9.2: Diversidad de especies

La diversidad de especies es el número de especies diferentes en un área particular y su abundancia relativa. El área en cuestión podría ser un hábitat, un bioma o toda la biosfera. Las áreas con baja diversidad de especies, como los glaciares de la Antártida, aún contienen una amplia variedad de organismos vivos, mientras que la diversidad de las selvas tropicales es tan grande que no se puede evaluar con precisión. La riqueza de especies, el número de especies que viven en un hábitat u otra unidad, es un componente de la biodiversidad. La uniformidad de especies es un componente de la diversidad de especies basada en la abundancia relativa (el número de individuos en una especie en relación con el número total de individuos en todas las especies dentro de un sistema). Las especies fundacionales (ver Tipos y Dinámicas de Ecosistemas) suelen tener la mayor abundancia relativa de especies. Dos localizaciones con la misma riqueza no necesariamente tienen la misma uniformidad de especies. Por ejemplo, ambas comunidades en figura\(\PageIndex{b}\) tienen tres especies arbóreas diferentes y con ello una riqueza de tres especies. Sin embargo, existe una especie dominante (representada por seis individuos) en la comunidad #1. En la comunidad #2, hay tres de individuos de cada especie. Por lo tanto, la comunidad #2 tiene una mayor uniformidad de especies y mayor diversidad de especies en general.

Figura\(\PageIndex{a}\): Dos hipotéticas comunidades arbóreas tienen la misma riqueza de especies, pero la comunidad #2 (abajo) tiene una mayor uniformidad de especies. Ambas comunidades tienen nueve árboles y tres especies arbóreas. En la comunidad #1, una especie es dominante, representada por seis individuos. Hay dos individuos de una especie de conífera, y sólo un individuo de la especie final. En la comunidad #2, hay tres individuos de cada especie. Imágenes compiladas por Melissa Ha del árbol Alone George Hodan, Old Tree Silhouette y Tree (todos de dominio público).

El número de especies en la Tierra

A pesar de un esfuerzo considerable, el conocimiento de las especies que habitan el planeta es limitado. Se han descrito alrededor de 1.5 millones de especies, pero aún no se han identificado muchas más especies. Las estimaciones del número total de especies en la Tierra oscilan entre 3 millones y 100 millones, con estimaciones más recientes que suelen oscilar entre 8 y 11 millones de especies. Un estudio de 2011 sugiere que solo el 13% de las especies eucariotas (como plantas, animales, hongos y algas) han sido nombradas (Tabla\(\PageIndex{a}\). Las estimaciones del número de especies procariotas (como las bacterias) son en gran parte conjeturas, pero los biólogos coinciden en que la ciencia apenas ha comenzado a catalogar su diversidad. De hecho, un estudio de 2017 realizado por Brendan Larsen y sus colegas estimó que en realidad hay 1-6 mil millones de especies en la Tierra y al menos 70% de ellas son bacterias. Dado que la Tierra está perdiendo especies a un ritmo acelerado, la ciencia sabe poco de lo que se está perdiendo.

Cuadro\(\PageIndex{a}\): El número estimado de especies por grupo taxonómico, incluyendo especies descritas (nombradas y estudiadas) y predichas (aún por nombrar).

Tipo de organismo	Mora et al. 2011 Descrito	Mora et al. 2011 Predicho	Chapman 2009 Descrito	Se pronostica Chapman 2009	Groombridge y Jenkins 2002 Descrito	Se pronostica Groombridge y Jenkins 2002
Animales	1,124,516	9,920,000	1,424,153	6,836,330	1,225,500	10,820,000
Protistas fotosintéticos (como algas)	17,892	34,900	25.044	200,500	Sin datos	Sin datos
Hongos	44,368	616,320	98,998	1,500,000	72,000	1,500,000
Plantas	224,244	314,600	310,129	390,800	270,000	320,000
Protistas no fotosintéticos	16,236	72,800	28,871	1,000,000	80,000	600,000
Procariotas	Sin datos	Sin datos	10,307	1,000,000	10,175	Sin datos
Total	1,438,769	10,960,000	1,897,502	10,897,630	1,657,675	13,240,000

Existen diversas iniciativas para catalogar especies descritas de manera accesible y más organizada, e internet está facilitando ese esfuerzo. Sin embargo, a la tasa actual de descripción de especies, que según los reportes del Estado de Especies Observadas es de 17,000—20,000 nuevas especies al año, tardaría cerca de 500 años en describir todas las especies actualmente existentes. La tarea, sin embargo, se está volviendo cada vez más imposible con el tiempo ya que la extinción elimina especies de la Tierra más rápido de lo que pueden describirse.

Nombrar y contar especies puede parecer una búsqueda sin importancia dadas las otras necesidades de la humanidad, pero no es simplemente una contabilidad. Describir especies es un proceso complejo mediante el cual los biólogos determinan las características únicas de un organismo y si ese organismo pertenece o no a alguna otra especie descrita. Permite a los biólogos encontrar y reconocer la especie después del descubrimiento inicial para dar seguimiento a preguntas sobre su biología. Esa investigación posterior producirá los descubrimientos que hacen que la especie sea valiosa para los humanos y para nuestros ecosistemas. Sin nombre y descripción, una especie no puede ser estudiada en profundidad y de manera coordinada por múltiples científicos.

