Jorge Alberto Molina Escobar

El fenómeno multi escala de cambio ambiental global generado por la actividad humana tiene impactos directos en la diversidad, fisiología y estructura de las comunidades de organismos que habitan el planeta. Además de alterar los rasgos funcionales e interacciones ecológicas de las especies con implicaciones importantes a nivel de poblaciones, comunidades y ecosistemas. La respuesta a estos diferentes factores supone un reto para los organismos, ya que no todos cuentan con las adaptaciones o la plasticidad fenotípica necesaria para sobrellevar las nuevas condiciones de los ambientes que habitan.Los insectos constituyen una parte significativa de la biodiversidad del planeta y desempeñan un papel crucial en la estabilidad de los ecosistemas. Además de jugar un papel económico para las comunidades humanas, al proporcionar servicios ecosistémicos positivos como la polinización. Sin embargo, en las últimas décadas se ha observado una disminución en las poblaciones de insectos a nivel global.Un ejemplo concreto de esta disminución es la reducción aproximada del 20 al 40% de los insectos polinizadores, tanto de especies silvestres como de interés agrícola. Este fenómeno no solo genera pérdidas económicas, sino que también puede conducir a la pérdida de ecosistemas enteros. En respuesta a estos cambios, los insectos no solo están migrando, sino que también están cambiando fisiológica y morfológicamente. Aunque se ha avanzado en la comprensión de estos fenómenos, persisten vacíos en el conocimiento, especialmente en lo que respecta a cómo los polinizadores se ven afectados por las variables de cambio global.Las abejas euglosas son polinizadores cruciales en los bosques neotropicales y participan en la polinización de orquídeas y otras plantas tropicales, por su notable potencial de dispersión. Además, son organismos bioindicadores debido a su fácil observación y alta sensibilidad a las perturbaciones ambientales.Los machos de euglosas al forrajear no solo néctar o polen, sino que además recolectan compuestos específicos de los aromas de las flores. Estos compuestos son guardados y utilizados para el cortejo de las hembras. Siendo así, el sentido del olfato para estas abejas es de vital importancia y se ha encontrado que los gases productos de la actividad humana tienen un impacto significativo en la percepción de los olores para algunos insectos. Por ejemplo, el ozono degrada o modifica los volátiles florales, haciendo que no sea reconocible para las abejas y disminuyendo su atracción. Con el diésel se ha encontrado en abejas que las emisiones generadas por la combustión inducen estrés al sistema nervioso central, alterando la capacidad cognitiva y su efectividad como polinizadores. Y también, la presencia de ozono o polución atmosférica ha impactado la detección de olores por las neuronas de insectos. Sin embargo, un cambio a nivel fisiológico no necesariamente se traduce en un cambio en el comportamiento. Por ende, estudios en abejorros han revelado que la exposición a volátiles junto con ozono dificulta la atracción a las flores; y en abejas la exposición a diésel puede afectar la memoria.A nivel molecular, se ha observado que tanto la temperatura como la presencia de contaminantes pueden aumentar la expresión de genes asociados con el estrés oxidativo, afectando así la capacidad olfativa de los insectos; y además, la expresión de heat shock proteins (HSP) en respuesta a incrementos significativos de temperatura. Estudios con RT-PCR han demostrado una expresión diferencial de genes en abejas sometidas a CO2, evidenciando un aumento en los genes relacionados con la respuesta al estrés.El propósito de este proyecto es examinar los efectos de gases contaminantes, como el ozono, el dióxido de carbono y el diésel, sobre el comportamiento de forrajeo de néctar y aromas en machos del género Euglossa. Al mismo tiempo, se evaluarán los efectos de los cambios inducidos a nivel fisiológico mediante electroantenogramas y utilizando RT-PCR para analizar la expresión de marcadores asociados al estrés y alteraciones en la actividad neuronal, que pueden afectar la capacidad de percepción de las abejas y, por ende, su habilidad de navegación durante el forrajeo. Comprender el impacto de la contaminación y las emisiones de gases de efecto invernadero es crucial para anticipar posibles afectaciones en las interacciones entre las abejas y las plantas que polinizan. Formulamos la hipótesis de que, en ambientes enriquecidos con contaminantes atmosféricos de origen antrópico, las abejas perderán sensibilidad en sus receptores químicos de volátiles y en consecuencia no serán atraídas por los volátiles emitidos por las plantas. Además, anticipamos que se producirán cambios en la expresión de genes relacionados con alteraciones cerebrales y estrés que pueden estar generando el cambio en el comportamiento observado.

