Diversidad aloenzimática dentro y entre poblaciones
Se encontró un alto grado de variación genética en las poblaciones de P. canariensis (A=1,59, P=41,8), similar a los valores esperados para las monocotiledóneas (A=1,66, P=40,3) y para las especies con reproducción sexual (A=1,53, P=34,9), pero superior al de las especies endémicas (A=1,39, P=26,3) (Hamrick y Godt, 1990). Los niveles medios de heterocigosidad esperada, la medida más integradora, en P. canariensis (He=0,158), fueron más altos que los encontrados en la mayoría de las otras especies dentro de las Arecaceae. Así, aunque Eguiarte et al. (1992) encontraron un valor similar al de P. canariensis en la palmera de la selva tropical Astrocaryum mexicanum (He=0.153), se describieron valores más bajos en Carpentaria acuminata, (He=0.143), Ptychosperma bleeseri (He=0.006) y Pinanga tenella (He=0.133) (Shapcott, 1998a, 1998b, 1999) y en Washingtonia filifera (He=0.008) (McClenaghand y Beauchamp, 1986). Este resultado coincide con otros estudios que muestran mayores niveles de diversidad genética en las plantas endémicas canarias que en las distribuidas en otras islas oceánicas (Francisco-Ortega et al, 2000; Batista et al, 2001; Batista y Sosa, 2002; Bouza et al, 2002). En conjunto, los tres grupos de poblaciones mostraron valores de variabilidad genética más altos que las especies con rasgos de historia de vida similares (monocotiledóneas, endémicas y especies con reproducción sexual). Sin embargo, los niveles de variación genética detectados en las poblaciones de P. dactylifera analizadas fueron inferiores a los descritos por otros autores (p. ej., Bennaceur et al, 1991) en los cultivares de palmera datilera.
Trabajadores anteriores predijeron que los taxones híbridos serían más variables genéticamente y tendrían un mayor potencial evolutivo que sus especies parentales porque combinarían los alelos de ambos padres (Rieseberg, 1997). En nuestro caso, las poblaciones mixtas mostraron niveles de diversidad genética superiores a los de P. canariensis y ligeramente superiores a los de P. dactylifera (Tabla 1). A pesar del número de individuos de cada especie de Phoenix, hay otros factores que podrían estar influyendo en los niveles de diversidad de las poblaciones mixtas. Estos podrían incluir el grado de diferenciación genética entre ambas especies, el sistema de reproducción, la posible hibridación entre P. canariensis y P. dactylifera, y la contingencia histórica.
La mayor parte de la variación genética en P. canariensis se mantiene dentro de las poblaciones (%Hs=75,12), como se espera para especies predominantemente extrovertidas (Hamrick y Godt, 1990). Un porcentaje similar de variación genética se mantuvo dentro de las poblaciones en P. dactylifera (%Hs=79,48). La razón probable de la alta diversidad genética intrapoblacional exhibida por las poblaciones mixtas (%Hs = 85,59) es la heterogeneidad de las composiciones genéticas que coexisten en estas poblaciones perturbadas.
Estructura genética de las poblaciones
En general, ninguna de las poblaciones de P. canariensis analizadas se ajustó a las proporciones de Hardy-Weinberg. A excepción de Acusa y La Sorrueda, todas las poblaciones de palmeras datileras canarias mostraron un exceso de heterocigosidad (Tabla 1). Un exceso de heterocigosidad puede ser el posible resultado de eventos estocásticos aleatorios o la consecuencia de una selección equilibradora que promueva una alta heterocigosidad (Linhart et al, 1981; Waser, 1987; Eguiarte et al, 1992). Aunque no disponemos de datos concluyentes para descartar ninguna de las dos posibilidades, es altamente improbable que la mayoría de las poblaciones de P. canariensis tengan un exceso de heterocigotos sólo por deriva.
Las poblaciones de Acusa y La Sorrueda mostraron un déficit de heterocigosidad. Éste no fue significativo en Acusa, donde las desviaciones del equilibrio de Hardy-Weinberg podrían deberse principalmente a factores estocásticos asociados a su pequeño tamaño (N=25). En La Sorrueda, la distribución de los ejemplares en varios macizos considerablemente separados en el espacio (100-300 m) aboga por la incidencia del efecto Wahlund como explicación más probable del déficit de heterocigosidad observado, según el cual la heterocigosidad se reduce si los macizos muestreados han divergido lo suficiente (Elseth y Baumgardner, 1981).
