Los sistemas lacustres endorreicos albergan comunidades planctónicas que se encuentran aisladas entre sí salvo por el transporte pasivo de las estructuras de resistencia que algunos grupos como los rotíferos, cladóceros y copépodos, producen. El transporte de estas estructuras a través del viento o adheridos a la piel, plumas o tegumento de algunos vertebrados o insectos que migran de un cuerpo de agua a otro puede establecer un flujo genético entre las poblaciones de distintos lagos, lo cual representaría un factor de homogenización. Sin embargo, si los ecosistemas a los que llegan los organismos son muy distintos entre sí, es probable que se presente una tendencia a la diversificación genética debido a que cada población tendría historias ecológicas y evolutivas diferentes, resultado de las presiones selectivas propias de cada ambiente. Una presión de selección que produce rápidas tasas de evolución en el zooplancton es la salinidad. En este proyecto proponemos estudiar los patrones de diversificación biológica local y regional del zooplancton en un conjunto de 8 lagos que tienen distinta salinidad, donde hemos encontrado que existen especies con adaptación local a la salinidad, divergencia genética, e incluso microendemismos. Nuestra hipótesis de trabajo es que las distintas condiciones ambientales imperantes en lagos vecinos aislados por un periodo largo (desde su origen; Pleistoceno tardío) provocan que las poblaciones estén bajo presiones de selección divergentes (salinidad, profundidad, etc.) y que la conectividad genética a través de las estructuras de resistencia entre poblaciones es baja, lo que ha propiciado la persistencia de eventos fundadores, fuerte selección de genotipos y radiación evolutiva reciente, acoplada a la especialización a las condiciones ambientales locales y que, en conjunto, resultan en una alta diversidad genética regional del zooplancton. El estudio está estructurado en bloques que incluyen experimentos de laboratorio y análisis genéticos. Con los primeros se caracterizarán dos aspectos relativos a la salinidad como barrera ecológica para la dispersión y como presión de selección: los patrones de eclosión de las estructuras de resistencia y las historias de vida de varias especies de zooplancton a lo largo del gradiente de salinidad que existe en los lagos de la región. Con ellos se podrá detectar también la existencia de plasticidad fenotípica y/o adaptación local a este factor. Por otra parte, se realizarán análisis genéticos en dos niveles. Primero, usando marcadores de genes con tasas de mutación relativamente lentas en especies seleccionadas con ciclos de vida disímiles (partenogenéticos cíclicos vs. sexuales estrictos) para inferir los patrones de diversificación de nodo profundo entre las poblaciones y eventualmente revelar especies crípticas. Segundo, con marcadores neutrales altamente polimórficos se inferirán a nivel intra- e interpoblacional las dinámicas recientes de flujo de individuos entre las poblaciones seleccionadas en escala de tiempo ecológica. En esta investigación se vincularán al menos tres estudiantes de doctorado y tres de licenciatura, aunque eventualmente dará cabida a algunos otros. Dado que la información generada será inédita en estas latitudes y puede ser modelo de ambientes insulares, creemos será posible publicar nuestros resultados en revistas de alto impacto en nuestra área. Además, nos permitirá consolidar la línea de investigación en ecología genética y evolutiva del plancton lacustre, recientemente iniciada por nuestro grupo de trabajo en nuestra Facultad.

Los lagos que se estudiarán en este proyecto difieren en varias de sus características ambientales, siendo la salinidad la que consideramos como la barrera más importante para la dispersión y la fuerza natural selectiva que inducirá mayor divergencia genética y taxonómica. Existen varios escenarios que pueden ser revelados en este sistema, dependiendo del grado de conectividad entre las diferentes poblaciones y comunidades, pero dados los antecedentes recientes al respecto (existencia de microendemismos, adaptación local a la salinidad), nosotros hipotetizamos que el intercambio de organismos entre las poblaciones es bajo por restricciones en la migración y la colonización, y debe de existir una fuerte selección de genotipos, especialización a las condiciones ambientales locales y persistencia de eventos fundadores. No descartamos que podamos encontrar y describir nuevas especies de zooplancton. Este trabajo cobra particular importancia si consideramos que, hasta donde sabemos, a la fecha no se han realizado análisis de este tipo en regiones geográficas tropicales, en los que se trate de analizar la ecología evolutiva de estos organismos, que entre otras cualidades, son fundamentales en la dinámica y estructura de las comunidades acuáticas. Además, ya que la dinámica biogeográfica del plancton en lagos endorreicos es similar a la que ocurre en islas, proponemos que la información aquí obtenida contribuirá al avance del conocimiento de los procesos de diversificación en ambientes insulares en general. Por otra parte, se analizarán organismos con dos historias de vida muy contrastantes: (1) la partenogénesis cíclica (los rotíferos monogonontes y los cladóceros), y (2) la reproducción sexual estricta (los copépodos), los cuales en principio determinarían dinámicas poblacionales y estructuras genéticas disímiles, que nosotros suponemos, resultará en patrones de diversificación biológica distintos. Para probar nuestra hipótesis, estamos trabajando con distintas aproximaciones. Gracias a nuestro trabajo previo en la zona, conocemos las características abióticas de estos lagos, la diversidad taxonómica y la distribución regional del zooplancton. Si se aprueba el financiamiento que solicitamos en esta ocasión, analizaremos el papel potencial de colonización de las estructuras de resistencia y las historias de vida de los organismos ante los distintos escenarios de salinidad de la región, y examinaremos la divergencia genética en dos niveles. En el primero se compararán diversas poblaciones de especies zooplanctónicas para determinar el posible escenario histórico de diversificación asociado con las características ambientales particulares de cada lago. En el segundo se analizará la divergencia en la estructura genética de las poblaciones, para entender la importancia del flujo genético actual vs. histórico. Dado que esperamos encontrar una diversidad genética y ecológica alta, es posible que reunamos evidencia suficiente para considerar que esta región, en la que los lagos están bajo fuerte presión por las actividades humanas, es un centro de radiación biológica única en el país, además de un centro de diversificación de especies zooplanctónicas en particular. Se generarán productos en los rubros de formación de recursos humanos y comunicaciones en revistas y foros de discusión científica. A esta investigación se vincularán al menos tres estudiantes de doctorado y tres de licenciatura. Dado que la información que se genere a partir de este proyecto es inédita en nuestro país y en estas latitudes, planeamos generar con nuestros resultados al menos 4 manuscritos especializados en revistas de alto impacto en nuestra área de investigación (p. e., Oecologia, Limnology and Oceanography, Freshwater Biology, Journal of Plankton Research, Hydrobiologia, etc.). Estos resultados se divulgarán y discutirán también en las reuniones internacionales a las que asistimos regularmente, como la “International Conference on Copepoda” o la reunión “Rotifera” y en los foros nacionales de la Sociedad Mexicana de Planctología, de la Asociación Mexicana de Limnología y de la Sociedad Científica Mexicana de Ecología. Otro aspecto de vital importancia para nosotros es que este proyecto nos permitirá consolidar la línea de investigación de ecología genética y evolutiva del plancton de aguas continentales, recientemente iniciada por nuestro grupo de trabajo en esta facultad.