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El pasado en un grano de polen

viernes 12 de abril de 2019 - 12:51 UTC

Lea de Nascimento

La investigadora Lea de Nascimento Reyes lleva varios años trabajando en el Grupo de Ecología y Biogeografía Insular de la Universidad de La Laguna, así como en el Instituto Universitario de Enfermedades Tropicales y Salud Pública de Canarias, en donde se ha especializado desde los tiempos en que realizó su tesis doctoral, leída en 2014, en paleoecología, disciplina que, como ella misma define, “estudia las relaciones de los organismos entre ellos y con el ambiente, pero en el pasado, en periodos de tiempo muy largo”.

Su labor consiste en describir qué especies vegetales existían en un momento concreto en un lugar determinado. Para ello, recoge muestras de cada paraje que se quiere estudiar y, en laboratorio, analiza componentes como granos de polen y restos de carbón microscópico para obtener la información necesaria para realizar la reconstrucción. Las técnicas existentes para estos estudios tienen algunas limitaciones y, en territorios insulares como Canarias, son aún más complicadas de aplicar en toda su complejidad, por lo que este tipo de estudios están muy condicionados ya desde su origen.

Una de las mayores innovaciones en este campo es el análisis de ADN antiguo, técnica que se aplica con regularidad para el estudio de restos de humanos prehistóricos y grandes animales, pero que no es tan habitual en estudios la vegetación del pasado. Durante su etapa de realización de tesis, de Nascimento coincidió en un congreso sobre biología de islas celebrado en Hawái con Janet Wilmshurst, una de las especialistas más importantes internacionalmente en esta disciplina, cuyo equipo había montado recientemente un laboratorio especializado en esta técnica en su centro de investigación de Nueva Zelanda, el Manaaki Whenua – Landcare Research.

“Nosotros llevábamos mucho tiempo interesados en aplicar esa técnica aquí en Canarias y ella me sugirió que lo mejor era que fuera a Nueva Zelanda a aprender con ellos”, explica la investigadora de la Universidad de La Laguna. Para lograrlo, tras barajar varias opciones de financiación, decidió optar a una ayuda dentro de las acciones Marie Skłodowska-Curie de la Unión Europea en su modalidad global, la cual supone dos años de estancia en la institución solicitada, más otro año en el cual su beneficiaria debe importar a su centro de origen el conocimiento adquirido fuera de Europa.

El proyecto está supervisado conjuntamente por Janet Wilsmhurst en Nueva Zelanda y José María Fernández-Palacios en la Universidad de La Laguna. También participa el Jardín Botánico Canario “Viera y Clavijo” – Unidad Asociada al CSIC, con la supervisión de Juli Caujapé-Castells.

Analizando el polen

De Nascimento trata con su proyecto reconstruir ambientes en islas teniendo en cuenta el impacto humano. Canarias es un caso muy particular porque tuvo dos oleadas de colonización: la llegada de los aborígenes en torno al cambio de era (aunque hay dataciones más antiguas) y la de los europeos. La idea es ver cómo eran los ecosistemas antes de la llegada de los humanos y luego comparar las dos oleadas.

Esta clase de estudios paleoecológicos utilizan indicadores o proxies, elementos que señalan la presencia de un organismo que estuvo en el territorio en el pasado. En el caso de la vegetación, el indicador más ampliamente utilizado es el polen fósil, ya que posee una cubierta muy resistente, que le permite resistir el paso de miles de años y solamente parece ser sensible a la oxidación.

Para obtener buenas muestras de polen, hay que encontrar yacimientos en los cuales se haya producido una deposición de materiales en capas ordenada y prolongada en el tiempo, de tal modo que lo más profundo sea lo más antiguo y lo más superficial, lo más reciente. Además, deben ser lugares en los que haya ausencia de oxígeno, lo cual se consigue con agua. Por ello, uno de los principales lugares para recoger muestras son los lagos o capas de hielo… todos ellos ambientes ausentes en Canarias.

“Aquí tenemos esa limitación”, explica la investigadora, “así que buscamos sitios donde hubiera evidencias de que en el pasado hubo alguna laguna o lago. El primer sitio fue, evidentemente, La Laguna, en Tenerife; en Gran Canaria, la Laguna de Valleseco; y en La Gomera, Laguna Grande. En esos lugares encontramos polen muy degradado, en unas condiciones en las que a lo mejor un investigador acostumbrado a muestras continentales mejor conservadas ni se dignaría a contar, porque conlleva mucho trabajo, pero que a nosotros nos valía”.

