Las larvas de estos anfibios se convierten en caníbales para sobrevivir

En lo alto de las montañas Three Sisters —en la cordillera Cascade, región central de Oregón—, los investigadores se vieron obligados a caminar —y después esquiar— para llegar a la tranquila y efímera charca. En el agua vivían unas salamandras de aspecto extraño y poco más.

«Enseguida me di cuenta de que las larvas [de salamandra] estaban muy delgadas y tenían cabezas grandes», afirma Susan Walls, bióloga de investigación del Servicio Geológico de los Estados Unidos. Cuando las observó más detenidamente, vio que las cabezas y las mandíbulas de esta población de salamandras de dedos largos eran mucho más grandes de lo normal. Resulta que estas bocas más grandes tenían un propósito muy específico: canibalismo.

En uno de los primeros artículos científicos sobre este tema centrado en las salamandras, Walls describió cómo las mandíbulas de mayor tamaño también albergaban dientes vomerianos (que, en esta especie, suelen ser unos bultitos tras la hilera delantera de dientes) que habían crecido y parecían colmillos. Perfectos para devorar a sus hermanas, pero ¿por qué?

Antes de pasar a vivir en tierra, las salamandras de dedos largos juveniles pueden «cambiar de forma»: sus cabezas y mandíbulas crecen proporcionalmente al cuerpo, y presentan dientes vomerianos más pronunciados. Si hay suficiente agua y comida, no desarrollan estos rasgos, pero si tienen hambre durante días y deben salir pronto de la charca (por ejemplo, durante una primavera o verano secos), les crecen la cabeza y los dientes, que más adelante vuelven a la normalidad. Las bocas y dientes de mayor tamaño las ayudan a devorar presas más grandes, entre ellas sus hermanos y hermanas. Esta dieta alta en proteínas impide que mueran de hambre y las ayuda a madurar más rápidamente, de forma que pueden salir del estanque antes de que se seque.

Se trata de un ejemplo de plasticidad fenotípica —cambios en el aspecto de un animal inducidos por el entorno— y las salamandras de dedos largos no son las únicas que lo hacen. Está presente en varias especies de anfibios y otros tipos de animales. «Algunos insectos tienen morfos de cabezas grandes y pequeñas, algunos gusanos nematodos tienen morfos caníbales con dientes, y hay protistas [criaturas unicelulares] que pueden producir un morfo caníbal como respuesta a la superpoblación», afirma David Pfennig, profesor de biología en la Universidad de Carolina del Norte que ha investigado este fenómeno en salamandras tigre y sapos pata de pala.

Comprender los mecanismos de la plasticidad fenotípica es fundamental, ya que puede utilizarse para ayudar a los anfibios, que ya han descendido un 43 por ciento a nivel mundial, la mayor tasa de pérdida de diversidad entre los vertebrados.

El canibalismo

La mayoría de los anfibios son bifásicos, es decir, que pasan sus primeras semanas de vida en el agua y su vida adulta en tierra. La plasticidad fenotípica puede darse durante la primera fase de su ciclo vital.

Las larvas de salamandra de dedos largos, que se parecen mucho a los renacuajos, no suelen comerse las unas a las otras, pero son agresivas: «Vi muchos mordiscos cuando observé directamente a estos animales», afirma Erica Wildy, profesora adjunta de biología en la Universidad del Estado de California en East Bay y que estudió la misma subespecie de salamandra de dedos largos que Walls, entre otras.

En el transcurso de su investigación sobre cómo afecta la comida a la agresividad de las larvas de salamandras de dedos largos, señaló que las salamandras aisladas en la montaña se comportaban de forma diferente a las que vivían en un valle, donde hay más agua y comida disponibles. Descubrió que las salamandras del valle no mostraban tanta agresividad ni «morfos caníbales», nombre de las versiones de mandíbulas grandes y pseudocolmillos de las salamandras de dedos largos. El estudio de Wildy determina que el estrés de un entorno con escasez de recursos es un factor fundamental en la agresividad y el canibalismo en las salamandras aisladas en la montaña.

Wildy también observó que los morfos caníbales parecían tener una tasa de crecimiento superior frente a las que consumían una dieta normal de fitoplancton. Su teoría es que es probable que se debiera a que tenían que crecer más rápido y salir de la charca antes de que se secara. Un estanque seco significa una muerte instantánea para las larvas de salamandra.

Es más, si el morfo caníbal de las salamandras se desplazan a un hábitat más espacioso y vuelven a consumir su dieta habitual, vuelven a sus morfos típicos, según Walls.

