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16: Extinción - Biología


Tabla ( PageIndex {1} ) Eventos importantes de extinción
EraPeríodoÉpocaDuración aproximada de la era, el período o la época (millones de años antes del presente)Eventos de extinción mayor
CENOZOICOCuaternarioHolocenopresente - 0.01

(6 ^ {th} ) ¿extinción mayor?

(5 ^ {th} ) extinción mayor (fin del Cretácico; límite K-T)

(4 ^ {th} ) extinción mayor (fin del Triásico)

(3 ^ {th} ) extinción mayor (fin del Pérmico)

(2 ^ {nd} ) extinción mayor (Devónico tardío)

(1 ^ {st} ) extinción mayor (fin del Ordovícico)

pleistoceno0.01-1.6
TerciarioPlioceno1.6-5.3
mioceno5.3-23
Oligoceno24-37
Eoceno37-58
Paleoceno58-65
MESOZOICOCretáceo65-144
jurásico144-208
Triásico208-245
PALEOZOICO

Pérmico

245-286

(Carbonífero) Pensilvánico

286-325
(Carbonífero) Misisipiano325-360
devoniano360-408
siluriano408-440
Ordovícico440-505
cambriano505-570
PRECÁMBRICO570-4500

Cada una de las primeras cinco extinciones masivas que se muestran en la Tabla ( PageIndex {1} ) representa una pérdida significativa de biodiversidad, pero la recuperación ha sido buena en una escala de tiempo geológico. Aparentemente, las extinciones masivas son seguidas por un repentino estallido de diversificación evolutiva por parte de las especies restantes, presumiblemente porque las especies supervivientes comenzaron a utilizar hábitats y recursos que antes estaban "ocupados" por especies más competitivamente exitosas que se extinguieron. Sin embargo, esto no significa que la recuperación de la extinción masiva haya sido rápida; por lo general, han requerido algunas decenas de millones de años (Jablonski, 1995).

Se plantea la hipótesis de que actualmente estamos al borde de una "sexta extinción masiva", pero que difiere de los eventos anteriores. Las otras cinco extinciones masivas precedieron a los humanos y probablemente fueron el producto final de algún proceso físico (por ejemplo, el cambio climático a través del impacto de meteoritos), más que la consecuencia directa de la acción de algunas otras especies. Por el contrario, la sexta extinción masiva es producto de la actividad humana durante los últimos cientos, o incluso varios miles de años. Estas extinciones masivas, y sus consecuencias históricas y modernas se discuten con más detalle en los módulos sobre Perspectivas históricas sobre la extinción y la crisis actual de la biodiversidad, y Consecuencias ecológicas de las extinciones.

Glosario

Extinto
Se supone que una especie está extinta cuando no hay duda razonable de que el último individuo ha muerto (UICN, 2002).
Extinción
la completa desaparición de una especie de la Tierra
Extinción masiva
un período en el que hay un aumento repentino en la tasa de extinción, de modo que la tasa al menos se duplica, y las extinciones incluyen representantes de muchos grupos taxonómicos diferentes de plantas y animales

Biólogo de Stanford advierte sobre las primeras etapas del sexto evento de extinción masiva de la Tierra

El profesor de biología de Stanford, Rodolfo Dirzo, y sus colegas advierten que esta "difamación" podría tener efectos negativos en la salud humana.

Los elefantes y otros animales grandes se enfrentan a un mayor riesgo de extinción en lo que el profesor de biología de Stanford, Rodolfo Dirzo, denomina "difamación".

La biodiversidad actual del planeta, producto de 3.500 millones de años de prueba y error evolutivo, es la más alta en la historia de la vida. Pero puede estar llegando a un punto de inflexión.

En una nueva revisión de literatura científica y análisis de datos publicados en Ciencias, un equipo internacional de científicos advierte que la pérdida y el declive de los animales está contribuyendo a lo que parecen ser los primeros días del sexto evento de extinción biológica masiva del planeta.

Desde 1500, más de 320 vertebrados terrestres se han extinguido. Las poblaciones de las especies restantes muestran una disminución promedio del 25 por ciento en abundancia. La situación es igualmente terrible para la vida animal invertebrada.

Y aunque las extinciones anteriores han sido impulsadas por transformaciones planetarias naturales o impactos catastróficos de asteroides, la muerte actual puede estar asociada a la actividad humana, una situación que el autor principal Rodolfo Dirzo, profesor de biología en Stanford, designa una era de "Antropoceno". difamación ".