Contrariamente al patrón general de P. canariensis, todas las poblaciones mixtas mostraron un déficit de heterocigosidad, excepto Barranco Angostura, que mostró un ligero exceso de heterocigosidad. Los pequeños déficits de heterocigosidad en las especies superpuestas son a menudo una consecuencia de la endogamia biparental, especialmente en poblaciones pequeñas o en aquellas que muestran una estructura genética espacial (Sampson et al, 1988).
Debiendo a la condición de cultivo de las poblaciones de P. dactylifera, no es sorprendente que no se ajusten a las proporciones de equilibrio de Hardy-Weinberg.
Relaciones genéticas entre especies
El alto nivel de similitud alozimática encontrado entre las poblaciones de P. canariensis y P. dactylifera se ajusta a los valores esperados para especies estrechamente relacionadas (Gottlieb, 1981). Teniendo en cuenta la amplia distribución de P. dactylifera en el área mediterránea, es factible que P. canariensis derive recientemente de un ancestro común estrechamente relacionado con P. dactylifera. La hipótesis de una divergencia reciente a partir de P. dactylifera gana apoyo adicional por el hecho de que P. canariensis tiene menos variación aloenzimática que P. dactylifera, su composición alélica es un subconjunto de la encontrada en P. dactylifera, sin alelos únicos, y hay una alta identidad genética entre ambos taxones; todos estos rasgos son característicos de especies recientemente derivadas (Purdy y Bayer, 1996). En consonancia con los valores de la variación isozimática en P. canariensis, se ha sugerido que la especiación reciente a partir de un progenitor extendido es una de las causas de la alta variación genética en las especies de plantas endémicas (Loveless y Hamrick, 1988; Pleasants y Wendel, 1989). Así, los datos de las isozimas refuerzan el argumento morfológico de Morici (1998) de una estrecha relación filogenética de P. canariensis con P. dactylifera. Sin embargo, los altos niveles de variación genética detectados en las poblaciones de P. canariensis indican que podría haber ocurrido más de un evento de colonización, tal y como sugieren Francisco-Ortega et al (2000) para diferentes endemismos canarios.
En estrecha concordancia con la evidencia previa basada en la morfología (Barrow, 1998), P. theophrasti está más cerca de P. dactylifera que de P. canariensis en la representación multivariante (Figura 2).
Desgraciadamente, no pudimos obtener marcadores moleculares isoenzimáticos específicos e inequívocos para diferenciar los individuos de P. canariensis y P. dactylifera. Sólo se detectaron cuatro alelos exclusivos en P. dactylifera (Mdh1-c, Mdh1-e, Pgm2-c y Pgm2-e). Sin embargo, dado que ninguno de ellos era específico de un taxón o incluso monomórfico, no se cumplen nuestras expectativas de tener un marcador de circunscripción taxonómica a este nivel de análisis molecular. La falta de un marcador isoenzimático apoya además una especiación reciente de P. canariensis a partir de un ancestro similar a P. dactylifera. De los 43 alelos, 39 eran comunes a las dos especies de Phoenix analizadas, lo que demuestra que comparten su historia evolutiva. En un estudio reciente, el hecho de compartir 14 de los 25 alelos totales detectados en cinco taxones canarios de Cistus (Batista et al, 2001) se utilizó para apoyar la estrecha relación filogenética entre ellos. De forma similar, se infirió un parentesco estrecho entre dos especies de Brighamia de Hawai a partir de que compartían sólo seis alelos de un total de 22 (Gemmill et al, 1998).
La frecuencia de los alelos compartidos exclusivamente por P. dactylifera y las poblaciones mixtas puede ayudarnos a estimar el grado de introducción de individuos de palmera datilera en estas últimas (Gallagher et al, 1997). En todos los casos, estos alelos compartidos están poco representados en las poblaciones mixtas (con frecuencias de 0,000 a 0,319), lo que sugiere que se introdujo un número relativamente bajo de ejemplares de P. dactylifera. Este argumento es convincente con los valores de FST, que implican una relación genética mucho más estrecha entre P. canariensis y las poblaciones mixtas que entre cualquiera de éstas y P. dactylifera (Figura 3).
