Andrew Jackson Crawford

Este estudio pretende describir las comunidades de hongos cultivables presentes en la piel de dos especies de anfibios: Dendropsophus molitor y Rheobates palmatus. Estas dos especies son positivas para la infección por el hongo Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), sin embargo no se han evidenciado eventos de mortalidad o declive. Nosotros evaluaremos como la presencia de ciertas especies de hongos pertenecientes a la microbiota cutánea de estos anfibios pueden afectar el establecimiento y crecimiento de Bd. Hasta la fecha, se han realizado varios estudios en diferentes especies enfocados en entender el rol de la comunidad de bacterias como una defensa contra el hongo, pero las investigaciones que evalúan las capacidades anti-Bd de la comunidad fúngica aún es muy escasa. Un mejor entendimiento de las interacciones microbianas permitirá mejorar las estrategias actuales para reducir el impacto de la enfermedad, quitridiomicosis, una de las mayores preocupaciones en cuanto a la conservación de anfibios. 

En la actualidad nos encontramos en una crisis de conservación de la biodiversidad, causada por las actividades antrópicas ocurridas tras la Revolución Industrial. Esta crisis es de tal magnitud que se considera como la sexta extinción masiva, solo que se está llevando a cabo en una escala de tiempo mucho menor a la de las otras cinco extinciones masivas ocurridas en la historia de la vida en la tierra. Dada la rapidez de la ocurrencia de esta crisis, se hace necesario estudiar la biodiversidad con el fin de tomar medidas para garantizar la supervivencia de las especies a largo plazo.  Sin embargo, es muy difícil plantear planes de conservación si no se conocen la abundancia demográfica, distribución geográfica, más la variabilidad morfológica y genética de las poblaciones salvajes. Dentro de los grupos más amenazados y de mayor interés para el público se encuentran los tetrápodos (anfibios, reptiles, aves, y mamíferos). En Colombia el estado de conservación de muchas especies de tetrápodos es poco conocida debido a la escasa información que se tiene sobre su historia natural, ya que muchas especies (sobre todo, los serpientes y los mamíferos) presentan hábitos crípticos y/o presentan bajas densidades poblacionales y por ende son difíciles de observar. Como consecuencia, los inventarios y colectas en el campo han sido limitados en el tiempo y el espacio, comúnmente llevando a una subestimación del estado de conservación de algunas especies. Por otro lado, son escasos los datos cuantitativos registrando los efectos de las principales amenazas de estos vertebrados. Algunos estudios infieren que aparte de la destrucción del hábitat, la tasa de mortalidad por el atropello vehicular y trabajadores de campo son dos de las amenazas más importantes para los tetrápodos, por ejemplo en el caso de las serpientes. Aparte de estas amenazas antropogenicas, también existen otras causas naturales poco estudiadas como enfermedades o depredación que con llevan al encuentro de tetrápodos muertos en numerosas salidas de campo de la universidad.  Dado que el país parece encaminarse a un posible periodo de post-conflicto, empezará una etapa de urbanización en Colombia con un aumento de construcción de carreteras. Esto conlleva a un mayor encuentro entre trafico vehicular, trabajadores del campo, y los animales salvajes, aumentando la probabilidad de mortalidad de animales por atropello vehicular o machetazos indiscriminados. Por otro lado, en las ultimas décadas también ha ocurrido un aumento de enfermedades poco estudiadas en poblaciones silvestres que llevan a la muerte de muchos individuos y sin duda alguna también hay muchas causas de muerte natural de vertebrados que la ciencia desconoce. Con la ayuda del permiso marco, se pretende recolectar y recuperar especímenes de estos grupos faunísticos encontrados muertos en el campo dado a los diversos escenarios mencionados. Cada ejemplar no solo ayudará a cuantificar cuáles son las posibles especies más afectadas por dichas actividades antropogénicas (atropellados y sacrificados por campesinos), sino también proporcionar datos valiosos sobre enfermedades, dinámicas de depredación, distribución geográfica, variación morfológica, y fenología demográfica. Los ejemplares (completos o partes de ellos) serán depositado en una colección de historia natural (como Museo de Historia Natural ANDES) y, cuando posible, con un tejido para futuros estudios taxonómicos o patológicos basados en datos genéticos. Por otro lado, con estos datos de mortalidad también se pueden predecir las épocas con mayor actividad de migración y estimar en qué épocas se encuentran más vulnerables los tetrápodos. Esta información es vital para establecer el estado de conservación y tomar decisiones sobre el manejo de cada especie en particular. El propósito de este proyecto es recopilar evidencia que permita tener un acercamiento informado a la importancia de la mortalidad de anfibios, reptiles, aves, y mamíferos (los tetrápodos) en el territorio colombiano por muerte natural, por enfermedades emergentes, atropello vehicular, o por parte de los trabajadores de campo, y conocer mejor la distribución geográfica e historia natural de especies de baja densidad.

