Características evolutivas en Prosopis spp.: citogenética, genética e hibridaciones

Evolutive characteristics of Prosopis spp.: cytogenetic, genetic and hybridizations

Resumen

Prosopis es un género dentro del clado Mimosoid caracterizado por las disyunciones que presentan sus actuales áreas de distribución y las dificultades para esclarecer su filogenia. Este trabajo presenta un análisis bibliográfico actualizado sobre las características evolutivas, citogenéticas, genéticas e hibridaciones del género. Los datos disponibles sugieren que divergió tempranamente en varios linajes principales, aunque dentro de algunos de ellos han ocurrido episodios recientes de especiación parcial. La forma en que se distribuye la variabilidad genética dentro y entre poblaciones depende, entre otros factores, del sistema reproductivo y la estrategia adaptativa. La estructura de las poblaciones, a su vez, establece restricciones a los procesos evolutivos tendientes a la adaptación creciente al ambiente y/o la diferenciación específica. . Es un género esencialmente diploide (2n = 28) pero se ha informado poliploidía y frecuentes procesos de hibridación e introgresión interespecífica. La alta similitud genética y cromosómica entre las distintas especies del género permite la obtención de híbridos viables, reforzando la idea de que algunas especies del género están evolutivamente activas, y pone de manifiesto las dificultades que esto ocasiona en el tratamiento taxonómico y la filogenia del grupo.

Palabras clave:
algarrobo; botánica; mezquite; sistemática; taxonomía

Abstract

Prosopis is a primitive genus in the Mimosoid’s clade characterized by disjunctions in its distribution areas and the difficulty in establishing its phylogeny. This paper presents an updated literature review on the evolutionary, cytogenetic, genetic and hybridization characteristics of the genus. The available data suggest that it diverged early in several major lineages, although in some of them recent episodes of partial speciation have occurred. Genetic diversity within and between populations depends on the reproductive system and adaptative strategies, among other factors. Populations’ structure also sets restrictions to evolutive processes leading to the increasing adaptation to the environment and/or specific differentiation. It is an essentially diploid genus (2n = 28) never the less polyploidy and frequent processes of interspecific hybridization and introgression have been informed. High genetic and chromosomal similarity between species of the genus allows the generation of viable hybrids, reinforcing the idea that some species are evolutionarily active and highlights the difficulties this causes in the taxonomic treatment and the phylogeny of the group.

Key words:
carob tree; botany; mesquite; systematic; taxonomy

Introducción

La variación de caracteres tales como hojas, frutos y metabolitos secundarios ha dado idea de la variabilidad intra e interespecífica tanto en el fenotipo como en el genotipo; la variación genética detectada mediante isoenzimas indica que muchas especies de Prosopis son polimórficas, aunque algunas de ambientes extremos, de áreas aisladas o taxa que recientemente han experimentado explosiones poblacionales mostraron niveles comparativamente bajos de variación genética (Tapia Pastrana et al. 1999). Estos fenómenos sustentarían la idea de que Prosopis es un antiguo género que divergió tempranamente en varios linajes principales, pero que dentro de algunos de ellos han ocurrido episodios recientes de especiación parcial (Burkart & Simpson 1977).

La forma en que se distribuye la variabilidad genética dentro y entre poblaciones depende, entre otros factores, del sistema reproductivo y la estrategia adaptativa. La estructura de las poblaciones, a su vez, establece restricciones a los procesos evolutivos tendientes a la adaptación creciente al ambiente y/o la diferenciación específica (Saidman et al. 2000).

La hibridación es un hecho posible entre especies de Prosopis dentro de cualquier sección del género (Pasiecznik et al. 2001) apareciendo como un proceso inducido bajo ciertas condiciones ambientales naturales (Vega & Hernandez 2005) o perturbaciones antrópicas (Ferreyra et al. 2013), sin embargo, éste fenómeno no se ha observado entre especies de diferentes secciones (Hunziker et al. 1986). La hibridación interespecífica ocurre entre las especies de la sección Strombocarpa en Norte y Sudamérica (Burkart 1976) y también es común dentro de la sección Algarobia, donde se evidencia la mayor variabilidad (Saidman et al. 2000).

En el presente trabajo se realizó un análisis a partir de bibliografía existente, de las características evolutivas, citogenéticas, genéticas e hibridaciones del género Prosopis a la fecha.