La localización de eso lugares se realizó con el asesoramiento de geógrafos de la institución, como Constantino Criado, quien ha ayudado al equipo a ampliar el rango de parajes de búsqueda, de tal modo que en la actualidad también se consideran cráteres y otros depósitos geológicos en los que ha podido haber alguna acumulación de agua en el pasado.

Una vez en el enclave, se perfora para obtener las muestras. Cuando es posible, se utiliza una maquinaria similar a la que se emplea en la construcción para obtener catas de terreno, lo cual permite obtener cilindros con muestras de hasta once metros de profundidad. Pero en ocasiones el terreno no permite el acceso de vehículos, por lo que el equipo debe realizar la perforación a mano, martilleando hasta los dos o tres metros de profundidad.

De ese trabajo se obtiene sedimentos que son envasados en tubos, de modo que en cada cilindro está la muestra tal cual, intacta, y permite saber a qué intervalo de profundidad pertenece. Todo ello se procesa en el laboratorio, eliminando los componentes que impiden ver el polen mediante procedimientos físico-químico con ácidos, sales y calor a 90ºC. Una vez eliminado todo el sedimento, se obtiene un polen limpio y concentrado, listo para su observación bajo el microscopio.

De Nascimento explica que para realizar un estudio con resultados concluyentes son necesarios unos 300 granos de polen, pero en cada muestra cuenta entre 600 y 900, la mayoría de los cuales son desechados por su mala conservación. Utilizando una colección de referencia amplia de la zona estudiada, es posible analizar el tamaño y morfología de cada grano y, así, identificarlo a nivel de género y familia. “Así defines que tienes cierto porcentaje de polen de pino, cierto porcentaje de polen de faya o brezo y, con eso, señalar que en ese lugar hubo, por ejemplo, un pinar”. Finalmente, para darle el marco temporal, se utiliza la datación mediante el Carbono 14.

La presencia humana

En paleoecología, cuantos más indicadores se consideren, mejor. Por ello, además del análisis de los granos de polen, el equipo de de Nascimento también analiza la concentración de carbón. “Aunque las muestras que obtenemos son demasiado pequeñas para identificarlas, sí podemos contarlas”, explica. “Y hay metodologías ya desarrolladas para calcular concentraciones a partir de esos recuentos y asimilar eso a eventos de fuego que nos permiten reconstruir el régimen de incendios en un periodo de tiempo. Muchas veces, los cambios drásticos de la vegetación coinciden con picos en la concentración de carbón, lo cual indica que hubo fuego. Si encima cae en periodos cuando las islas ya estaban colonizadas, es fácil deducir si fueron provocados por humanos”.

Hay más indicadores, como ciertas esporas de hongos que indican la presencia de herbívoros, lo cual en algunos casos significa que en ese momento se habían introducido las cabras y, por tanto, ya había presencia humana. “Sumando distintos indicadores haces la reconstrucción. También consideramos información del contexto: si vas a relacionar los datos con clima, necesitas reconstrucciones, que ya habrán hecho otros equipos, del clima de la zona y de la región, y encajar todo eso”.

Uno de los objetivos que persigue de Nascimento y su equipo es avanzar en el estudio del impacto humano en Canarias, porque no está tan avanzado como en otros entornos insulares por varias limitaciones: además de que el polen está muy degradado, en la costa las condiciones son peores porque es difícil encontrar lagunas o aguas estancas y, por tanto, las posibilidades de reconstruir la vegetación son menores. “Y sería muy interesante, porque es el primer sitio al que llegan los humanos. Es decir, los primeros momentos de la colonización no los podemos estudiar”.

Otro problema del estudio a partir del análisis de polen es que hay una infrarrepresentación de ciertas especies vegetales. Por ejemplo, las lauráceas, que son las que dominan el bosque de laurisilva, están polinizadas por insectos, por lo cual no producen mucho polen y, por ello, no aparecen en los registros. “Detectas faya y brezo en abundancia, pero siempre te quedas con la duda de si eso era una laurisilva madura y bien conservada o era un fayal-brezal más degradado. Tampoco están representadas las tabaibas en el matorral costero, porque no producen mucho polen”.

El avance de los estudios de ADN

El análisis de ADN antiguo es una técnica que puede solventar muchos de esos problemas, razón por la cual la investigadora decidió aprender la técnica en Nueva Zelanda y crear un protocolo específico adaptado a las peculiaridades ambientales de Canarias. “El ADN es otro indicador presente en las muestras que se utiliza para reconstruir vegetación y es más potente, porque puedes detectar además de plantas, animales, hongos, bacterias… todo”.

