Las plantas con flores solo aparecen en el registro fósil hace unos 100 millones de años, y sin embargo comprenden el 90 por ciento del reino vegetal. Mientras tanto, alrededor del 75 por ciento de las especies animales conocidas son insectos. En El Origen de las especies, Charles Darwin presentó una explicación para esta impresionante diversidad: la polinización. Las plantas y sus polinizadores de insectos, supuso, deben evolucionar en conjunción unas con otras en un proceso que él acuñó como «coevolución» hasta que florezcan en una deslumbrante variedad de formas.
Pero en el vasto mundo de las plantas y sus polinizadores, hubo un ejemplo que Darwin consideró el «caso más maravilloso de fertilización jamás publicado» en una carta al botánico Joseph Dalton Hooker. Este fue el curioso caso del árbol de Josué y la polilla de la yuca.
Comenzaremos con el árbol Joshua, la planta más emblemática del desierto de Mojave. Con sus frondas espinosas y mechones machacados coronados por flores acre y cerosas que se retuercen hacia el cielo del desierto, este arbusto adaptado al desierto tiene una reputación de ser de otro mundo. Todo el que pasa por el desierto recuerda el majestuoso árbol Joshua; su homónimo ha inspirado a artistas, cineastas y muchos viajeros en busca de trascendencia.
Pocos viajeros, sin embargo, se muestran poéticos sobre su socio evolutivo, la polilla de la yuca. El pequeño, dun bug es inicialmente modesto, pero tras una inspección más cercana, es una coincidencia igualmente extraterrestre para el icónico árbol Joshua. En lugar de una boquilla normal, luce frondas extrañas, en forma de tentáculos, que son únicas entre los insectos, y sirven para un propósito esencial en el ecosistema del desierto.
Sin néctar para atraer polinizadores, los árboles Joshua dependen únicamente de esta modesta polilla para la polinización. Las polillas de yuca usan sus apéndices de mandíbula diestros para recolectar polen de las flores de Joshua tree y depositarlo en las partes femeninas de cada flor a medida que la polilla se mueve entre las flores. A su vez, la polilla pone sus huevos con su ovipositor delgado en forma de hoja en las semillas de las flores.
Cuando eclosionan, las orugas de la polilla de la yuca se comen las semillas, su única fuente de alimento, antes de arrastrarse al suelo para formar capullos. Y el ciclo comienza de nuevo.
Según Christopher Smith, un biólogo de la Universidad Willamette que estudia las relaciones de polinizadores, la relación entre las polillas de yuca y los árboles de Josué es diferente a cualquier otra cosa en el mundo natural. Debe saberlo: Smith ha estudiado durante mucho tiempo las diversas relaciones entre insectos y plantas en el desierto. Su investigación anterior se centró en los escarabajos de cuerno largo de cactus y las especies de plantas espinosas con las que interactúan en todo el desierto de Sonora. Pero nada, dice, se compara con el árbol de Josué y la polilla de la yuca.
La mayoría de los polinizadores ayudan accidentalmente a las plantas que polinizan. Las abejas y los pájaros se rozan contra el polen mientras se alimentan del néctar de una flor, extendiéndolo de planta en planta mientras continúan la fiesta de un día. No polillas de yuca: debido a que sus orugas dependen de la existencia continua de los árboles Joshua y sus sabrosas semillas, la polinización de la polilla de la yuca es un acto activo de supervivencia. Además, esta asociación se ha mantenido durante millones de años.
Los árboles Joshua hacen más que proporcionar inspiración artística: crean un apoyo ambiental esencial para el ecosistema del desierto sin concesiones. Estos arbustos horriblemente hermosos proporcionan alimento y refugio a los animales en los matorrales de Mojave, donde los recursos son notoriamente escasos. Durante la primavera, sus flores son una de las únicas fuentes de comida húmeda disponible para insectos, cuervos y ardillas terrestres.
Sin embargo, hoy en día, su asociación de larga duración puede estar en peligro de desmoronarse, ya que el hábitat natural del árbol Joshua enfrenta nuevas amenazas.
La polilla adecuada para el trabajo
Hay dos tipos distintos de árboles de Josué, divididos por las cuencas bajas del Valle de la Muerte y el Desierto de Amargosa: árboles frondosos de hoja corta de Josué oriental (Yucca brevifolia jaegeriana) y árboles arbóreos de hoja larga de Josué occidental (Y. b. brevifolia). Los dos son tan diferentes, que los científicos incluso han abogado por dividir Yucca brevifolias en dos especies. Pero, ¿qué razón evolutiva es responsable de esta divergencia?
Eso, dice Smith, es la «pregunta multimillonaria».»
Las polillas pueden contener la respuesta. Los ecologistas creían durante mucho tiempo que una especie de polilla de la yuca (Tegeticula synthetica) poliniza ambos tipos de árboles de Josué. Pero en 2003, un equipo de científicos descubrió que una polilla de la yuca genéticamente distinta (T. antitética) poliniza los árboles orientales exclusivamente. Al igual que los propios árboles de Josué, esta polilla era más corta que su contraparte occidental. Aún más inquietante, la diferencia en la distancia entre el estigma y el óvulo entre los dos tipos de árboles era la misma que la diferencia en el tamaño del cuerpo, de la cabeza al abdomen, entre las dos polillas.
«Pensé,’ Eso no puede ser coincidencia'», dice Smith.
Para determinar si la coevolución provocó esta especiación sospechosa, Smith dirigió un equipo de científicos ciudadanos en 2013 y 2014 para recopilar datos morfológicos en el único lugar donde las dos especies de árboles Joshua y sus correspondientes polillas viven en armonía: Tikaboo Valley.
