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Campanillas. Historia de una familia botánica escrita en el ADN

El conocimiento de los patrones de distribución de la flora y su historia evolutiva constituye uno de los frentes de la investigación botánica actual. Combinando los estudios biogeográficos con los datos moleculares, los investigadores del Instituto Botánico de Barcelona (CSIC-ICUB) han reconstruido la historia de las "campanillas", contribuyendo a un mayor conocimiento de la biodiversidad.

 

 Campanula alpestris, especie rara y endémica de los Alpes. Desde hace años la conservación de la biodiversidad en el planeta se ha convertido en una cuestión de máxima relevancia científica y también política. La investigación botánica es fundamental para conocer la biodiversidad vegetal y los procesos básicos que hay detrás. En este contexto, los investigadores del Departamento de Biosistemática y Sistemática Molecular del Instituto Botánico de Barcelona (CSIC-ICUB) combinan los aspectos biogeográficos de la flora con datos procedentes del análisis filogenético de las especies para determinar los patrones que influyen en la distribución de la flora de una región y la historia evolutiva de las especies botánicas que la habitan. Esta investigación ha permitido, por ejemplo, reconstruir la historia de la familia de las Campanuláceas y situar su origen hace alrededor de 20 millones de años. Esta investigación contribuye, en su medida, al conocimiento de la biodiversidad y resulta de gran valor a los gestores y conservadores de la naturaleza.

"Las 2.000 especies actuales de campanillas tienen un origen común asiático de hace unos 20 millones de años"

Campanillas, rapónchigos y alfileres

Campanillas, rapónchigos y alfileres forman parte de una familia de hierbas y pequeños arbustos que se pueden reconocer por la forma de campana que tienen sus flores, a menudo de colores azulados. Esta familia, que los botánicos conocen con el nombre de Campanuláceas, reúne cerca de 2.000 especies en todo el planeta. Está ampliamente distribuida en el hemisferio norte: en Asia, Europa, África y América, principalmente en zonas de montaña con cierta preferencia por los climas fríos y áridos. En el hemisferio Sur, es muy abundante en Sur África. Pero, ¿Cómo se han ido distribuyendo las especies de "campanillas" en los diferentes rincones del planeta hasta llegar a la situación presente?

Campanula glomerata, especie de amplia distribución en Eurasia. La distribución actual sólo puede proporcionar una idea de cuál podría haber sido el foco original de la familia y, dada la predominancia en el hemisferio norte, se ha especulado un posible origen asiático, siguiendo los esquemas biogeográficos generales de las angiospermas (plantas " superiores "con flor). También se ha hablado de un origen africano, atendiendo a la distribución de algunos géneros en el hemisferio sur que se diversificaron muy pronto. En cualquiera de los casos, la alta variedad de hábitat ecológicos y de sistemas reproductivos es un indicio de una alta y rápida diversificación de la familia. Los investigadores del Instituto Botánico de Barcelona (CSIC-ICUB) han intentado dar una respuesta concreta al origen y diversificación de las Campanuláceas.

Con este objetivo, han desarrollado una investigación exhaustiva que abarca desde los estudios biogeográficos y el análisis molecular, pasando por el registro fósil y los procesos geológicos. Los resultados de la investigación han permitido reconstruir la evolución espacio-temporal de la familia botánica y han permitido confirmar el origen asiático de las Campanuláceas hace alrededor de 20 millones de años.

Historia de una familia

Con el objetivo de reconstruir la historia evolutiva de las Campanuláceas, la doctoranda Cristina Roquet, bajo la dirección de la doctora Nuria Garcia-Jacas del Departamento de Biosistemática y Sistemática Molecular del Instituto Botánico de Barcelona (CSIC-ICUB), del doctor Llorenç Sáez de la Universidad Autónoma de Barcelona y el doctor Juan José Aldasoro del Real Jardín Botánico del CSIC, han realizado un análisis filogenético de los principales géneros de la familia como son Campanula, Jasione, Legousia, Phyteuma, Trachelium y Wahlenbergia.

Mapa de distribución de las campanulas.El estudio analiza ciertas secuencias específicas del ADN de los cloroplastos, trnL-F y rbcL, que se encuentran presentes en los seres fotosintéticos y permiten, en función de la mayor o menor conservación entre los grupos, establecer relaciones evolutivas entre géneros. El análisis de estas relaciones en combinación con nuevos métodos de reconstrucción biogeográfica que contemplan el incertidumbre filogenética, han permitido afinar las relaciones parentesco entre diferentes grupos taxonómicos dentro del familia y contextualizarlas en un escenario de apariciones y diversificaciones.

Los resultados han confirmado que las Campanuláceas son un grupo natural, monofilético (un único ancestro común) que se habría originado en el continente asiático hace cerca de 20 millones de años (Mioceno inferior). Por otra parte, parece que esta familia se habría diversificado enormemente hace alrededor de 10 millones de años (Mioceno superior), a raíz de un episodio que tuvo lugar en la zona comprendida entre oeste asiático y el este de la cuenca Mediterránea: la crisis salina del Messiniense. Se trata de un evento geológico que tuvo lugar al final del Mioceno y que causó el cierre del estrecho de Gibraltar y provocó que el Mar Mediterráneo se secara en episodios sucesivos. Durante aquella época, los procesos de erosión y sequedad fueron muy intensos, y junto con una fuerte disminución de la temperatura, habrían favorecido la diversificación de plantas anuales y xeromórficas. Es en este escenario de cambio climático y de expansión de las regiones montañosas que los antepasados de Campanula se habrían adaptado preferentemente a los ambientes áridos y fríos.

"Conocer la biología evolutiva de las plantas permite delimitar los 'hotspots' de la biodiversidad"

Botánica para la conservación

La investigación realizada sobre las Campanuláceas ha permitido conocer con mayor detalle el origen de su diversificación. Más allá de la historia de esta família botánica, investigar los aspectos biogeográficos que determinan la distribución de las plantas en una determinada región aporta un conocimiento más profundo de la biodiversidad presente y pasada. Todo ello contribuye a establecer la delimitación de centros de riqueza de especies y centros de 'endemicidad’ (los llamados "hotspots" de biodiversidad). Este conocimiento, además de proporcionar información sobre la historia evolutiva de la flora de esa región, resulta de gran valor para los gestores de la biodiversidad y para la planificación de los espacios naturales protegidos.

Laura Valls
Unidad de Cultura Científica

 

PERFIL DEL GRUPO 

Cristina Roquet. Doctora. Departamento de Biosistemática y Sistemática Molecular en el Instituto Botánico de Barcelona (CSIC-ICUB). Ha realizado la investigación sobre la Campanuláceas en el marco de investigación de la Tesis doctoral.

Núria García-Jacas. Investigadora Científica del CSIC en el Departamento de Biosistemática y Sistemática Molecular en el Instituto Botánico de Barcelona (CSIC-ICUB).

Llorenç Saez. Doctor del Departamento de Biología Animal, Biología Vegetal y Ecología de la Universitat Autònoma de Barcelona con la línea de investigación Sistemática, Diversidad y Conservación de Plantas Superiores.

Juan José Aldasoro. Científico Titular del CSIC en el Real Jardín Botánico (CSIC) con la línea de investigación Biología evolutiva de plantas.