Código de barras de ADN

La tecnología de genética molecular y el procesamiento y almacenamiento de datos están madurando hasta el punto en que catalogar las especies del planeta de manera accesible es casi factible. El código de barras del ADN es un método genético molecular, que aprovecha unas estructuras especializadas dentro de algunas células llamadas mitocondrias (figura\(\PageIndex{a}\)). Las mitocondrias contienen ADN que está separado del resto de la célula, y uno de los genes en el ADN mitocondrial cambia más rápidamente a través del proceso de evolución que el ADN normal. Mientras que las plantas contienen mitocondrias, el ADN de sus cloroplastos, las estructuras especializadas en las que ocurre la fotosíntesis, suelen tener códigos de barras. La tecnología de secuenciación rápida de ADN hace que la parte de genética molecular del trabajo sea relativamente barata y rápida. Los recursos informáticos almacenan y ponen a disposición los grandes volúmenes de datos. Actualmente se están realizando proyectos para utilizar códigos de barras de ADN para catalogar especímenes de museo, que ya han sido nombrados y estudiados, así como probar el método en grupos menos estudiados. A mediados de 2012, cerca de 150,000 especies nombradas habían sido codificadas por barras. Los primeros estudios sugieren que hay un número significativo de especies no descritas que se parecían demasiado a especies hermanas para ser reconocidas previamente como diferentes. Estos ahora se pueden identificar con códigos de barras de ADN.

Figura\(\PageIndex{b}\): Las mitocondrias son estructuras especializadas dentro de células eucariotas. Contienen ADN separado, y el ADN mitocondrial contiene un gen de rápida evolución utilizado para el código de barras del ADN. Imagen del personal de Blausen.com (2014). “Galería Médica de Blausen Medical 2014”. WikiRevista de Medicina 1 (2). DOI: 10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436. (CC-BY)

Importancia de la diversidad de especies

Los ecosistemas saludables contienen una diversidad de especies, y cada especie juega un papel en la función de los ecosistemas; por lo tanto, la diversidad de especies así como la diversidad de los ecosistemas son esenciales para mantener los servicios ecosistémicos. Por ejemplo, muchos medicamentos se derivan de químicos naturales elaborados por un grupo diverso de organismos. Por ejemplo, muchas plantas producen compuestos destinados a proteger a la planta de los insectos y otros animales que los comen. Algunos de estos compuestos también funcionan como medicamentos humanos. Las sociedades contemporáneas que viven cerca de la tierra suelen tener un amplio conocimiento de los usos medicinales de las plantas que crecen en su área. Durante siglos en Europa, el conocimiento más antiguo sobre los usos médicos de las plantas se recopiló en libros de hierbas que identificaban las plantas y sus usos. Los humanos no son los únicos animales que utilizan plantas por razones medicinales. Los otros grandes simios, orangutanes, chimpancés, bonobos y gorilas se han observado automedicarse con plantas.

La ciencia farmacéutica moderna también reconoce la importancia de estos compuestos vegetales. Ejemplos de medicamentos significativos derivados de compuestos vegetales incluyen aspirina, codeína, digoxina, atropina y vincristina (figura\(\PageIndex{c}\)). Muchos medicamentos alguna vez se derivaron de extractos de plantas pero ahora se sintetizan. Se estima que, en un momento, el 25 por ciento de las drogas modernas contenían al menos un extracto de planta. Ese número probablemente ha disminuido a cerca del 10 por ciento ya que los ingredientes naturales de las plantas son reemplazados por versiones sintéticas de los compuestos vegetales. Los antibióticos, que son responsables de mejoras extraordinarias en la salud y la esperanza de vida en los países desarrollados, son compuestos derivados en gran parte de hongos y bacterias.

Figura\(\PageIndex{c}\): Catharanthus roseus, el bígaro de Madagascar, posee diversas propiedades medicinales. Entre otros usos, es fuente de vincristina, fármaco que se utiliza en el tratamiento de linfomas. (crédito: Forest y Kim Starr)

En los últimos años, los venenos y venenos de animales han excitado una intensa investigación por su potencial medicinal. Para 2007, la FDA había aprobado cinco medicamentos basados en toxinas animales para tratar enfermedades como la hipertensión, el dolor crónico y la diabetes. Otros cinco fármacos están siendo sometidos a ensayos clínicos y al menos seis fármacos están siendo utilizados en otros países. Otras toxinas investigadas provienen de mamíferos, serpientes, lagartos, diversos anfibios, peces, caracoles, pulpos y escorpiones.

Además de representar miles de millones de dólares en ganancias, estos medicamentos mejoran la vida de las personas. Las compañías farmacéuticas están buscando activamente nuevos compuestos naturales que puedan funcionar como medicamentos. Se estima que un tercio de la investigación y desarrollo farmacéutico se gasta en compuestos naturales y que alrededor del 35 por ciento de los nuevos fármacos traídos al mercado entre 1981 y 2002 fueron de compuestos naturales.

Referencias

Brendan B. Larsen, Elizabeth C. Miller, Matthew K. Rhodes y John J. Wiens, "La afición desordenada multiplicada y redistribuida: el número de especies en la Tierra y el nuevo pastel de la vida”, The Quarterly Review of Biology 92, núm. 3 (septiembre de 2017): 229-265. DOI

Atribuciones

Modificado por Melissa Ha de las siguientes fuentes:

• Ecología Comunitaria e Importancia de la Biodiversidad desde la Biología Ambiental por Matthew R. Fisher (licenciado bajo CC-BY)
• Preservar la Biodiversidad de la Biología General por OpenStax (licenciado bajo CC-BY)