El proyecto centra su atención en el estudio de como los peces de Colombia utilizan sus órganos de los sentidos para interactuar con el medio ambiente y entre ellos. Este proyecto se enmarca entonces dentro del área de investigación conocida como ecología sensorial. De especial interés para el proyecto son los siguientes sistemas sensoriales: visión, quimiorrecepción (gusto), magnetorrecepción, mecanorrecepción (audición y línea lateral), termorrecepción y electrorrecepción.Los peces, al igual que todos los animales combinan su sistema nervioso central con los diferentes sistemas nerviosos periféricos para poder interactuar con su medio ambiente y con otros individuos de manera intra e interespecífica (Elmer et al., 2021). Todo esto les permite entonces a los peces habitar diferentes ambientes o diferentes nichos funcionales dentro del mismo ambiente (Horodysky et al., 2010). Para entender como se llevan a cabo estos procesos de interacciones surge la ecología sensorial que estudia como los animales adquieren, procesan y usan los estímulos sensoriales de sus ambientes (Dusenbery, 1992).Las implicaciones de la importancia de aplicar la ecología sensorial al estudio de los peces de Colombia radica en que los resultados que se obtengan pueden tener un impacto a nivel de conservación, manejo de la vida silvestre y aplicaciones a la explotación de recursos pesqueros de una manera razonable y responsable (Elmer et al., 2021).Si tenemos en cuenta que Colombia cuenta con aproximadamente 1.494 especies de peces de agua dulce (DoNascimiento et al., 2017) y unas 1.234 especies marinas (Fishbase, 2022); es claro imaginarse el potencial que existe para aplicar el estudio de la ecología sensorial en este grupo de organismos y con ello tener una mejor aproximación a la biología, ecología y conservación de las especies que se encuentran en nuestro país. Los ambientes acuáticos además ofrecen una gran diversidad de ambientes que contribuyen a la alta biodiversidad de peces; porque, si tenemos en cuenta, en comparación con el aire, el agua es mejor conductor de compuestos químicos, ondas mecánicas, campos eléctricos y ondas electromagnéticas (Borghezan et al., 2021). Si a lo anterior adicionamos que los peces como grupo de vertebrados son los que menos reciben a nivel nacional la importancia para ser considerados objetos de estudio a nivel de ecología sensorial, es claro que no solo su estudio nos va a permitir profundizar en la biología, ecología y conservación; sino que además nos va a brindar herramientas para poder aplicar a la biodiversidad de peces de agua dulce y marina mejores aproximaciones para el manejo sostenible de sus poblaciones. ObjetivoEl presente proyecto tiene como objetivo aplicar a la diversidad de peces de Colombia las técnicas de ecología sensorial. En especial en los sistemas sensoriales involucrados en la visión, la quimiorrecepción (gusto), la magnetorrecepción, la mecanorrecepción (audición y línea lateral), la termorrecepción y la electrorrecepción.

