El conte de la Reina Vermella i el plàncton

Imagineu un món on constantment heu de córrer només per quedar al mateix lloc. Aquesta és la fascinant realitat del plàncton, petites entitats oceanogràfiques que s’enfronten a una cinta de córrer evolutiva interminable coneguda com la hipòtesi de la Reina Vermella. Expressió encunyada per Leigh van Valen el 1973, la hipòtesi de la Reina Vermella pren el seu nom de la novel·la A través del mirall, de Lewis Carroll, on la Reina Vermella explica: "Cal que corris tot el que puguis per quedar al mateix lloc". De la mateixa manera, en el regne biològic, els organismes han d’evolucionar i adaptar-se constantment per seguir el ritme dels altres en un entorn en constant canvi. En el cas del plàncton, aquest concepte és especialment rellevant.

Com ja sabem, el plàncton comprèn una diversitat d’organismes, inclosos bacteris, arqueobacteris, algues, protozous i petits animals que es desplacen amb els corrents marins. Dins d’aquesta intricada xarxa de vida, es desenvolupa una dansa perpètua de coevolució. La curta vida del plàncton permet una evolució ràpida. Les mutacions que ofereixen fins i tot petits avantatges per a la supervivència es transmeten impulsant l’evolució a un ritme accelerat. La dansa coevolutiva entre el zooplàncton i les seves preses empeny les dues bandes a innovar constantment, garantint la biodiversitat i la resiliència dins de les comunitats planctòniques. Els depredadors evolucionen per convertir-se en caçadors més eficients, mentre que les espècies presa desenvolupen estratègies per evadir la captura.

Un dels aspectes més fascinants de la hipòtesi de la Reina Vermella és el seu èmfasi en la dinàmica ambiental com a força motriu de l’evolució. El plàncton habita un entorn fluid on les condicions poden canviar ràpidament, des de fluctuacions en la temperatura i la salinitat fins a canvis en la disponibilitat de nutrients i la presència de depredadors. En resposta a aquests senyals ambientals, els organismes planctònics han d’adaptar-se constantment per sobreviure i prosperar. Per exemple, considerem la cursa armamentista evolutiva entre el fitoplàncton i el zooplàncton. El fitoplàncton està constantment en risc de ser consumit pel zooplàncton. Al seu torn, el fitoplàncton ha evolucionat una multitud de mecanismes de defensa, des de la producció de toxines fins a canvis en la mida i la forma de les cèl·lules, per dissuadir la depredació del zooplàncton.

La Reina Vermella observant l’evolució del plàncton en el seu mirall - Imatge: © Albert Calbet

També cal ser conscients que la hipòtesi de la Reina Vermella s’estén més enllà de les interaccions depredador-presa. Factors com la disponibilitat de nutrients, els canvis de temperatura i la competició intraespecífica contribueixen a fer que el plàncton es mantingui en la cinta de córrer evolutiva.

Per tant, comprendre la dinàmica de la Reina Vermella a les comunitats planctòniques té implicacions de gran abast per als ecosistemes marins. Com que el plàncton forma la base de la xarxa alimentària marina, qualsevol canvi en la seva abundància o composició pot repercutir en tot l’ecosistema, afectant els nivells tròfics superiors, com ara els peixos, els mamífers marins i les aus marines. A més, en una era de canvi ambiental ràpid impulsat per activitats humanes com el canvi climàtic i l’acidificació dels oceans, desentranyar les complexitats de l’evolució planctònica és més crucial que mai. En estudiar com respon el plàncton a les pressions ambientals, els científics poden obtenir informació sobre la resiliència dels ecosistemes marins i desenvolupar estratègies per a la conservació i la gestió.

Imatge amb microscòpia electrònica de les mandíbules d’un copèpode marí - Imatge: © Albert Calbet i José Manuel Fortuño

Un estudi recent (Saulsbury et al. 2024 DOI: 10.1073/pnas.2307629121), però, qüestiona la hipòtesi de la Reina Vermella. Els investigadors d’aquest estudi van analitzar la durada de vida evolutiva de milers d’espècies fòssils de zooplàncton i van descobrir que les espècies joves tenien moltes més possibilitats d’extingir-se que les més antigues. En lloc de la ferotge competició de la Reina Vermella, els investigadors proposen una altra explicació: la teoria neutral de la biodiversitat. Aquesta teoria suggereix que les espècies són essencialment iguals ecològicament, i la seva supervivència o extinció depèn més de l’atzar que de cap avantatge específic.

Imagineu una sala plena de gent que competeix per un nombre limitat de cadires. Alguns poden trobar seient ràpidament, mentre que altres poden tenir mala sort i acabar drets. En aquesta analogia, les cadires representen recursos i les persones representen espècies. Els "afortunats" que troben cadires sobreviuen, mentre que els desafortunats s’extingeixen. La teoria neutral no només explica el risc d’extinció més gran entre les espècies de zooplàncton joves, sinó que també s’ajusta notablement bé a les dades globals de la durada de vida de les diferents espècies en els registres fòssils.

Però, què passa amb la teoria de la Reina Vermella? Està completament destronada? No necessàriament. Els investigadors proposen que tant la teoria de la Reina Vermella com la teoria neutral podrien ser expressions diferents d’un principi més general: la competició impulsa la dinàmica de la biodiversitat, fins i tot sense un canvi ambiental constant. Això significa que l’esperit d’adaptació constant de la Reina Vermella encara podria ser rellevant, però podria estar entrellaçat amb les fluctuacions aleatòries de l’atzar descrites per la teoria neutral.