Revisión Bibliográfica y Discusión

Los distintos sistemas de clasificación se originaron históricamente a base de criterios fenéticos, es decir, caracteres compartidos por los diferentes taxa. Por ejemplo, un grupo de especies con un conjunto de características en común se considera como un género. Cuando Charles Darwin (1872) da a conocer su teoría de la evolución, llegan a su fin los Sistemas Naturales y surgen los sistemas modernos que se basan principalmente en criterios filogenéticos (a veces conocido como un árbol evolutivo), donde los taxa se clasifican en base a un análisis de las características. No obstante, las clasificaciones filogéneticas tienen semejanza con los sistemas fenéticos porque los taxa que comparten varias características (i.e., fenéticamente similares) frecuentemente tienen relación evolutiva. El proceso de elaboración de sistemas de clasificación es constante y dinámico, por lo que se ha desarrollado una secuencia histórica a partir de Teofrasto (370-285 a.C.), mientras que la época tradicional comenzó con las obras de Linneo (1707-1778) (Killen et al. 1993). Actualmente, los sistemas de clasificación botánica más utilizados son los de Hutchinson (1973) y Cronquist (1981); en su mayor parte, los dos están basados en el esquema filogenético propuesto originalmente por Charles E. Bessey (1845-1915). Los esquemas de Eichler (1875-1878) y Prantl y Engler (1894-1897, 1924-1980) forman parte de la fase histórica de los sistemas filogenéticos y son los sistemas en los cuales se basa el ordenamiento de las colecciones en muchos herbarios (Lawrence 1951; Killeen et al. 1993); Walters y Keil (1996) mencionan que la clasificación de Engler (1892)-basada principalmente en rasgos morfológicos de acceso relativamente sencillo a través de una lupa y un microscopio- es el método más ampliamente adoptado hasta la fecha.

Fue Carl von Linneo quien describió al género Prosopis L. publicándolo en Systema Naturae ed. 12 2: 282, 293 en el año 1767 (1767, citado en Missouri Botanical Garden 2016). Este hecho ocurre durante el período de los Sistemas Naturales y para la clasificación del reino vegetal Linneo sigue su sistema sexual, en el que las especies con el mismo número de estambres se incluyen en el mismo grupo; en este documento se detalla Nombre: Prosopis L., Grupo: dicotiledónea, Familia: Fabaceae y el Rango taxonómico: género. Esta fue la información que se dio a conocer cuando por vez primera se identificaba a Prosopis spicigera L. como individuo tipo del género.

Clasificación taxonómica

Existen distintos métodos de clasificación taxonómica; en esta exposición, se presenta el marco taxonómico evaluado mediante los sistemas desarrollados por Engler (1892) y Cronquist (1981) (Tab. 1), ambos muy difundidos y de los más empleados en la literatura que data desde aproximadamente el 2009 hacia atrás. No obstante, la clasificación propuesta por el Angiosperm Phylogeny Group (APG IV 2016) es la más actual y emplea para la clasificación bases científicas modernas como datos moleculares y su análisis filogenético. Este sistema resulta menos ortodoxo pues sólo abarca categorías taxonómicas desde especie hasta orden; a los grupos de categorías superiores a orden se los denomina con el nombre “informal” de clado. En este contexto, el género Prosopis pertenece al clado Mimosoid de la subfamilia Caesalpinioideae (Legume Phylogeny Working Group 2017), familia Fabaceae, del orden Fabales perteneciente al clado Core Eudicotiledoneas o Eudicotiledóneas esenciales (Angiosperm Phylogeny Group 2016; Legume Phylogeny Working Group 2017) (Tab. 1). La sistemática filogenética indica que el género se trataría de un grupo no natural ya que las especies que lo integran no forman un grupo monofilético (Bessega et al. 2006; Catalano et al. 2008).El nombre Prosopis seleccionado por Linneo tiene origen en el griego antiguo pero su acepción varía: Burkart (1976) lo definió como una especie de fruta espinosa como las cabezuelas de Arctium lappa L. (Asteraceae syn. Compositae); Allen y Allen (1981) le dieron el significado de “bardana” refiriéndose al igual que Burkart a un tipo de planta espinosa (A. lappa) no relacionada con Prosopis y Perry (1998) se basó en la etimología definiendo el término como “hacia la abundancia”, de las palabras griegas pros que significa hacia y Opis esposa de Saturno, la diosa griega de la abundancia y la agricultura.

Tabla 1
Clasificación taxonómica de Prosopis spp. basada en los sistemas desarrollados por Engler, Cronquist, Angiosperm Phylogeny Group (APG IV) y Legume Phylogeny Working Group.
Table 1
Taxonomic classification of Prosopis spp. based on systems developed by Engler, Cronquist, Angiosperm Phylogeny Group (APG IV) and Legume Phylogeny Working Group (LPWG).