La cordillera de los Andes en Colombia contiene una diversidad beta (entre sitios) incluso mayor que regiones de tierras bajas incluida la Amazonia. Una de las explicaciones a esta diversificación es la compleja topografía de las zonas montañosas y por consiguiente, la heterogeneidad de climas disponibles que pueden fragmentar poblaciones y a largo plazo, promover la formación de nuevas especies. Una estrategia para estudiar como la topografía de los Andes estaría estimulando la formación de nuevas especies es estudiar áreas por fuera de las preferencias ambientales de los organismos, como lo son los picos y valles. Información reciente sugiere que los valles son barreras al movimiento más efectivas que las cimas de montaña. Por este motivo, el objetivo de este proyecto es estudiar cómo el valle del Magdalena promueve el aislamiento geográfico entre poblaciones y especies cercanamente relacionadas de las cordilleras Oriental y Central, y por consiguiente, la formación de especies. Dado su supuesta sensibilidad a factores climáticos, usaremos anfibios como modelo de estudio. Para entender cómo el valle del Magdalena promueve la formación de especies de anfibios combinaremos dos estrategias. En la primera utilizaremos información genética para obtener el tiempo de divergencia entre especies a ambos lados del valle del Magdalena. Esta información será obtenida mediante secuenciación masiva en paralelo de ADN. La segunda estrategia estimará hace cuanto tiempo se empezó a aridificar el valle del Magdalena mediante el uso de relación de isótopos de oxígeno preservados en carbonatos y la acumulación de óxidos de hierro y manganeso. Estos métodos indican indirectamente cuando se empezó a elevar la cordillera Oriental produciendo efecto sombra de lluvia y disminuyendo la precipitación. Estas dos estrategias nos permitirán determinar cómo la dinámica temporal del valle del Magdalena se asocia a la divergencia genética de ranas andinas. Este estudio es uno de los primeros en el país que combinará información genética y geológica para entender como el valle del Magdalena ha promovido la megadiversidad Colombiana.

Este proyecto busca estudiar la biogeografía histórica de anfibios y reptiles de la Cordillera Oriental de Colombia, es decir, comprender de donde vienen, cómo colonizaron, y que características han evolucionado en las especies al colonizar los Andes Colombianos. Para esto, utilizaremos datos genéticos, geográficos, climáticos, e históricos para poder inferir las relaciones filogenéticas entre las especies y entre las poblaciones, los patrones de variación genética, la distribución geográfica de las especies, y cómo esta distribución se generó a lo largo del tiempo. El conocimiento de la biogeografía histórica de estas especies nos permitirá a los colombianos entender la importancia de los Andes en la diversificación biológica de gran parte del país. Debido a que la mayoría de las especies Andinas son de carácter endémico, para nosotros es fundamental incluir en el permiso de colecta especies de carácter endémico y amenazadas.