El fenómeno multi escala de cambio ambiental global generado por la actividad humana tiene impactos directos en la diversidad, fisiología y estructura de las comunidades de organismos que habitan el planeta. Además de alterar los rasgos funcionales e interacciones ecológicas de las especies con implicaciones importantes a nivel de poblaciones, comunidades y ecosistemas. La respuesta a estos diferentes factores supone un reto para los organismos, ya que no todos cuentan con las adaptaciones o la plasticidad fenotípica necesaria para sobrellevar las nuevas condiciones de los ambientes que habitan.Los insectos constituyen una parte significativa de la biodiversidad del planeta y desempeñan un papel crucial en la estabilidad de los ecosistemas. Además de jugar un papel económico para las comunidades humanas, al proporcionar servicios ecosistémicos positivos como la polinización. Sin embargo, en las últimas décadas se ha observado una disminución en las poblaciones de insectos a nivel global.Un ejemplo concreto de esta disminución es la reducción aproximada del 20 al 40% de los insectos polinizadores, tanto de especies silvestres como de interés agrícola. Este fenómeno no solo genera pérdidas económicas, sino que también puede conducir a la pérdida de ecosistemas enteros. En respuesta a estos cambios, los insectos no solo están migrando, sino que también están cambiando fisiológica y morfológicamente. Aunque se ha avanzado en la comprensión de estos fenómenos, persisten vacíos en el conocimiento, especialmente en lo que respecta a cómo los polinizadores se ven afectados por las variables de cambio global.Las abejas euglosas son polinizadores cruciales en los bosques neotropicales y participan en la polinización de orquídeas y otras plantas tropicales, por su notable potencial de dispersión. Además, son organismos bioindicadores debido a su fácil observación y alta sensibilidad a las perturbaciones ambientales.Los machos de euglosas al forrajear no solo néctar o polen, sino que además recolectan compuestos específicos de los aromas de las flores. Estos compuestos son guardados y utilizados para el cortejo de las hembras. Siendo así, el sentido del olfato para estas abejas es de vital importancia y se ha encontrado que los gases productos de la actividad humana tienen un impacto significativo en la percepción de los olores para algunos insectos. Por ejemplo, el ozono degrada o modifica los volátiles florales, haciendo que no sea reconocible para las abejas y disminuyendo su atracción. Con el diésel se ha encontrado en abejas que las emisiones generadas por la combustión inducen estrés al sistema nervioso central, alterando la capacidad cognitiva y su efectividad como polinizadores. Y también, la presencia de ozono o polución atmosférica ha impactado la detección de olores por las neuronas de insectos. Sin embargo, un cambio a nivel fisiológico no necesariamente se traduce en un cambio en el comportamiento. Por ende, estudios en abejorros han revelado que la exposición a volátiles junto con ozono dificulta la atracción a las flores; y en abejas la exposición a diésel puede afectar la memoria.A nivel molecular, se ha observado que tanto la temperatura como la presencia de contaminantes pueden aumentar la expresión de genes asociados con el estrés oxidativo, afectando así la capacidad olfativa de los insectos; y además, la expresión de heat shock proteins (HSP) en respuesta a incrementos significativos de temperatura. Estudios con RT-PCR han demostrado una expresión diferencial de genes en abejas sometidas a CO2, evidenciando un aumento en los genes relacionados con la respuesta al estrés.El propósito de este proyecto es examinar los efectos de gases contaminantes, como el ozono, el dióxido de carbono y el diésel, sobre el comportamiento de forrajeo de néctar y aromas en machos del género Euglossa. Al mismo tiempo, se evaluarán los efectos de los cambios inducidos a nivel fisiológico mediante electroantenogramas y utilizando RT-PCR para analizar la expresión de marcadores asociados al estrés y alteraciones en la actividad neuronal, que pueden afectar la capacidad de percepción de las abejas y, por ende, su habilidad de navegación durante el forrajeo. Comprender el impacto de la contaminación y las emisiones de gases de efecto invernadero es crucial para anticipar posibles afectaciones en las interacciones entre las abejas y las plantas que polinizan. Formulamos la hipótesis de que, en ambientes enriquecidos con contaminantes atmosféricos de origen antrópico, las abejas perderán sensibilidad en sus receptores químicos de volátiles y en consecuencia no serán atraídas por los volátiles emitidos por las plantas. Además, anticipamos que se producirán cambios en la expresión de genes relacionados con alteraciones cerebrales y estrés que pueden estar generando el cambio en el comportamiento observado.

El proyecto centra su atención en el estudio de como los peces de Colombia utilizan sus órganos de los sentidos para interactuar con el medio ambiente y entre ellos. Este proyecto se enmarca entonces dentro del área de investigación conocida como ecología sensorial. De especial interés para el proyecto son los siguientes sistemas sensoriales: visión, quimiorrecepción (gusto), magnetorrecepción, mecanorrecepción (audición y línea lateral), termorrecepción y electrorrecepción.Los peces, al igual que todos los animales combinan su sistema nervioso central con los diferentes sistemas nerviosos periféricos para poder interactuar con su medio ambiente y con otros individuos de manera intra e interespecífica (Elmer et al., 2021). Todo esto les permite entonces a los peces habitar diferentes ambientes o diferentes nichos funcionales dentro del mismo ambiente (Horodysky et al., 2010). Para entender como se llevan a cabo estos procesos de interacciones surge la ecología sensorial que estudia como los animales adquieren, procesan y usan los estímulos sensoriales de sus ambientes (Dusenbery, 1992).Las implicaciones de la importancia de aplicar la ecología sensorial al estudio de los peces de Colombia radica en que los resultados que se obtengan pueden tener un impacto a nivel de conservación, manejo de la vida silvestre y aplicaciones a la explotación de recursos pesqueros de una manera razonable y responsable (Elmer et al., 2021).Si tenemos en cuenta que Colombia cuenta con aproximadamente 1.494 especies de peces de agua dulce (DoNascimiento et al., 2017) y unas 1.234 especies marinas (Fishbase, 2022); es claro imaginarse el potencial que existe para aplicar el estudio de la ecología sensorial en este grupo de organismos y con ello tener una mejor aproximación a la biología, ecología y conservación de las especies que se encuentran en nuestro país. Los ambientes acuáticos además ofrecen una gran diversidad de ambientes que contribuyen a la alta biodiversidad de peces; porque, si tenemos en cuenta, en comparación con el aire, el agua es mejor conductor de compuestos químicos, ondas mecánicas, campos eléctricos y ondas electromagnéticas (Borghezan et al., 2021). Si a lo anterior adicionamos que los peces como grupo de vertebrados son los que menos reciben a nivel nacional la importancia para ser considerados objetos de estudio a nivel de ecología sensorial, es claro que no solo su estudio nos va a permitir profundizar en la biología, ecología y conservación; sino que además nos va a brindar herramientas para poder aplicar a la biodiversidad de peces de agua dulce y marina mejores aproximaciones para el manejo sostenible de sus poblaciones. ObjetivoEl presente proyecto tiene como objetivo aplicar a la diversidad de peces de Colombia las técnicas de ecología sensorial. En especial en los sistemas sensoriales involucrados en la visión, la quimiorrecepción (gusto), la magnetorrecepción, la mecanorrecepción (audición y línea lateral), la termorrecepción y la electrorrecepción.