Smith y su equipo observaron que las polillas de yuca depositan sus huevos de manera más eficiente en sus árboles de Josué correspondientes, y los árboles de Josué a su vez proporcionan más espacio para los huevos cuando son polinizados por la polilla preferida. Los resultados preliminares de Smith también muestran que las polillas se reproducen con mayor éxito cuando su tamaño corporal coincide con el tamaño del tallo entre el estigma de la flor y el ovario, conocido como el estilo.
Aunque las polillas polinizan flores cuyos estilos son demasiado largos, casi nunca ponen con éxito huevos que eclosionan en orugas. Cuando los estilos son demasiado cortos, las polillas pueden dañar las flores con su ovipositor.
Smith señala que estas correspondencias no necesariamente prueban la coevolución. Los árboles de Josué podrían estar evolucionando en reacción a algo en sus entornos naturales, y las polillas podrían estar respondiendo, lo que demuestra la evolución, a medida que una especie cambia en respuesta a las tensiones ambientales (y luego la otra evoluciona en respuesta a la primera especie que resuena), pero no la coevolución, donde ambas especies cambian recíprocamente en respuesta a la otra.
Para eliminar el potencial de aleatoriedad, Smith ahora planea mapear el genoma de los árboles de Joshua a través de una colaboración llamada Proyecto Genoma de Árbol de Joshua, lanzado en marzo pasado por Smith y otros seis científicos y financiado a través de una combinación de crowdsourcing y apoyo de The Living Desert. Aparte de la investigación de Smith, uno de los objetivos principales del proyecto es identificar los genes que están involucrados en la adaptación del árbol Joshua al clima para planificar la próxima crisis climática.
Una vez que tenga los genomas de los dos árboles de Joshua, Smith los comparará con los genomas de plantas bien estudiadas para determinar qué genes corresponden a la morfología de las flores, la longitud de las ramas y otras características. A partir de ahí, puede comparar los genomas de las dos especies de árboles de Josué y determinar la variación promedio entre sus alelos, es decir, la variación debida a la evolución. Los genes que muestran una variación dramática en comparación con esta línea de base se marcan para la selección natural.
Una parte clave de esa estrategia puede estar en su relación con las polillas de yuca. La investigación ya demuestra que las diferencias en la longitud del ovipositor y el tamaño corporal en los genomas de las polillas de yuca son más pronunciadas, lo que sugiere que la selección natural ha impulsado la discrepancia. Smith espera encontrar lo mismo para la morfología de las flores de Joshua Tree.
Correr el reloj
Pero el tiempo puede estar agotándose. Los árboles Joshua están críticamente amenazados por el cambio climático: a medida que el clima cálido evapora el agua preciosa del suelo y la frecuencia de la lluvia disminuye, las plántulas de árboles de Josué tienen menos probabilidades de sobrevivir a temporadas prolongadas de sequía que sus contrapartes de crecimiento completo.
«Muchas veces, cuando la gente mira un lugar como el Parque Nacional Joshua Tree, donde se ven muchos árboles maduros, piensan que se ve saludable», dice Cameron Barrows, ecologista del Centro de Biología de la Conservación de la Universidad de California en Riverside. «Pero si no estás viendo a los juveniles, eso significa que la especie no se está reemplazando a sí misma.»
A medida que sobreviven y maduran menos plántulas de árboles de Josué, la población disminuye, y también lo hace la diversidad del desierto. Debido a que el árbol Joshua es una especie clave en el Mojave, varios insectos, lagartos y aves diferentes perderán importantes fuentes de hábitat en, sobre y debajo de sus ramas.
Según los modelos climáticos de Barrows, el desierto de Mojave podría perder hasta el 90 por ciento de los árboles de Josué antes de finales de siglo. Incluso en el peor de los casos, hay lugares llamados «refugios» donde los árboles Joshua podrían propagarse y prosperar, si se mantienen alejados de las malas hierbas invasoras y los incendios forestales, pero el rango se está reduciendo considerablemente.
Al igual que muchos organismos, los árboles Joshua están migrando en respuesta al calentamiento de sus hábitats al dejar caer sus semillas más al norte. En este momento, las plántulas están creciendo a menos de 100 metros de sus plantas parentales; para llegar a áreas lo suficientemente frías como para sobrevivir, es posible que tengan que moverse miles de millas. Las semillas del árbol Joshua aún no han demostrado la capacidad de propagarse tan rápidamente.
Quizás más esencialmente, tampoco tienen polillas de yuca. «No tenemos idea de cómo podría reaccionar la polilla de la yuca al moverse a miles de kilómetros al norte», admite Smith. Debido a la corta vida útil de la polilla de la yuca y a su corta interacción con los árboles de Josué, es difícil estudiar cómo responderán a tales cambios en sus entornos. Sin sus únicos polinizadores, los árboles de Josué perecerán sin importar si sus semillas pueden hacer el viaje.
Comprender estas relaciones simbióticas se vuelve aún más esencial a la hora de desarrollar estrategias para responder al cambio climático. Algunos científicos han sugerido mover físicamente especies amenazadas por el cambio climático, pero esto podría perturbar sistemas que aún no se entienden completamente.
«A menudo, los biólogos conservacionistas piensan que las comunidades de masas son estáticas», dice Smith. «Al elaborar estrategias de conservación, tenemos que pensar no solo en cómo es el sistema hoy en día, sino en cómo cambiará el sistema en el futuro en respuesta al cambio del mundo.»
Una cosa es cierta: La pérdida del árbol Joshua alteraría drásticamente la imagen del desierto de Mojave en la conciencia colectiva. Ahora el destino de estos árboles—y nuestra capacidad de defenderlos—descansa en las partes bucales de una diminuta polilla gris.