Las colecciones biológicas que se guardan en los museos de historia natural son epicentros de la investigación en biodiversidad y una fuerza que impulsa el desarrollo teórico y empírico de las ciencias biológicas. El conocimiento construido con base en series de especímenes biológicos ha sustentado toma de decisiones de forma informada y la solución de problemas ambientales y sociales. El Museo de Historia Natural ANDES (MHN ANDES), del Departamento de Ciencias Biológicas como museo universitario, tiene entre sus misiones apoyar la educación de profesionales en las ciencias biológicas con bases integrales en la recolección de especímenes en campo, preparación de especímenes de referencia , curaduría y manejo de colecciones y sus datos. Esta formación es aplicada por los estudiantes y sus profesores en las investigaciones de vanguardia sobre la biodiversidad colombiana. El curso Colecciones Biológicas (BIOL 3912) lo toman también estudiantes de carreras no biológicas (como derecho, artes, sicología, etc.), lo que extiende el alcance del museo en educar a futuros líderes en múltiples áreas en la importancia de entender y conservar la diversidad biológica colombiana y en apreciar el papel insustituible de los museos de historia natural en esa misión. El objetivo de las salidas de docencia del MHN ANDES y su curso Colecciones Biológicas es la de exponer al estudiante a los aspectos que construyen una colección biológica de excelencia, desde la recolección y preparación de especímenes en campo, ricos en datos de alta calidad, hasta la catalogación e instalación de ese material en la colección. Los estudiantes, monitores y docentes asociados a estas salidas desarrollan proyectos cortos en campo que se complementan con análisis en el museo de especímenes y datos públicos de ocurrencia. Por lo general, cada estudiante en asocio con monitores se enfocan en un grupo taxonómico distinto, por ejemplo: arañas, insectos acuáticos, plantas leñosas, plantas epífitas, aves, murciélagos, roedores, lagartijas, ranas, serpientes, etc. Profesores expertos en el trabajo de campo con estos grupos lideran las prácticas. La docencia en colecciones biológicas no solo ayuda a formar biólogos y otros profesionales en el estudio riguroso de la biodiversidad del país por medio del museo, sino también, contribuye decididamente al fortalecimiento de las colección del museo y por ende, del archivo en biodiversidad colombiana que el MHN ANDES tiene representada. Con el tiempo, este recurso será la semilla para novedosas investigaciones de futuras cohortes de estudiantes.

El chigüiro (Hydrochoerus hydrochaeris) y el chigüiro menor (Hydrochoerus isthmius) son las especies de roedores más grandes del mundo y se han convertido en un ícono de la vida silvestre de Sur América. De acuerdo a la IUCN, el chigüiro se encuentra en la categoría de preocupación menor, y el chigüiro menor está en la categoría de datos insuficientes. Las especies están separadas por la cordillera de los Andes. El chigüiro menor (H. isthmius) se encuentra en el oeste de los Andes colombianos, Panamá y Venezuela. El chugüiro (H. hydrochaeris) se encuentra al este de los Andes desde Venezuela hasta la boca del río de la Plata en Argentina. En las tierras bajas de Colombia, los chigüiros se mueven en manada en zonas inundables y se ha consolidado como una fuente importante de comida para las comunidades locales.  En el año 2014 ocurrió una sequía en la zona oriental de Colombia causando la muerte de un número alarmante de individuos. Adicionalmente, el año pasado se propusieron una nueva ley que permitiría la caza regulada de chigüiros. Por estas razones, Colombia enfrenta un momento crucial en las decisiones de conservación y manejo de estas especies emblemáticas, para las cuales existe una deficiencia de datos genéticos de las poblaciones naturales.   Por este motivo, en este proyecto proponemos llenar este vacío mediante la generación del genoma completo del chigüiro (H. hydrochaeris). Estos datos proporcionarán información demográfica básica así como información relevante para la biología del chigüiro como genes relacionados con inmunidad o gigantismo. Adicionalmente, se desarrollarán marcadores microsatélites que podrán ser usados para estudiar parentesco o paternidad en individuos en cautiverio y salvajes. Se generarán datos transcriptómicos (secuencia de todos los ARN mensajeros en una muestra biológica) con el fin de anotar el genoma (identificar cada uno de los genes que componen el genoma de la especie). Este proyecto generará una gran cantidad de información genética detallada para este icónico animal. Además, dada la importancia económica del chigüiro para la comunidades locales, entender la historia genética y demográfica de estas especies es de gran importancia para dirigir las acciones futuras en cuanto a manejo sostenible y conservación.

