Carlos Daniel Cadena Ordoñez

La manipulación humana en la disposición espacial de la cobertura vegetal y el uso de la tierra afectan la forma en que las especies interactúan. Las condiciones novedosas o extremas pueden generar cambios en el comportamiento, la morfología, la fisiología y/o diferentes rasgos de historia de vida de las poblaciones o especies. Además, estas nuevas condiciones pueden generar un estado de estrés fisiológico que afecta el estado de salud de las poblaciones. Aunque en la última década la deforestación se ha disparado en Colombia tanto en los Andes como en la Amazonia, se desconocen las presiones que estos procesos están generando a nivel de especies, poblaciones o individuos. Un buen modelo para evaluar los efectos de la transformación del hábitat, son los anfibios. Su baja capacidad de dispersión, su diversidad de modos reproductivos, la permeabilidad de su piel y su susceptibilidad a disturbios acuáticos y terrestres pueden provocar cambios más drásticos en la ecología de sus poblaciones, en comparación con otro tipo de organismos. Por lo tanto, en este estudio proponemos evaluar si hay una relación entre rasgos ecológicos, comportamentales, fenotípicos y fisiológicos, y el grado de transformación de ecosistemas naturales en los que ocurren dos especies de ranas venenosas del Pacífico colombiano que se encuentran críticamente amenazadas. Este estudio integra aspectos descriptivos de historia natural y uso de hábitat con respuestas fisiológicas de poblaciones y especies a afectos antrópicos en el grupo de vertebrados más amenazado a nivel global.

Este proyecto busca desarrollar recursos genómicos para abordar preguntas sobre la evolución fenotípica en peces de cueva de los Andes colombianos que sentarán las bases para poner a prueba hipótesis sobre el papel de la selección natural y la plasticidad fenotípica en el origen de la convergencia evolutiva. Incialmente secuenciaremos, ensamblaremos y anotaremos un genoma de referencia de alta calidad para una especie de Trichomycterus adaptada a ambientes de cueva. Luego usaremos nuestro genoma de referencia para, mediante comparación con genomas de otros organismos que presentan adaptaciones similares a ambientes de cueva, preguntarnos si la adaptación a ambientes de cuevas en Trichomycterus ha empleado mecanismos similares o diferentes a aquellos involucrados en procesos evolutivos equivalentes en otros grupos. Con base en esta información, más adelante abordaremos preguntas adicionales enfocadas en genómica poblacional usando estrategias de resecuenciación genómica y transcriptómica.

La manipulación humana en la disposición espacial de la cobertura vegetal y el uso de la tierra afectan la forma en que las especies interactúan. Las condiciones novedosas o extremas pueden generar cambios en el comportamiento, la morfología, la fisiología y/o diferentes rasgos de historia de vida de las poblaciones o especies. Además, estas nuevas condiciones pueden generar un estado de estrés fisiológico que afecta el estado de salud de las poblaciones. Aunque en la última década la deforestación se ha disparado en Colombia tanto en los Andes como en la Amazonia, se desconocen las presiones que estos procesos están generando a nivel de especies, poblaciones o individuos. Un buen modelo para evaluar los efectos de la transformación del hábitat, son los anfibios. Su baja capacidad de dispersión, su diversidad de modos reproductivos, la permeabilidad de su piel y su susceptibilidad a disturbios acuáticos y terrestres pueden provocar cambios más drásticos en la ecología de sus poblaciones, en comparación con otro tipo de organismos. Por lo tanto, en este estudio proponemos evaluar si hay una relación entre rasgos ecológicos, comportamentales, fenotípicos y fisiológicos, y el grado de transformación de ecosistemas naturales en los que ocurren dos especies de ranas venenosas del Pacífico colombiano que se encuentran críticamente amenazadas. Este estudio integra aspectos descriptivos de historia natural y uso de hábitat con respuestas fisiológicas de poblaciones y especies a afectos antrópicos en el grupo de vertebrados más amenazado a nivel global.