Sistemas de clasificación
Basados en criterios filogenéticos:		Basados en criterios moleculares:
Engler	Cronquist	APG IV y LPWG*
Division		Clado Eudicots Clado Core Eudicots Clado Superrosides Clado Rosides
Angiospermae	Magnoliophyta
Clase
Dicotyledoneae	Magnoliosidae
Subclase
Archichlamydeae	Rosidae
Orden		Orden
Fabales	Fabales	Fabales
Familia		Familia
Leguminosae	Leguminosae	Leguminnosae
Subfamilia		Subfamilia *
Mimosoideae	Mimosoideae	Caesalpinioideae
Tribu		Clado *
Adenanthereae	----	Mimosoid
Género		Género
Prosopis	Prosopis	Prosopis

• ^*
  Las categorías por debajo de "orden" en los sistemas basados en criterios moleculares provienen de la clasificación del LPWG (2017).
  Categories below "order" in systems based on molecular criteria come from the LPWG classification (2017).
Engler (1892)Cronquist (1981)APG IV - 2016Engler (1892)Cronquist (1981)APG IV - 2016

Origen y distribución

Prosopis es un género primitivo dentro del clado Mimosoid, particular en virtud de las disyunciones que presentan sus actuales áreas de distribución y las dificultades para esclarecer su filogenia (Tapia Pastrana et al. 1999); probablemente se originó en África tropical, donde actualmente persiste P. africana, la especie menos especializada y más mesófila (Burkart 1976). El nombre Prosopis fue dado al género por Linneo en 1767 para describir la única especie que en el momento conocía, Prosopis spicigera Linnaeus, hoy sinónimo con P. cineraria (L.) Druce, la especie tipo del género (Barros 2010).

Según Burkart (1976) y Rzedowski (1988), a finales del Mesozoico o comienzos del Terciario, los antecesores de Prosopis pudieron migrar mediante un puente terrestre desde el centro de África hacia el este y oeste. La evolución de diversos linajes del género se debió realizar al promoverse una mejor funcionalidad en distintos hábitats, preferentemente en aquellos con características de aridez, considerando que su distribución ecogeográfica actual corresponde principalmente a ambientes de matorrales xerófilos (Burkart 1976; Rzedowski 1988). Tapia Pastrana et al. (1999) mencionan que, por la existencia de especies endémicas tanto en el norte como en el sur del continente, la presencia de Prosopis en América es muy antigua. Los patrones de distribución no excluyen la posibilidad de una flora desértica común ancestral para ambas Américas que posteriormente se separó en dos centros: uno mexicano-texano y otro que actualmente comparten Argentina, Paraguay y Chile (Burkart 1976; Burghardt & Espert 2004). Lavin y Luckow (1993) indican según la teoría boreotropical que muchas especies cruzaron directamente de África a Norteamérica antes de extenderse hacia el sur. Sin embargo, parece probable que el Prosopis ancestral cruzó a América del Sur y se extendió a América del Norte antes de que los dos centros se separaran (Simpson 1977). Actualmente se han descripto 45 especies (Burkart 1987; Palacios & Brizuela 2005) de gran importancia en la composición arbórea y arbustiva de zonas áridas y semiáridas de América, Norte de África, Sudoeste de Asia e India (Leakey & Last 1980). En el continente americano se ubican entre los 37º de latitud norte y los 48º de latitud sur, desde el sudoeste de Estados Unidos a lo largo de los Andes hasta Chile central y Argentina, donde habitan la mayor cantidad de especies (27 especies y 19 variedades) (Palacios & Brizuela 2005) distribuidas en mayor parte en la provincia Chaqueña y en el norte de la provincia del Monte (Steibel & Troiani 1999). Se ha sugerido que este país es el principal centro de dispersión de Prosopis en América y que el mexicano-texano es secundario (Tapia Pastrana et al. 1999). El análisis de reconstrucción biogeográfica DIVA (dispersal-vicariance analysis) y el patrón de distancias genéticas indicarían que el área ancestral para las especies americanas abarcaría desde el suroeste de Estados Unidos hasta el centro y norte de Argentina; sucesivos eventos de vicariancia dividirían esta área y episodios de dispersión a larga distancia (mediados por aves) llevaron a recolonizaciones del Norte a América del Sur y viceversa (Bessega et al. 2006). No obstante, la influencia humana - que incluye introducciones intencionales, invasiones de malezas y deforestación durante los últimos 500 años - ha alterado significativamente la distribución de especies de Prosopis, determinando su desaparición en ciertas áreas así como su inserción en India, Pakistán y Australia (Fig. 1a,b).

Figura 1
a. distribución natural del género Prosopis y principales especies; b. distribución actual del género y principales especies: (verde) nativo, (rojo) introducido P. juliflora- P. pallida, (amarillo) introducido Prosopis spp.
Figure 1
a. natural distribution of Prosopis genus and main species; b. genus and main species current distribution: (green) native, (red) introduced P. juliflora P. pallida, (yellow) introduced Prosopis spp.

