O CESGA achega tecnoloxía para un proxecto do INIA que favorece a adaptación dos bosques ao cambio climático

Poden cousas como a supercomputación, o cálculo de alto rendemento e os computadores avanzados combater a destrución do noso medio natural, achegando claves para reverter o proceso? A resposta, xa o dixemos máis veces, é positiva, e os resultados, neste senso, non son novos nin illados. O Centro de Investigación Forestal (CIFOR) do Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA) vén de mostrar os detalles dunha iniciativa que mitiga os dramáticos cambios que está a sufrir o sur da Península por mor do cambio climático. Na iniciativa bótase man dos recursos do Centro de Supercomputación de Galicia.
En Andalucía constatouse a desaparición de bosques enteiros. O cambio climático provoca a perda de superficie arbórea e os incendios complican a recuperación de áreas forestais. Un equipo do Centro de Investigación Forestal (CIFOR), con sede en Madrid, creou unha técnica para a adaptación xenética das especies aos cambios ambientais. Baséase no seguinte: só as máis resistentes á seca lograrán sobrevivir. A ferramenta estatística, elaborada cos recursos proporcionados polo Centro de Supercomputación de Galicia (CESGA), mide a selección natural que está a actuar sobre as poboacións das especies. O novo método permite establecer un ranking das máis ameazadas.
As árbores están sometidas a uns niveis de estrés hídrico que non padecían dende hai moito tempo. A falta de choivas e o aumento das temperaturas poñen en risco a supervivencia dalgunhas poboacións de especies forestais. De feito, en Andalucía, e en moitas outras rexións do planeta, desapareceron bosques enteiros. O científico estadounidense Craig Allen advertiu xa no 2008 de que o cambio climático está a provocar a perda progresiva de grandes superficies arbóreas, causando a morte de millóns de hectáreas verdes en distintas partes do mundo.
Serán as especies forestais capaces de adaptarse ás novas condicións ambientais? É unha das preguntas clave dos últimos tempos para a comunidade científica.
Cando nacen novas plantas nunha superficie, máis do 90% morre durante o primeiro ano. A seca é o principal motivo desta elevada mortalidade en especies coma o piñeiro. Só os xenotipos con maior capacidade de adaptación á falta de auga sobrevivirán. A caracterización dos recursos xenéticos é básica tamén para analizar a rexeneración das áreas forestais tras un incendio. Pero, os cambios evolutivos serán o suficientemente rápidos para que as especies se adapten ao medio?
Segredos xenéticos
Á vista de todo isto, os científicos precisan con urxencia detectar rexións do xenoma das especies con tolerancia á seca. Os marcadores moleculares obtidos dalgunhas especies coma o pino poderán usarse para caracterizar outras poboacións de Europa resistentes a baixas cantidades de auga, de maneira que será posible prever de forma científica se sobrevivirán aos cambios ambientais. O Departamento de Ecología y Genética Forestal do Centro de Investigación Forestal (CIFOR) do Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA) púxose mans á obra.
O proceso de estudo levado a cabo polo grupo de xenética de poboacións e evolución (GPE) do CIFOR, con cinco investigadores titulares, non é sinxelo e implica o manexo dunha grande cantidade de datos, así como a creación de métodos estatísticos ata agora inexistentes.
A investigación require, en primeiro lugar, a recollida de mostras in situ. “Centrámonos no estudo do pino. Recollemos mostras de plantiñas acabadas de xerminar. Volvemos ao mesmo lugar catro meses despois e tomamos outras mostras e, uns meses máis tarde, coas plantas que seguían no lugar realizamos a terceira toma. En total foron unhas 300 mostras. Xa no laboratorio, extraemos o ADN e xenotipámolas con 384 marcadores moleculares”, explica o coordinador do proxecto de investigación, Juan José Robledo.
Para detectar rexións do xenoma asociadas a procesos de selección natural que operan en fases temperás da rexeneración natural das masas forestais, o grupo desenvolveu un novo método de inferencia bayesiana. O Centro de Supercomputación de Galicia (CESGA) achégalle a capacidade necesaria para o tratamento de tal cantidade de datos.
Métodos con supercomputación
“O testado destes métodos ten uns requirimentos moi altos en termos de tempo de computación. Grazas aos servidores do CESGA estas análises numéricas puideron realizarse nunhas poucas semanas, mentres que terían precisado varios anos de cálculo nun ordenador normal”, conta Robledo.
Pero, para que sirve este método? Para atopar trazas de selección natural nas mostras das especies, segundo Robledo. Na mortalidade poden influír outros factores alleos á xenética das plantas, como unha praga, ou que outros animais as devoren, por exemplo. Son os chamados procesos estocásticos da mortalidade. “Máis alá destes factores externos que non dependen da especie en si mesma, este método permítenos saber, con moita precisión, se hai unha selección natural”, expresa o investigador. En definitiva, a detección de xenotipos que sobreviven mellor que outros.
Para a posta a punto e testado deste particular método, o grupo tivo que realizar unha chea de simulacións ficticias de distintas poboacións forestais, manexando unha cantidade inxente de información. “É o xeito de asegurármonos de que non hai lugar a estimacións erróneas, sen risco de falsos positivos”, comenta Robledo. Neste cruce de datos foi crucial a capacidade achegada polo CESGA: o grupo utilizou 250.000 horas de cálculo para culminar a ferramenta estatística.
Mapas de vulnerabilidade
Coas mostras reais de piñeiro recollidas en Fuencaliente (Ciudad Real), e utilizando o novo método, o grupo é quen de obter marcadores moleculares de diagnóstico que serven para elaborar mapas da vulnerabilidade desta especie á seca.
O equipo xa detectou cinco marcadores sometidos a un proceso de selección natural, é dicir, que inciden na probabilidade de supervivencia do piñeiro en condicións adversas. Eses marcadores xenéticos son a proba de que existe variación xenética adaptativa entre individuos e entre distintas poboacións.
Con esta información, a comunidade científica conta cunha ferramenta estatística para realizar un ranking das poboacións que se van ver máis ameazadas en condicións de falta de auga. “Se se teñen en conta outros indicadores ligados ás condicións ambientais de cada área pódese definir a supervivencia de especies forestais por zonas xeográficas”, conclúe o investigador.