El objetivo principal de este proyecto es investigar la diversidad de especies de insectos hematófagos que se caracterizan por usar la llamada de apareamiento de las ranas y sapos para localizar a su hospedero. Esta es una estrategia única y muy interesante que revela una larga historia de co-evolución. Nos enfocaremos especialmente en una familia de dípteros poca conocida llamada Corethrellidae (Diptera: Nematocera: Culicomorpha). En este grupo las hembras son hematófagas y se especializan en picar ranas y sapos. Las mosquitas usan la llamada de apareamiento de las ranas para localizar a machos que están cantando y obtener sangre que utilizan para producir huevos. A pesar de que este es un grupo que se esperaria que tenga gran diversidad en Colombia debido a nuestra gran diversidad de anuros, se sabe muy poco de los Corethrellidos y se han reportado muy poca especies para Colombia. En general el proyecto caracterizara la diversidad de enemigos naturales de las ranas y sapos que explota su sistema de comunicación. Adicionalmente examinaremos las relaciones entre las mosquitas y su huésped investigando la especificidad de estas relaciones y las preferencias acústicas por las llamadas de ciertas especies de ranas.

En la naturaleza existen distintas estrategias reproductivas que pueden ser empleadas por los machos para evitar que las hembras copulen múltiples veces. Un ejemplo de esto ocurre en los artrópodos, en los cuales los tapones copulatorios son empleados durante la cópula para bloquear la apertura genital o el tracto reproductivo de la hembra, evitando la competencia espermática. Sin embargo, en el género Leucauge, las hembras son las que forman un tapón copulatorio el cual puede sesgar la paternidad. Este tapón es formado dependiendo de los despliegues reproductivos que realice el macho antes y durante la cópula, y su formación puede variar entre especies. De igual manera, estudios previos resaltan la importancia que pueden tener otras estructuras involucradas durante la cópula las cuales podrían estar relacionadas con la remoción o formación del tapón copulatorio, como el gancho del pedipalpo de los machos de Leucauge, sin embargo esto se desconoce. En este estudio se evaluará la importancia y funcionalidad del gancho del pedipalpo de los machos de L. acuminata en el éxito de cópula con hembras vírgenes y hembras con tapón copulatorio.

Los ojos larvales o stemmata son estructuras visuales típicas en insectos holometábolos. Este tipo de ojos se originaron de ommatidia individuales de un insecto hemimetábolo ancestral. En hemimetábola, el número de ommatidia aumenta con el crecimiento y concomitantemente se da un incremento de la capacidad visual, sin embargo, en insectos holometábolos el número de unidades visuales se mantiene con las sucesivas mudas. El género Corydalus, es un grupo de insectos perteneciente al orden Megaloptera. Sus larvas son acuáticas y de hábitos predatorios, habitan en ecosistemas lóticos, donde emboscan sus presas bajo rocas o vegetación sumergida.  Estas larvas presentan seis stemmata bien desarrollados organizados a manera de pentágono, con un ocelo central y cinco periféricos. La morfología y organización del sistema visual de larvas de Corydalus armatus en diferentes estadios de desarrollo fue estudiada, utilizando métodos de morfometría geométrica. La forma de la organización de los stemmata cambia con la longitud corporal,  el diámetro de los lentes y la distancia interocelar incrementa con el crecimiento. Para evaluar la covariación del sistema visual con la cabeza del insecto, se llevó a cabo un análisis de integración. Los resultados indican que ambas estructuras varían de manera diferencial y sugieren modularidad. Las respuestas comportamentales ante parámetros visuales básicos como distancia, tamaño y contraste del estímulo en larvas de Corydalus armatus serán analizadas con el fin de identificar que patrón visual detectan estos insectos y determinar la relación entre el tamaño, la organización de los ocelos y la capacidad visual. El tiempo de reacción al estímulo se correlacionará con la forma de la organización y el tamaño de los insectos. La frecuencia de las respuestas comportamentales se analizará para larvas de diferentes rangos de longitud corporal (edades).