Características morfológicas

El clado Mimosoid está anidado dentro de la subfamilia Cesalpinioideae, la que incluye a todas las leguminosas con hojas bipinnadas y la mayoría que poseen nectarios extraflorales en el peciolo y el raquis. Este clado cuenta con más de 3.300 especies y resulta morfológicamente muy distintivo con flores radialmente simétricas con aestivación valvada del cáliz y la corola. Típicamente, las flores se combinan en inflorescencias de espato o capito; a menudo éstas a su vez se combinan en inflorescencias compuestas (por ejemplo, una panícula de cabezas globosas) (Legume Phylogeny Working Group 2017). Dentro del clado Mimosoid se ubican todos los géneros previamente asignados a la subfamilia Mimosoideae y además se incorpora al género Chidlowia (anteriormente incluso en la subfamilia Caesalpinioideae) (Manzanilla & Bruneau 2012).

Las especies de Prosopis se distinguen de los otros géneros del clado Mimosoid por sus vainas carnosas indehiscentes y la liberación de polen en granos individuales (Folliot & Thames 1983). Es un género de árboles y arbustos que se caracterizan por el follaje plumoso resultante de sus hojas bipinnadas con numerosos folíolos pequeños y pequeñas flores actinomorfas y pentámeras, amarillas (o blancas) reunidas en espigas o cabezuelas elipsoides a globosas de ubicación axilar. En su mayoría son espinosos y tienen vainas subcilíndricas, gruesas o comprimidas, rectas, arqueadas o en espiral, indehiscentes y de mesocarpio carnoso que van desde el color amarillo hasta el negro y las valvas nunca se separan de forma natural, ya sea del árbol o una vez caído (Burkart 1976, 1987; Pasiecznik et al. 2004).

Secciones del género Prosopis

Sobre la base de las diferencias en las características florales y vegetativas, Burkart (1976) definió los límites genéricos y dividió al género en cinco secciones que se distinguen básicamente por la presencia, tipo y distribución de espinas y, dentro de la sección Algarobia, identificó 6 series (Tab. 2). Bessega et al. (2005) refieren que si bien numerosos estudios evalúan la relación entre las especies de Prosopis éstos solo se basan en análisis fenéticos de algunas de las series y secciones y no valoran la naturaleza de los límites genéricos al excluir individuos de grupos externos (out-groups). En este sentido, los resultados obtenidos por Catalano et al. (2008) sugieren que Prosopis no sería monofilético ya que las secciones americanas del género (Strombocarpa, Algarobia y Monilicarpa) estarían más relacionadas con Xerocladia viridiramis (género monotípico del Sur de África) que con representantes de Prosopis del Viejo Mundo.

Tabla 2
Clasificación de Burkart (1976) mostrando sección y serie de 44 especies y 27 variedades del género Prosopis.
Table 2
Burkart´s classification (1976) showing section and series of 44 species and 27 varieties of Prosopis genus.

Sección	Serie	Especies y variedades
Prosopis Arbustos o pequeños árboles, con espinas internodulares. SO de Asia y N de África.		P. cineraria (L.) Druce P. farcta (Solander ex Russell) Mac Bride P. farcta (Solander ex Russell) Mac Bride var. farcta var. glabra Burkart P. koelziana Burkart
Anonychium Árboles sin espinas. África Tropical.		P. africana (Guill., Perr. & Rich.) Taubert
Strombocarpa Árboles y arbustos con espinas foliares, estípulas lignificadas, rectas, en pares divergentes, tamaño variable.	Strombocarpae SO de Estados Unidos y desde México hasta Chile.	P. strombulifera (Lam.) Bentham var. strombulifera var. ruiziana Burkart P. reptans Bentham var. reptans var. cinerascens (A. Gray) Bentham P. abbreviata Bentham P. torquata (Cavanilles ex Lagasca) DC. P. pubescens Bentham P. palmeri S.Watson P. burkartii Muñoz
	Cavenicarpae Sudamérica.	P. ferox Grisebach P. tamarugo F.Philippi
Monilicarpa Espinas axilares, solitarias, pequeñas. O de Argentina		P. argentina Burkart
Algarobia Árboles, arbustos, raramente subarbustos, con espinas, raramenente sin ellas. Espinas caulinares, axilares uninodales, solitarias o frecuentemente en pares. Zonas más cálidas y secas de América.	Sericanthae Con espinas axilares y terminales. Argentina y Paraguay.	P. sericantha Gillies ex Hooker & Arnott P. kuntzei Harms
	Ruscifoliae Con espinas axilares, uninodales, solitarias. Chaco Argentina y Paraguay.	P. ruscifolia Grisebach P. fiebrigii Harms P. vinalillo Stuckert P. hassleri Harms var. hassleri var. nigroides Burkart