Este proyecto busca desarrollar recursos genómicos para abordar preguntas sobre la evolución fenotípica en peces de cueva de los Andes colombianos que sentarán las bases para poner a prueba hipótesis sobre el papel de la selección natural y la plasticidad fenotípica en el origen de la convergencia evolutiva. Incialmente secuenciaremos, ensamblaremos y anotaremos un genoma de referencia de alta calidad para una especie de Trichomycterus adaptada a ambientes de cueva. Luego usaremos nuestro genoma de referencia para, mediante comparación con genomas de otros organismos que presentan adaptaciones similares a ambientes de cueva, preguntarnos si la adaptación a ambientes de cuevas en Trichomycterus ha empleado mecanismos similares o diferentes a aquellos involucrados en procesos evolutivos equivalentes en otros grupos. Con base en esta información, más adelante abordaremos preguntas adicionales enfocadas en genómica poblacional usando estrategias de resecuenciación genómica y transcriptómica.

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.

Identificar las regiones genómicas y los caracteres involucrados en la diferenciación de las especies es un problema crucial en biología evolutiva. Para estudiar regiones de divergencia es ideal utilizar especies que se separaron recientemente en las que se espera que la mayoría de la divergencia entre los genomas se deba a los caracteres que diferencian a estas especies y no a procesos aleatorios como la deriva genética. En las aves, los colibríes son un grupo de especial interés dado que han radiado extensivamente resultando en un gran número de especies con altos grados de especialización ecológica, morfológica y fisiológica. Con 165 especies reconocidas, Colombia es el país con más colibríes en el mundo y la mayor diversidad de especies de colibríes se encuentra en las montañas de los Andes. Entre los colibríes altoandinos, las especies Coeligena helianthea y Coeligena bonapartei representan un sistema interesante para estudiar genómica evolutiva porque estas especies divergieron recientemente, no presentan diferenciación en marcadores genéticos mitocondriales, pero son claramente distinguibles en la coloración de su plumaje. La coloración es un carácter que suele ser adaptativo y estar relacionado con selección sexual. Coeligena bonapartei es principalmente verde iridiscente con el abdomen, la rabadilla y la cola entre naranja, bronce y dorado intenso, mientras que C. helianthea es verde casi negro con el abdomen y la rabadilla violeta intenso y las supracaudales aguamarina. Además, estos colibríes son comunes en su distribución, en Colombia C. bonapartei se encuentra principalmente en la vertiente occidental de la cordillera oriental desde Cundinamarca hasta la Serranía de Perijá, y C. helianthea en la vertiente oriental de la cordillera oriental desde Cundinamarca hasta Norte de Santander en límites con Venezuela, de tal forma ambas especies son alopátricas en la mayoría de su distribución pero presentan una zona de contacto alrededor de la sabana de Bogotá. Considerando estas características aquí nos proponemos estudiar la evolución de las especies de colibríes Coeligena helianthea y Coeligena bonapartei mediante la identificación y caracterización de regiones genómicas asociadas a su divergencia. Este proyecto comprende el desarrollo de la tesis de doctorado de Catalina Palacios, del laboratorio de Biología Evolutiva de Vertebrados.