Hasta el momento, los estudios de ADN antiguo de vegetación que están publicando utilizan muestras de lugares muy fríos, donde el material genético se conserva mejor: en el Ártico, ambientes de alta montaña y algunas cuevas del desierto que, al estar aisladas de la incidencia del sol y el calor, se comportan como neveras. “Fuera de ahí, no se había hecho nada para reconstruir vegetación, y nosotros decidimos probar qué tal funciona esa metodología en Canarias, donde las condiciones para utilizar los proxies convencionales no son las óptimas. Si conseguimos llegar bastante atrás en el tiempo, las publicaciones que salieran serían las primeras en reconstrucciones de vegetación en islas con ambientes como el nuestro”.

En este caso, el ADN que se analiza no es solamente del polen, sino de toda la muestra del suelo, para registrar material genético de cualquier resto de materia vegetal que haya podido fijarse en el sedimento, desde una hoja a una rama, pasando por un fruto que haya caído en el suelo y se haya descompuesto. La investigadora aprendió la técnica en el Long-Term Ecology Laboratory del centro de Nueva Zelanda, que la utiliza en reconstrucciones ambientales del pasado, principalmente para el estudio de la dieta de animales a partir del análisis de los fósiles de sus excrementos (coprolitos), y para el estudio de la ecología y distribución de especies extintas.

De Nascimento fue al Manaaki Whenua – Landcare Research con todas las muestras que había recogido en Canarias, de tal modo que al mismo tiempo que aprendía la técnica, podía avanzar en su trabajo. Sin embargo, no fue todo tan sencillo: como ella misma reconoce, el primer año fue infructuoso y no obtuvo ningún resultado. El problema fue que, en esos meses, aprendió la técnica tal cual ha sido diseñada, con protocolos preestablecidos, que funcionan muy bien para ambientes fríos, pero no en territorios como Canarias. “No fue un desastre porque aprendí”, reflexiona. “En ese primer año seguimos el protocolo habitual y como no obtuvimos resultados, nos planteamos hacer cosas más específicas. Es decir, que gracias a que esos primeros ensayos me salieron mal, profundicé en técnicas más sofisticadas”.

Tras un segundo año más fructífero, de Nascimento se ha reincorporado al Instituto Universitario de Enfermedades Tropicales y Salud Pública de Canarias y, en estos momentos, está analizando las secuencias obtenidas de las muestras de ADN, por lo que solamente ha obtenido algunos resultados preliminares, pero prometedores. “Tenemos muestras del Malpaís de La Rasca, de unos 2.000 años de antigüedad y el polen está sorprendentemente bastante bien para su recuento. El ADN que extrajimos es casi todo de los últimos 200 años. Pero duplicamos el número de especies que detectamos: aparecen las que ya identificamos gracias al polen y también otras nuevas que solo se detectan con el ADN”.

Así que ahora el equipo se propone revisar muestras de sitios donde ya habían analizado el polen, para verificar lo encontrado y registrar especies que no habían detectado, y también se propone buscar en zonas de costas. “Un dato curioso del malpaís es que nos salían muchas especies de cultivos que con el polen no detectamos: viña, plátano, tomate y también algodón, lo cual nos extrañó y pensamos que era una contaminación. Pero al comprobar los registros históricos con Constantino Criado, había testimonios de que hubo cultivos de algodón en la zona. Así que el análisis de ADN es bastante preciso”.

Otra ventaja de la incorporación del análisis de ADN antiguo a estos estudios paleoecológicos es que permitirá una colaboración más estrecha con otros grupos del instituto. “El grupo al que fui en Nueva Zelanda también estudia los parásitos de especies extintas a través del ADN antiguo. Ahora yo, en mis muestras, tengo secuencias que pueden ser de parásitos y vamos a poder colaborar con Basilio Valladares, el fundador del instituto. A ellos también les interesa poder retroceder en el tiempo y ver qué parásitos había en Canarias para comprobar si eso se relaciona con enfermedades que se nombran en las crónicas, pero no se sabe muy bien qué las causó”.

(El proyecto ISLANDPALECO ha sido financiado a través del programa de investigación e innovación H2020 de la Unión Europea con el contrato Marie Skłodowska-Curie No 700952).

Gabinete de Comunicación


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