Barros 2010Barros 2010

Mientras que los límites genéricos y la división en secciones son generalmente aceptados; hay debates en cuanto a la variedad en términos de especies como Burkart definió (Joseau et al. 2013). Pasiecznik et al. (2001) mencionan que de las escuelas existentes, históricamente la taxonomía de Burkart ha dominado; en ella las diferencias morfológicas observadas entre poblaciones de Prosopis han sido asignadas al rango de especie o variedad. Los últimos 10 años un punto de vista taxonómico alternativo se ha vuelto más prominente: la aplicación de la taxonomía numérica y el análisis molecular; ello sugiere que varias de las especies y variedades de Burkart son genéticamente muy similares y que su rango debería hacerlo reducirse a subespecies o razas geográficas. A diferencia de lo observado en Algarobia, las especies estudiadas de Strombocarpa están muy diferenciadas genéticamente entre sí. Sólo dos especies de esta sección, P. reptans y P. strombulifera, son muy afines entre sí, y, por una serie de criterios independientes, se sugiere que podrían constituir variedades o subespecies más que especies (Hunziker et al. 1986; Saidman et al. 1996). Las especies estudiadas de Strombocarpa y la única especie de Monilicarpa, P. argentina, se diferencian claramente de las de Algarobia (Saidman et al. 2000).

Las 6 series que Burkart (1976) separó por diferencias vegetativas dentro de la sección Algarobia no han sido en su totalidad confirmadas en trabajos recientes (Pasiecznik et al. 2001) y la relación entre las especies aún está en debate. Existen registros de hibridación entre especies de las series Pallidae, Ruscifoliae y Chilenses en zonas simpátricas (Hunziker et al. 1986) pero no con especies de la serie Sericanthae; por otra parte la información sobre híbridos de especies de las series Denudans y Humiles es escasa; esto sugiere que la habilidad para hibridar no es una característica extendida en toda la sección Algarobia (Catalano et al. 2008). Bessega et al. (2005) informan que las series de la sección Algarobia no están apoyadas por estudios isoenzimáticos y por lo tanto no conformarían grupos naturales; en su análisis P. kuntzei se diferencia tanto de las restantes especies de Algarobia como de P. reptans (Strombocarpa) o de P. argentina (Monilicarpa), lo que sugiere que esta especie podría ser incluida en una sección diferente.

La revisión realizada en la monografía “The Prosopis juliflora - Prosopis pallida Complex” permite entender que éstas 5 secciones son el resultado de numerosas modificaciones que inician con la incorporación - hecha por De Candolle en 1825 - de las especies americanas al género Prosopis y la asignación de las especies asiáticas a la sección Adenopsis, posteriormente transformada en la sección Prosopis (Burkart 1976). Nuevos géneros fueron compuestos y renombrados, así en 1845 denominan Strombocarpa al género Spirolobium y el género Neltuma pasa a llamarse Algarobia en 1839, antes de que ambos fueran asignados al rango sub-genérico y constituyeran secciones en el género Prosopis. La sección africana Anonychium ha permanecido sin respuesta desde el año 1842 (Bentham 1842) y, en las Américas, la sección Monilicarpa fue la última en ser aceptada, intermedia entre las dos secciones grandes, Algarobia y Strombocarpa, donde se ha producido la mayor confusión taxonómica. El estudio realizado por Bessega et al. (2005) sobre variabilidad y relaciones feneticas entre especies de secciones presentes en Argentina estableció la existencia de un grupo con alta variabilidad genética que involucró a todas las especies de la sección Algarobia (P. glandulosa, P. velutina, P. flexuosa, P. ruscifolia) excepto a P. kuntzei y otro grupo con baja variabilidad representado por P. argentina (Monilicarpa) y P. reptans (Strombocarpa).

Estas diferencias estarían relacionadas con el sistema reproductivo, las estrategias adaptativas o la historia evolutiva. Así, las especies de Algarobia con alta variabilidad presentaron polinización libre, sistemas de auto-incompatibilidad y, además, hibridación en etapas tempranas de la diversificación que habrían promovido la evolución reticulada y aumentado la capacidad de invasión. La baja variabilidad de P. kuntzei se debería a que esta especie no está involucrada en eventos de hibridación natural y, si este fenómeno desempeñó un papel en la evolución temprana de la especie, su variabilidad podría haberse erosionado rápidamente.

Prosopis argentina, especie aislada y endémica de Argentina, presentaría baja variabilidad a consecuencia de su alta especialización. En cambio, la capacidad de propagarse vegetativamente y la posibilidad de autofecundación de P. reptans indicarían que su baja variabilidad resultaría del efecto fundador asociado con la colonización y cierto grado de endogamia (Saidman et al. 1996).

