La biodiversidad de los ecosistemas tiene raíces mutualistas

No es casual que la ecología haya sido una de las primeras ciencias de la vida en formalizarse matemáticamente. La ecología estudia las interacciones entre especies que comparten un mismo ecosistema para determinar las propiedades que favorecen la coexistencia y la extinción. Y eso son cuestiones nada triviales que necesitan tanto observaciones de campo, como modelos matemáticos.

Se pueden clasificar las interacciones ecológicas, según sus efectos entre pares de especies, en tres grandes tipos: (i) las que son beneficiosas para una especie pero dañinas para la otra, como la depredación o el parasitismo, que puede llevar a la extinción de la presa o el huésped por sobre-explotación; (ii) las que son dañinas para ambas especies, como la competencia, que en muchas circunstancias puede llevar a la extinción del competidor más débil; y (iii) las interacciones mutualistas, que favorecen a ambas especies.

Un ejemplo clásico de mutualismo es la relación que establecen las plantas que producen flores y los insectos que se nutren de su polen y las ayudan a reproducirse.

Es extraño, teniendo en cuenta la larga historia de la ecología, que el mutualismo haya recibido mucha menos atención en los modelos teóricos que la depredación y la competición. La causa, en parte, ha sido una contaminación ideológica que veía la competencia como la fuerza motriz fundamental de la evolución biológica y, por extensión, del libre mercado. Pero, también debido a un resultado aparentemente paradójico: los modelos más simples mostraban que el mutualismo reduce la estabilidad dinámica de los ecosistemas, o sea la velocidad con la cual se recuperan de una perturbación.

Aunque este último aspecto se había en parte solventado al analizar modelos más realistas, no ha sido hasta hace poco y debido a los trabajos de varios grupos, entre los que cabe destacar al grupo de Jordi Bascompte de la Estación biológica de Doñana (CSIC), que el mutualismo se ha convertido en un foco de interés, tanto a nivel de observación cómo teórico.

El artículo al que hace referencia esta nota, publicado recientemente en la revista británica Nature (Nature (2009). 458:1018-1020), ha sido el fruto de la colaboración entre el grupo de Bascompte y biólogos teóricos y físicos de la Unidad de Bioinformática del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (CSIC-UAM) y de la Universidad Politécnica de Madrid.

En este trabajo se muestra cómo las interacciones mutualistas pueden reducir la competencia efectiva, esto es, la competencia que sienten si además tenemos en cuenta el efecto del mutualismo. Por ejemplo, especies distintas de insectos que compiten directamente por recursos, pero que polinizan la misma especie de planta, están efectivamente cooperando entre sí.

Los autores han demostrado matemáticamente que esta reducción de competencia efectiva, si bien reduce la estabilidad dinámica de un ecosistema, aumenta su estabilidad estructural, es decir su resistencia a perturbaciones aleatorias, haciéndolo más resistente a las extinciones y permitiendo que un número mayor de especies puedan coexistir.

El modelo predice que esta reducción de competencia se verifica cuando la red de interacciones mutualistas tiene una particular arquitectura que se denomina anidada. El anidamiento maximiza el número de interacciones compartidas y aparece con ubicuidad en ecosistemas mutualistas que van desde selvas tropicales a bosques mediterráneos.

Estos resultados sugieren que las interacciones mutualistas anidadas son un motivo crucial para explicar por qué insectos y plantas con flores son dos de los grupos de organismos más diversos que se encuentran en la naturaleza; y que la preservación de esta estructura de los ecosistemas es importante para la conservación de su diversidad. Al mismo tiempo, el modelo muestra que, cuando el beneficio mutuo entre un par de especies crece demasiado, se puede producir la extinción masiva del resto de las especies.