Dado que no detectamos alelos monomórficos diferentes en P. canariensis y P. dactylifera que estuvieran presentes en heterocigosidad en individuos con rasgos morfológicos intermedios, este estudio alozimático no puede corroborar la existencia de supuestos individuos híbridos en la naturaleza. Aunque los marcadores moleculares representan una poderosa herramienta para identificar taxones híbridos, incluso este enfoque puede generar resultados ambiguos (Rieseberg, 1997). Un taxón puede compartir marcadores moleculares con taxones relacionados debido a la retención conjunta de alelos tras la especiación a partir de un ancestro polimórfico (simplesiomorfía). Este fenómeno también se ha denominado clasificación de linajes cuando se discute en el contexto de los datos de linajes genéticos (Avise, 1994; Rieseberg, 1997). Además, la probabilidad de encontrar marcadores moleculares exclusivos disminuye a medida que se reduce el tiempo desde la divergencia. En consecuencia, suele ser más fácil rechazar la hipótesis del origen híbrido que confirmarla con conjuntos de datos moleculares.
El PCA (Figura 2) separó claramente P. dactylifera y P. canariensis, y mostró una relación más estrecha entre esta última especie y las poblaciones mixtas. En general, el porcentaje de individuos de P. canariensiś en las poblaciones mixtas supera al de P. dactyliferás, lo que probablemente contribuye más a la relación genética más estrecha entre P. canariensis y las poblaciones mixtas.
Dado que los híbridos son un mosaico de caracteres parentales e intermedios (Rieseberg y Ellstrand, 1993), es posible que algunos de los individuos que caracterizamos como morfológicamente intermedios sean en realidad diferentes ecotipos de P. canariensis. Además, los individuos morfológicamente intermedios pueden ser progenie híbrida correspondiente a la F2 o a generaciones posteriores que han perdido los alelos de P. dactylifera por retrocruzamiento con P. canariensis puro. Como la mayor parte del flujo genético se produce entre el híbrido y un único progenitor (P. canariensis), las generaciones segregantes serán en su mayoría retrocruzamientos de generaciones avanzadas y tendrán asociaciones multilocus típicas del progenitor más compatible (P. canariensis), como se ha sugerido anteriormente (Rieseberg et al, 1989; Arnold et al, 1991; Nason et al, 1992; Rieseberg y Ellstrand, 1993). Además, la selección contra los recombinantes debería ser intensa en las zonas de hibridación; por tanto, los individuos supervivientes serían los que conservaran los rasgos ecológicos de uno de los progenitores, como los retrocruzados (Anderson, 1998). Como nuestros datos no ofrecen una visión sobre si se produce hibridación entre P. canariensis y P. dactylifera, no podemos descartar ninguna de las dos explicaciones.
Las poblaciones de P. dactylifera no han sido descritas en La Gomera (Izquierdo et al, 2001) y, por lo tanto, parece improbable un origen híbrido de las altamente diferenciadas VP y HY. Por lo tanto, hasta que se realicen estudios adicionales de estas poblaciones, parece más seguro interpretar su alta diferenciación genética principalmente como el resultado de la deriva genética en combinación con una larga historia de aislamiento.
El mayor grado de diferenciación genética detectado dentro del área de distribución canaria de P. dactylifera (FST=0.252) probablemente refleja los bajos niveles de flujo genético en combinación con los diferentes orígenes geográficos de las palmeras datileras introducidas.
Implicaciones para la conservación
Uno de los propósitos de este trabajo fue utilizar la información relativa al grado y distribución de la variabilidad genética en P. canariensis para la implementación de estrategias de conservación. Afortunadamente, los altos niveles de diversidad genética presentes en P. canariensis son alentadores para los esfuerzos de conservación porque deberían ayudar a amortiguar los efectos de la selección y la potencial endogamia en las poblaciones (Travis et al, 1996). Como la mayor parte de la alta variabilidad genética de P. canariensis se mantiene dentro de las poblaciones, evitar la fragmentación para prevenir la pérdida de variabilidad genética por el cese del intercambio genético entre poblaciones debe ser un compromiso crucial para las estrategias de conservación «in situ». Como no es posible diseñar una reserva que incluya todas las poblaciones de P. canariensis en cualquier isla de presencia, el establecimiento de múltiples y pequeñas reservas ecológicas para esta especie debería ser lo más eficaz para amortiguar la endogamia y la deriva genética (Hawkes et al, 1997), especialmente si estas reservas se gestionan de forma coordinada para facilitar el flujo genético. Lo ideal sería que estas reservas incluyeran las poblaciones más polimórficas de P. canariensis, ya que esta estrategia aumentará el potencial de supervivencia al cambio ambiental (Lande y Schemske, 1985; Charlesworth y Charlesworth, 1987). Según este criterio, las poblaciones Rambla de Castro (RC; Ho=0,249, He=0,244) y La Sorrueda (LS; Ho=0,187, He=0,216) serían los objetivos de gestión más adecuados en Tenerife y Gran Canaria, respectivamente.