Especies que cambian de forma

¿Qué tipo de presiones pueden inducir unos cambios tan drásticos? En el caso de la salamandra de dedos largos, era la falta de alimento y el secado rápido de las charcas estacionales. Para las salamandras tigre, es el espacio: en condiciones de hacinamiento, entrechocarse puede provocar el desarrollo de morfos caníbales para reducir dicha multitud.

El tamaño de las cabezas de los renacuajos de los sapos pata de pala cambian conforme el tipo de comida del que dispongan. Pfennig afirma que, si consumen presas de gran tamaño a una edad temprana, algunas pueden convertirse en morfos de cabeza grande. El morfo típico y el morfo carnívoro de cabeza grande son tan diferentes que antes los científicos pensaban que se trataba de dos especies distintas.

Algunos morfos se desarrollan para evitar a los depredadores. Los renacuajos de las ranas arborícolas neotropicales poseen morfos de color y musculatura diferentes como respuesta a los tipos de depredadores que las rodean.

«Si huelen peces en el agua, desarrollan una cola larga y transparente y pueden tener músculos más grandes», explica Justin Touchon, profesor adjunto de biología en el Vassar College. Dificulta que los peces los vean y facilita una huida rápida.

«Pero si huelen larvas de libélulas, entonces desarrollan una cola de vivos colores», explica Touchon. Esta cola distrae a la libélula, de forma que ataca la cola, más prescindible, y no el cuerpo blando y vulnerable del renacuajo.

¿La evolución en acción?

Según Touchon, no sabemos cuál es la causa exacta de estos cambios, pero la expresión genética es fundamental. «Un animal huele un depredador o detecta que el agua está caliente y recurre a algunos genes que le permiten desarrollarse rápidamente o suprimir otros genes».

Actualmente, está investigando qué genes podrían ser responsables de estos cambios en ranas arborícolas.

Podría parecer que la plasticidad fenotípica es la evolución en acción, y quizá lo sea: «Muchos investigadores creen que la plasticidad fenotípica no afecta a la evolución, ya que los cambios inducidos por el medio ambiente no suelen heredarse. Otros mantienen que la plasticidad actúa para ralentizar la evolución. Pero otro argumento sugiere que la plasticidad fenotípica acelera la evolución», afirma Pfennig.

Ser capaz de responder con celeridad a condiciones medioambientales distintas es una ventaja para cualquier especie y tiene consecuencias importantes ante el cambio climático. Los sapos pata de pala de Arizona que estudia Pfennig tienen periodos cada vez más cortos entre las fases de renacuajo y adulto, ya que la región oeste de Estados Unidos está experimentando más sequías e incendios forestales. Los morfos carnívoros (o caníbales) podrían ser cada vez más habituales como consecuencia: más alimentos altos en proteínas significa que podrían convertirse en adultos, salir de su criadero acuático y reproducirse más rápido.

«La plasticidad debería ser un amortiguador para estas especies. Tener cierta flexibilidad puede permitir que estas especies persistan ante cambios medioambientales», afirma Touchon.

Esto podría funcionar, pero solo si el cambio es algo para lo que ya está preparada la plasticidad del animal. «La capacidad de supervivencia de un organismo depende de dónde viva, a qué esté adaptado según la selección pasada y qué hará el cambio climático en ese lugar», afirma Mary Jane West-Eberhard, científica emérita del Instituto Smithsoniano de Investigaciones Tropicales, la dependencia del Instituto Smithsonian en Panamá centrada en la ecología tropical.

Un ejemplo de plasticidad que podría resultar útil para adaptarse al cambio climático es la de la salamandra Ambystoma cingulatum de Florida. En octubre de 2018, el huracán Michael introdujo agua salada en el refugio nacional de fauna silvestre de St. Marks, en la costa del Golfo, donde estas salamandras se reproducen en charcas efímeras de agua dulce. Tras la tormenta, Susan Walls, que ahora trabaja en esa región, encontró salamandras vivas incluso en lugares inundados de agua salada.

¿Cómo sobrevivieron? «Algunos estudios han demostrado que otros animales relacionados, como los tritones, que habitan zonas costeras, eran más tolerantes a las condiciones en agua salada que los ejemplares que viven río arriba. Se trata de un tipo de plasticidad fenotípica que pueden adaptar a condiciones más locales», afirma Walls.

Walls espera que, conforme se descubre más información sobre cómo pueden adaptarse los anfibios a condiciones estresantes agravadas por el cambio climático, los humanos podremos utilizar esa información para tomar decisiones más inteligentes sobre cómo protegerlos.

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.