El norte de Sur América es una de las regiones de mayor diversidad de aves en el Neotrópico. Se ha propuesto que factores climáticos, ecológicos e históricos han promovido que la diversidad en esta región sea particularmente alta, pero aún no están claros los procesos detrás de este patrón. Un proceso clave que determina la diversidad de especies en un sitio dado es la especiación, que implica distintos niveles de divergencia fenotípica y genotípica entre poblaciones. La divergencia es un continuo donde en un extremo los individuos presentan fenotipos y genotipos claramente diferenciables que permiten asignarlos a un grupo o a otro, como en el caso de especies aisladas reproductiva y geográficamente por mucho tiempo. En el otro extremo se encuentran individuos con caracteres fenotípicos y genotípicos mezclados, como en el caso de poblaciones en estadios tempranos de aislamiento o en el caso de poblaciones que al entrar en contacto secundario aún pueden hibridar. Existen caracteres que dada su función se espera que estén asociados a la divergencia entre poblaciones de aves, como el canto, la coloración del plumaje y la variación en los genes asociados a éstos. En otros casos los caracteres involucrados en la divergencia son menos claros y es necesario una aproximación más amplia, como la genómica, para identificarlos y evaluarlos. En este proyecto usamos información genética y fenotípica para abordar diversas preguntas sobre variación geográfica y especiación en aves colombianas distribuidas en diferentes regiones del territorio nacional.El proyecto se enfoca en las Aves de las Familias Tinamidae, Anhimidae, Anatidae, Cracidae, Numididae, Odontophoridae, Phoenicopteridae, Podicipedidae, Columbidae, Cuculidae, Caprimulgidae, Nyctibiidae, Steatornithidae, Apodidae, Trochilidae, Opisthocomidae, Rallidae, Heliornithidae, Aramidae, Psophiidae, Burhinidae, Recurvirostridae, Haematopodidae, Charadriidae, Jacanidae, Scolopacidae, Stercorariidae, Laridae, Eurypygidae, Phaethontidae, Oceanitidae, Hydrobatidae, Procellariidae, Ciconiidae, Fregatidae, Sulidae, Anhingidae, Phalacrocoracidae, Pelecanidae, Ardeidae, Threskiornithidae, Cathartidae, Pandionidae, Accipitridae, Tytonidae, Strigidae, Trogonidae, Momotidae, Alcedinidae, Bucconidae, Galbulidae, Capitonidae, Semnornithidae, Ramphastidae, Picidae, Falconidae, Psittaculidae, Psittacidae, Sapayoidae, Thamnophilidae, Conopophagidae, Grallariidae, Rhinocryptidae, Formicariidae, Furnariidae, Tyrannidae, Oxyruncidae, Cotingidae, Pipridae, Tityridae, Vireonidae, Corvidae, Alaudidae, Hirundinidae, Troglodytidae, Polioptilidae, Cinclidae, Donacobiidae, Turdidae, Mimidae, Motacillidae, Bombycillidae, Fringillidae, Rhodinocichlidae, Passerellidae, Icteridae, Parulidae, Mitrospingidae, Cardinalidae, Thraupidae, Passeridae.

El reemplazo de especies estrechamente emparentadas a través de gradientes de elevación es un patrón común en diferentes tipos de organismos incluyendo aves. Aún así, las causas subyacentes (e.g. fisiología o interacciones interespecíficas) son poco conocidas. Los patógenos han sido propuestos como una fuerza ecológica y evolutiva que podría explicar los límites abruptos en la distribución altitudinal de las aves. Sin embargo, no existe información básica sobre la distribución y diversidad de endoparásitos (y sus vectores) a través de gradientes de elevación. Entender el papel que cumplen los parásitos y los vectores en la distribución de las aves no sólo es importante desde el punto de vista de ciencia básica, sino que también es vital para prever el impacto que tendrá el cambio climático sobre las poblaciones en áreas montañosas. Este proyecto busca entender la influencia de las interacciones ave-vector-parásito en la distribución altitudinal de las aves de Colombia mediante estudios en los Andes y la Sierra Nevada de Santa Marta. Estudiaremos la diversidad y prevalencia de linajes de parásitos sanguíneos (Plasmodium, Haemoproteus y Leucocytozoon), y de zancudos culícidos (Aedes, Culex y Anopheles) en gradientes de elevación (0-3000 m.s.n.m) en diferentes áreas del país. La primera fase del proyecto (primer y segundo semestre del 2015) se llevará a cabo en la Sierra Nevada de Santa Marta, en el sector de la Cuchilla de San Lorenzo, en jurisdicción de CORPAMAG. Este proyecto hace parte del proyecto de doctorado del estudiante Paulo C. Pulgarín-R (http://www.colombiaavianmalaria.co) del Laboratorio de Biología Evolutiva de Vertebrados.