Dan Rabosky, Museo de Zoología de la Universidad de Michigan.

Una boa de árbol esmeralda (Corallus batesii) en la selva amazónica, un depredador especializado de pequeños mamíferos. Crédito de la imagen: Dan Rabosky, Museo de Zoología de la Universidad de Michigan.

“Pero siempre que tengamos información sobre las relaciones evolutivas y datos sobre las especies que ahora viven, podemos usar estos modelos sofisticados para estimar cómo eran sus ancestros de hace mucho tiempo”.

Además de mostrar un gran estallido de diversificación dietética de serpientes luego de la desaparición de los dinosaurios en lo que se conoce como la del Cretácico-Paleógeno (K–Pg)​, el nuevo estudio reveló cambios dietéticos explosivos similares cuando grupos de serpientes colonizaron nuevos lugares.

Por ejemplo, algunas de las tasas más rápidas de cambio en la dieta, incluido un aumento de aproximadamente el 200% para una subfamilia, se produjeron cuando la superfamilia de serpientes colúbridas (Colubroidea) llegó al Nuevo Mundo.

Los colúbridos representan la mayor parte de la diversidad de serpientes actuales del mundo, con representantes que se encuentran en todos los continentes excepto en la Antártida. Incluyen todas las serpientes venenosas y la mayoría de las otras serpientes familiares; el grupo no incluye boas, pitones y varias serpientes oscuras como serpientes ciegas y serpientes pipa.

 Grundler y Rabosky también encontraron una enorme cantidad de variabilidad en la rapidez con que las serpientes evolucionaron nuevas dietas. Algunos grupos, como las serpientes ciegas, evolucionaron más lentamente y mantuvieron dietas similares, principalmente hormigas y larvas de termitas, durante decenas de millones de años.

En el otro extremo están las serpientes dipsadinas, una gran subfamilia de serpientes colúbridas que incluye más de 700 especies. Desde que llegaron al Nuevo Mundo hace aproximadamente 20 millones de años, han experimentado un estallido sostenido de diversificación dietética, según el nuevo estudio.

Las dipsadinas incluyen falsas cobras de agua, serpientes de llamas del bosque y serpientes de hocico de cerdo. Muchos de ellos imitan serpientes de coral mortales para protegerse de los depredadores y se conocen localmente como serpientes de coral falsas.

“En un período de tiempo relativamente corto, han evolucionado especies para especializarse en lombrices de tierra, peces, ranas, babosas, anguilas con forma de serpiente, incluso otras serpientes”, dijo Grundler.

“Muchas de las historias de éxito evolutivo que aparecen en los libros de texto, como los famosos pinzones de Darwin, no son tan impresionantes como algunos grupos de serpientes. Las dipsadinas de América del Sur y Central han explotado en todos los aspectos de su diversidad, y sin embargo, son casi completamente desconocidos fuera de la comunidad de biólogos de serpientes “.

Rabosky y Grundler enfatizaron que su estudio no podría haberse realizado sin la información obtenida de los especímenes preservados de los museos.

“Algunas personas piensan que las colecciones de zoología son solo depósitos de animales muertos, pero ese estereotipo es completamente inexacto”, dijo Rabosky. “Nuestros resultados resaltan el tremendo recurso de clase mundial que son estas colecciones para responder preguntas que son casi imposibles de responder de otra manera”.

Los fondos para el estudio fueron proporcionados por la National Science Foundation y la David and Lucile Packard Foundation. 

Estudio:  Rapid increase in snake dietary diversity and complexity following the end-Cretaceous ass extinction.

 

Adaptado del original en inglés escrito por James Erickson.

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