Las similitudes obtenidas mediante isoenzimas coinciden con las relaciones entre las tres secciones basadas en motivos morfológicos (Burkart 1976). Prosopis argentina (Monilicarpa) y P. reptans (Strombocarpa) se diferencian claramente entre sí y de especies de Algarobia. Hunziker et al. (1986) y Saidman et al. (1996) ya señalaban que las secciones Algarobia y Strombocarpa aparecían bien diferenciadas pues el proceso de especiación así como las estrategias de adaptación en estos grupos parecieran ser bien diferentes. La sección Monilicarpa presenta un origen y afinidad con las secciones Algarobia y Strombocarpa que son inciertos.

Temporalmente, la divergencia entre las secciones americanas habría ocurrido en el Oligoceno, con una reciente diversificación dentro de cada grupo en el Mioceno Tardío; en el Plioceno se habrían iniciado grandes modificaciones del conjunto formado por especies de las series Chilenses, Pallidae, y Ruscifoliae. Se propone un control climático del fenómeno fundamentado en la coincidencia de la diversificación de los principales linajes del Nuevo Mundo con la propagación de las zonas áridas en las Américas (Catalano et al. 2008).

Sin duda alguna, la taxonomía del género resulta compleja (Karlin 1988; Gómez-Sosa & Palacios 1994) debido a la gran variación fenotípica dentro de las especies y por la frecuente hibridación natural que ocurre entre ellas.

Verga (2005a) sostiene que el algarrobo se trata de un complejo sistema de especies taxonómicas entrelazadas entre sí que determinan un sinnúmero de formas que ocupan diversos nichos en Argentina, Paraguay, Bolivia, Chile y Perú; se muestra prácticamente sin solución de continuidad desde el punto de vista tanto geográfico como morfológico y adaptativo, y desde el punto de vista evolutivo todo el conjunto podría definirse como una unidad a escala continental.

Mediante taxonomía numérica basada en rasgos de hoja y fruto Verga et al. (2009) encontraron al estudiar poblaciones naturales de algarrobo de las regiones fitogeográficas Chaqueña y Espinal Norte que a determinado grado de diferenciación morfológica es posible separar grupos, que por sus distancias genéticas obtenidas con marcadores moleculares, alcanzan niveles entre ecotipos y sub-especies. Los resultados de este trabajo mostraron que las diferencias morfológicas no son netas, los ambientes donde se distribuyen se superponen en algunas áreas y existen zonas donde aparecen como simpátricos. La diferenciación entre los grupos aparece con características continuas, donde tanto la morfología de los individuos, como las condiciones ambientales que ocupan, presentan en buena parte toda una gama de formas intermedias que conectan a los grupos en cuestión. Sin embargo los núcleos de cada grupo son perfectamente diferenciables entre sí y poseen características propias.

Citogenética e hibridaciones

La citogenética brinda valiosos aportes para la resolución de problemas taxonómicos, evolutivos y aplicados, contribuyendo al conocimiento del origen y evolución de distintos grupos. Dado que los cromosomas son guías de afinidades filogenéticas e indicadores de las clasificaciones sistemáticas es importante analizar, mediante técnicas de citogenética clásica y molecular (FISH, GISH), las características del cariotipo, el comportamiento meiótico en híbridos y poliploides, y la variación intra e ínterespecífica en el tamaño del genoma. Asimismo los estudios citogenéticos permiten realizar valiosos aportes al conocimiento de los mecanismos de aislamiento reproductivo y modos de especiación en plantas (Poggio et al. 2008). Estos autores reconocen que todas las especies estudiadas hasta el momento de la subfamilia del clado Mimosoid poseen genomas pequeños (Prosopis, Acacia: 200 Mbp a 500 Mbp/1C).

En el clado Mimosoid, ocurrió un evento principal de evolución del número cromosómico de 14 a 13. No obstante, es importante mencionar que en Mimoseae hay representantes genéricos con n = 14 como Prosopis y Neptunia (Poggio et al. 2008). Es interesante el análisis filogenético de la variación cromosómica en Prosopis (2n = 28), el cual fue considerado un paleopoliploide (x = 7) donde frecuentemente ocurren procesos de hibridación e introgresión interespecífica (Hunziker et al. 1975; Naranjo et al. 1984; Hunziker et al. 1986). Muchos de los datos disponibles hasta la fecha sugieren que Prosopis es esencialmente un género diploide (Burkart 1976; Pasiecznik et al. 2001), pero se ha informado poliploidía (Cherubini 1954; Hunziker et al. 1975; Burkart 1976). Trenchard et al. (2008) analizaron mediante citometría de flujo material proveniente de América e India y hallaron especies diploides (2n = 2x = 28) y tetraploides (2n = 4x = 56). Los autores concluyen, en concordancia a lo enunciado por Harris et al. (2003), que P. juliflora es la única especie tetraploide y que los ejemplares triploides (2n = 3x = 42) descubiertos son casos excepcionales resultantes de la hibridación de P. juliflora (tetraploide) con un diploide, posiblemente P. pallida o P. chilensis, que ocurren en las áreas de recolección del material analizado.