La ‘especie’ es la unidad fundamental en los estudios de conservación, ecología, biogeografía, incluyendo muchas áreas de la biología organísmica y evolutiva.  Para proteger y estudiar la biodiversidad en Colombia, se necesitan primero datos fundamentales como lo son la cantidad de especies en el país y sus distribuciones geográficas.  Para poder priorizar y manejar las especies silvestres también se requiere información sobre abundancia, diversidad genética, y relaciones filogenéticas.  En el caso de los anfibios y reptiles, la información básica es muy incompleta.  Cada año la proporción (no solo la cantidad) de especies nuevas es mayor que el año anterior, es decir, la tasa de descripción de especies nuevas por año sigue aumentando.  Por ende, no es posible predecir la diversidad de especies en la actualidad. Ahora, en un posible periodo pos-conflicto, y con el apoyo de un permiso marco, es posible llenar estos vacíos en el conocimiento de los anfibios y reptiles.  La falta de conocimiento de los anfibios y reptiles radica de dos limitaciones. Primero, los inventarios y colectas en el campo han sido limitados en el tiempo y en el espacio.  Por ejemplo, existen áreas puntuales en las 3 cordilleras, los Llanos orientales y la Amazonia colombiana que siguen pocos estudiadas.  Mientras que los biólogos van explorando sitios nuevos, salen a la luz nuevas especies desconocidas.  Así que, el trabajo de campo y revisión taxonómica de los ejemplares en colecciones reconocidas por el Instituto von Humboldt son fundamentales para el descubrimiento y descripción de especies nuevas. La segunda limitación es la alta frecuencia de ‘especies crípticas’ dentro de especies nombradas de anfibios y reptiles.  Con frecuencia, las diferencias morfológicas son muy sutiles entre especies del mismo género taxonómico de anfibios y reptiles. Este conservatismo morfológico nos hace pensar, erradamente, que una especie tiene una gran distribución geográfica, cuando en realidad la ‘especie’ está compuesta por varias ‘especies crípticas.’   Se puede definir, entonces, el termino ‘especies crípticas’ como poblaciones o ‘linajes’ independientes y altamente diferenciados genéticamente bajo un solo nombre taxonómico. Los linajes pueden tener otras diferencias no genéticas, como morfológicas, ecológicas, o bio-acústicas (cantos de advertencia, como en ranas, aves y grillos), pero que no fueron reconocidos anteriormente.  La presencia de especies crípticas subestima la diversidad de especies, sobre-estimando su rango distribucional, y muy probablemente sub-estimando su estatus de conservación. El propósito de este proyecto es mejorar el conocimiento de los anfibios y reptiles de Colombia, en primer lugar, en términos de la cantidad de especies y sus distribuciones geográficas como datos fundamentales para la toma de decisiones sobre la conservación de áreas. En segundo lugar, este proyecto pretende obtener datos sobre la diversidad genética dentro de las especies y las relaciones filogenéticas entre especies. Esta información es vital para tomar decisiones sobre el manejo de cada especie en particular. Para estos retos, son muy necesarios los trabajos de campo, colecta de ejemplares y el depósito de los ejemplares (‘vouchers’) en colecciones reconocidas por el Instituto von Humboldt.  Pero hoy en día esto no es suficiente. Se deben complementar los valiosos datos morfológicos de los especímenes con información genética para descubrir especies crípticas, generar conocimiento de diversidad genética dentro de especies, y las relaciones filogenéticas entre especies.  El laboratorio del Grupo Biom|ics (grupo Colciencias COL0101749), y su Director, Andrew J. Crawford, tienen bastante experiencia en la obtención y análisis de datos genéticos para entender la biodiversidad (http://dna.ac/pdfs_by_year.html). Los métodos propuestos para conocer mejor la biodiversidad de anfibios, reptiles, genes, y hasta comunidades, incluyen los siguientes técnicas:  Primero, usaremos la herramienta de ‘Códigos de Barra de ADN’, a la cual ya hemos contribuido con grandes cantidades de datos en BoLD – la base de datos mundial de códigos de barra. Este método permite explorar la existencia de diversidad críptica en las muestras colectadas, y facilita la comparación con datos nacionales e internacionales.   Segundo, usaremos la herramienta de Ecología Molecular, para entender diversidad genética dentro y entre especies, estimar la conectividad histórica entre poblaciones, y estudiar el impacto de variación ambiental sobre la distribución de especies. Por último, se usará la filogenética molecular para estimar relaciones entre especies e inferir procesos históricos, como el efecto del levantamiento de los Andes sobre la biodiversidad. Esta técnica tiene aplicaciones en la conservación con una medida alternativa de biodiversidad, llamada ‘diversidad filogenética’ (DF), que no requiere una taxonomía completa para comparar, por ejemplo, diversidad regional.