Las estrategias de conservación genética basadas en la recolección de semillas y germoplasma y su preservación en bancos de genes son necesarias para la conservación ex situ de cualquier planta amenazada. La población de RC es la mejor candidata para el muestreo con este fin, ya que muestra los valores más altos de los indicadores básicos de variación alozimática.
En esta etapa, el trasplante entre dos poblaciones diferentes debe ser fuertemente desaconsejado por dos razones importantes. En primer lugar, no podemos atribuir los individuos morfológicamente intermedios de forma inequívoca a P. canariensis o a P. dactylifera, ni diferenciar los individuos juveniles de una u otra especie. Y en segundo lugar, la mezcla de poblaciones genéticamente distintas de P. canariensis puede suponer el riesgo de una depresión de la reproducción, por la que se produce una reducción de la aptitud debido a una pérdida de adaptaciones locales o a la ruptura de complejos genéticos coadaptados (Storfer, 1999).
Aunque la depresión por consanguinidad suele manifestarse a través de la disminución del valor de los rasgos relacionados con la aptitud, como la producción de frutos, la supervivencia o la germinación de las semillas, a menudo se traduce en una pérdida de heterocigosidad en las poblaciones consanguíneas (Fenster y Galloway, 2000). En contra de esta predicción, las poblaciones mixtas (en las que la reproducción externa podría haber tenido lugar durante varias generaciones) muestran valores de heterocigosidad media mucho más altos (He=0,254, Ho=0,239) que P. canariensis (He=0,158, Ho=0,179). Por lo tanto, nuestros datos de isozimas no aportan pruebas de que el trasplante histórico de ejemplares de P. dactylifera a las poblaciones de P. canariensis haya comprometido la supervivencia de la población. Sin embargo, hay que tener en cuenta que los efectos de la depresión de la reproducción pueden tardar mucho tiempo en manifestarse e incluso pueden ir precedidos de varias generaciones de heterosis. Sorprendentemente, Fenster y Galloway (2000) detectan una pérdida significativa de heterocigosidad y una disminución de cinco rasgos relacionados con la aptitud en Chamaecrista fasciculata (Fabaceae) después de sólo tres generaciones de cruces de cría, donde la primera generación superó con creces a cualquiera de las líneas parentales. Por lo tanto, contar con datos demográficos adecuados para las poblaciones mixtas de Phoenix sería crucial para detectar la depresión por sobrecruzamiento.
Recientemente se ha demostrado que la hibridación tiene consecuencias tanto beneficiosas como perjudiciales para la conservación de la diversidad de las plantas, conduciendo a un aumento de la diversidad en algunos casos y a la posible extinción de poblaciones o especies por inundación genética en otros. Esto ocurre cuando una especie localmente rara pierde su integridad genética y se asimila a una especie localmente común como resultado de repetidos eventos de hibridación e introgresión (Rieseberg, 1991; Ellstrand, 1992; Ellstrand et al, 1999).
Uno de los objetivos de la conservación de P. canariensis debería ser la búsqueda de un marcador molecular capaz de discriminar inequívocamente los individuos de P. canariensis y P. dactylifera de sus putativos híbridos. Dado que no hemos podido encontrar estos marcadores moleculares a través de la electroforesis de isozimas, y teniendo en cuenta que la tasa de mutación de los marcadores de isozimas suele ser menor que la de los marcadores de ADN (Li, 1997; Yan et al, 1999), los marcadores de ADN serán los mejores candidatos para diferenciar entre los individuos pertenecientes a ambas especies.