Roig (1993) propone que el proceso evolutivo del género se evidencia en las bioformas (espinas, hojas y frutos) y que la especiación se habría producido en las zonas periféricas al conquistar nuevos nichos. La variabilidad de los caracteres - en todos los niveles - y la existencia de híbridos interespecíficos permiten reconocer la importante variabilidad en la base genética salvaje.

La variación genética se puede introducir en una población por cruzamiento, hibridación y subsiguiente retrocruzamiento y, mutación de alelos en el conjunto duplicado de cromosomas (Solbrig et al. 1977). A este respecto, todas las especies de la sección Algarobia fueron reportadas como autoincompatibles (Solbrig & Cantino 1975), aunque varios autores (Keys & Smith 1994; Bessega et. al. 2000; Saidman et al. 2000) estudiando especies pertenecientes a esta sección demostraron que aunque éstas son mayormente exógamas, pueden presentar autofecundación.

Por otra parte, Solbrig & Bawa (1975) atribuyen la baja variabilidad genética encontrada en algunas especies a la autoincompatibilidad parcial, al agotamiento genético tras reducción extrema de la población o la selección direccional extrema después de la expansión de la población. Se asume que muchas introducciones de especies de Prosopis han comenzado con sólo unas pocas semillas y por lo tanto una base genética baja y una rápida expansión refuerza esta baja variación (Pasiecznik et al. 2001).

Dentro de la sección Algarobia, un gran número de híbridos de dos y hasta tres vías se han confirmado en Argentina (Palacios & Bravo 1981; Hunziker et al. 1986) y México (Almanza et al. 1992). Se ha demostrado que algunas especies reconocidas han surgido de hibridación, como P. vinalillo que es un híbrido estable entre P. alba var. panta y P. ruscifolia (Burkart 1976). A este respecto, Palacios & Brizuela (2005) señalan las combinaciones híbridas más frecuentes en la naturaleza, a saber:

• P. affinis x P. alba, Hunziker et al. 1977: 58.

• P. affinis x P. nigra, Naranjo et al. 1984.

• P. affinis x P. ruscifolia, Hunziker et al. 1977: 58.

• P. alba x P. fiebrigii, Palacios & Bravo, 1981.

• P. alba x P. flexuosa, Hunziker et al. 1975.

• P. alba x P. hassleri, Burkart 1976.

• P. alba x P. nigra, Hunziker et al. 1975: 257.

• P. caldenia x P. flexuosa, Hunziker et al. 1977: 59.

• P. flexuosa x P. alpataco, Saidman 1985.

• P. flexuosa x P. nigra, Hunziker et al. 1977: 58.

• P. hassleri x P. alba, Burkart 1976.

• P. hassleri x P. fiebriggi, Burkart 1976.

• P. hassleri x P. nigra, Palacios & Bravo 1981.

• P. hassleri x P. fiebrigii x P. alba, Palacios y Bravo 1981.

• P. hassleri x P. ruscifolia, Hunziker et al. 1975: 257.

• P. nigra x P. ruscifolia, Burghardt & Palacios 1984.

• P. ruscifolia x P. alba, Hunziker et al. 1975: 254.

• P. ruscifolia x P. fiebriggi, Hunziker et al. 1977.

• P. ruscifolia x P. hassleri, Morello et al. 1971.

• P. ruscifolia x P. nigra, Palacios & Bravo 1981.

• P. ruscifolia x P. vinalillo, Burkart 1940.

Donde hay poblaciones simpátricas, se observan enjambres híbridos con características intermedias que pueden ser utilizados para identificar las especies parentales (Palacios & Bravo 1981; Hunziker et al. 1986). Verga (2005b) estudiando especies de Prosopis del Chaco árido menciona que los individuos intermedios aparecen únicamente en aquellas poblaciones donde ambas especies puras se encuentran en contacto; que estos híbridos ocupan preponderantemente sitios degradados y también constata que poblaciones de las especies puras alejadas de las áreas de contacto presentan menor diversidad genética y que entre ellas no se observan grandes diferencias.

Dentro de las series de la sección Algarobia estudiadas, Ruscifoliae, Pallidae y Chilensis muestran signos de barreras a la hibridación (Naranjo et al. 1984; Hunziker et al. 1986; Saidman 1986, 1990); las mismas son clasificadas en factores pre-cigóticos y post-cigóticos (Palacios & Bravo 1981) y parecen variar entre combinaciones de especies.

En tal sentido, no se han observado barreras entre P. glandulosa y P. laevigata (Almanza et al. 1992) ni entre varias especies argentinas (Palacios & Bravo 1981; Saidman 1986; Hunziker et al. 1986), aunque existan aislamientos reproductivos previniendo la supervivencia de ciertos híbridos (Saidman 1990). La mayor frecuencia de híbridos de P. alba x P. ruscifolia en una zona simpátrica de P. alba, P. nigra y P. ruscifolia sugeriría que esas dos especies están más estrechamente relacionadas entre sí que a P. nigra, aunque fueran colocadas en diferentes series por Burkart (1976). Posteriormente, Hunziker et al. (1986) encontraron que los híbridos inter-series, con especies de la serie Ruscifoliae, Pallidae y Chilenses son más comunes que los híbridos intra-serie. Los resultados obtenidos por Catalano et al. (2008) sostienen la idea de una estrecha relación entre las series Chilenses, Pallidae y Ruscifoliae; muchas de estas especies formarían un singameon (Palacios & Bravo 1981; Saidman & Vilardi 1987; Saidman et al. 1998) pues presentan gran capacidad para hibridizar naturalmente, alta similitud morfológica y distribución geográfica parcialmene solapada. No obtante se sugiere que la formación híbrida no produce el flujo de genes entre estas especies por lo que la similitud genética entre éstas podría explicarse por su reciente divergencia (< 4 millones de años) sin la necesidad de invocar la introgresión entre ellos (Catalano et al. 2008). Particularmente en la sección Algarobia las entidades involucradas en el singameon podrían ser consideradas especies verdaderas mantenidas por mecanismos cohesivos demográficos y/o ecológicos (Templeton 1989) en lugar de solamente mecanismos de cohesión genética (Saidman & Vilardi 1987; Saidman et al. 1998)

Solbrig et al. (1977) y Hunziker et al. (1975) postularon que la reorganización estructural de los cromosomas no habría sido importante en la especiación. Así parecería que la mutación -en lugar de reordenamientos cromosómicos- es responsable de la introducción de la variación genética en una población aislada, que luego se somete a la presión de selección nicho-dirigida (Pasiecznik et al. 2001). De este modo, un gen mutado entra en la reserva genética de la población y depende del cruzamiento y selección mediada por el medio ambiente. En las poblaciones de Prosopis, el cruzamiento producirá descendencia conteniendo el nuevo material genético -suponiendo que no hay barreras de fertilidad-. Esta descendencia será preferentemente seleccionada si tiene las características que mejor se adapten al nicho ambiental. La selección repetida incrementará la frecuencia de los nuevos genes en la población, forzada por retrocruzamiento e introgresión hasta que la población original se extinga (Rhymer & Simberloff 1996).

Este fenómeno de introgresión, donde una especie progresivamente va absorbiendo a la otra, fue reportado por Verga (2005a) al estudiar distintas poblaciones de P. chilensis y P. flexuosa en la región del Chaco árido. Se comprobó que la distancia genética entre los grupos diferenciados disminuía en una generación, producto del aumento en la frecuencia del grupo intermedio y que el flujo genético entre ambas especies era asimétrico ya que una de las especies es más fecunda sobre la otra que a la inversa.

Alternativamente, se crea una población con caracteres más adecuados para el medio ambiente y que luego se separa por barreras de aislamiento reproductivo. La especiación y la evolución se han producido, pero la estabilidad completa requiere la formación de algunas barreras de aislamiento reproductivo (Pasiecznik et al. 2001). El proceso exacto de la hibridación, introgresión, la segregación y la estabilización (especiación) es especialmente complejo con muchas especies simpátricas de Prosopis en Argentina y México, con pocas barreras aparentes para la reproducción (Hunziker et al. 1986; Earl 1998).

Lo anteriormente expuesto destaca la alta similitud genética y cromosómica entre las distintas especies del género que permite la obtención de híbridos viables, reforzando la idea de que algunas especies del género están evolutivamente activas, y pone de manifiesto las dificultades que esto ocasiona en el tratamiento taxonómico y la filogenia del grupo (Hunziker et al. 1975; Burkart 1976; Gallindo 1986; Rzedowski 1988; Palacios 2006).

• Editor de área: Dr. Gabriel Bernardello

Agradecimientos

A la Secretaría General de Ciencia y Técnica - UNNE, a la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica; al PNFOR 1104063 “Mejoramiento genético de especies forestales de alto valor” módulo “Parque Chaqueño” del Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria y a los Ings. Agrs. Elsa Cabral, Ricardo Vanni y Marcia Sottile Sarnachiaro (FCA-UNNE).

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Fechas de Publicación

• Publicación en esta colección
  Apr-Jun 2018

Histórico

• Recibido
  16 Nov 2016
• Acepto
  06 Feb 2017