En todos los vertebrados, se estima que del 16 al 33 por ciento de todas las especies están amenazadas o en peligro de extinción a nivel mundial. Los animales grandes & # 8211 descritos como megafauna e incluyendo elefantes, rinocerontes, osos polares y un sinnúmero de otras especies en todo el mundo & # 8211 enfrentan la tasa más alta de declive, una tendencia que coincide con eventos de extinción anteriores.

Los animales más grandes tienden a tener tasas de crecimiento poblacional más bajas y producen menos crías. Necesitan áreas de hábitat más grandes para mantener poblaciones viables. Su tamaño y masa de carne los convierten en objetivos de caza más fáciles y atractivos para los humanos.

Aunque estas especies representan un porcentaje relativamente bajo de los animales en riesgo, su pérdida tendría efectos de goteo que podrían afectar la estabilidad de otras especies y, en algunos casos, incluso la salud humana.

Por ejemplo, experimentos previos llevados a cabo en Kenia han aislado parcelas de tierra de megafauna como cebras, jirafas y elefantes, y han observado cómo reacciona un ecosistema a la remoción de su especie más grande. Con bastante rapidez, estas áreas se llenan de roedores. La hierba y los arbustos aumentan y la tasa de compactación del suelo disminuye. Las semillas y el refugio se vuelven más fáciles de conseguir y el riesgo de depredación disminuye.

En consecuencia, el número de roedores se duplica & # 8211 y también lo hace la abundancia de ectoparásitos portadores de enfermedades que albergan.

"Donde la densidad humana es alta, se obtienen altas tasas de difamación, alta incidencia de roedores y, por lo tanto, altos niveles de patógenos, lo que aumenta los riesgos de transmisión de enfermedades", dijo Dirzo, quien también es investigador principal del Instituto Stanford Woods para el entorno. "¿Quién hubiera pensado que la simple difamación tendría todas estas consecuencias dramáticas? Pero puede ser un círculo vicioso".

Los científicos también detallaron una tendencia preocupante en la difamación de invertebrados. La población humana se ha duplicado en los últimos 35 años en el mismo período, el número de animales invertebrados & # 8211 como escarabajos, mariposas, arañas y gusanos & # 8211 se ha reducido en un 45 por ciento.

Al igual que con los animales más grandes, la pérdida se debe principalmente a la pérdida de hábitat y la alteración del clima global, y podría tener efectos secundarios en nuestra vida cotidiana.

Por ejemplo, los insectos polinizan aproximadamente el 75 por ciento de los cultivos alimentarios del mundo, un 10 por ciento estimado del valor económico del suministro mundial de alimentos. Los insectos también desempeñan un papel fundamental en el ciclo de los nutrientes y en la descomposición de los materiales orgánicos, lo que ayuda a garantizar la productividad del ecosistema. Solo en los Estados Unidos, el valor del control de plagas por depredadores nativos se estima en $ 4.5 mil millones anuales.

Dirzo dijo que las soluciones son complicadas. La reducción inmediata de las tasas de cambio de hábitat y sobreexplotación ayudaría, pero estos enfoques deben adaptarse a las regiones y situaciones individuales. Dijo que espera que la concienciación sobre la extinción masiva en curso & # 8211 y no solo de especies grandes y carismáticas & # 8211 y sus consecuencias asociadas ayude a impulsar el cambio.

"Tendemos a pensar en la extinción como la pérdida de una especie de la faz de la Tierra, y eso es muy importante, pero hay una pérdida del funcionamiento crítico del ecosistema en el que los animales juegan un papel central al que también debemos prestar atención", Dirzo. dijo. "Irónicamente, hemos considerado durante mucho tiempo que la difamación es un fenómeno críptico, pero creo que terminaremos con una situación que no es críptica debido a las consecuencias cada vez más obvias para el planeta y el bienestar humano".


AQA Trilogy Biology Unidad 7 Lección 16 Extinción o supervivencia

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Abstracto

El pulso de extinción de poblaciones que describimos aquí muestra, desde un punto de vista cuantitativo, que la sexta extinción masiva de la Tierra es más severa de lo que se percibe cuando se analizan exclusivamente las extinciones de especies. Por lo tanto, la humanidad necesita abordar de inmediato la extirpación y la destrucción de la población antropogénica. Esa conclusión se basa en análisis de los números y grados de contracción del área de distribución (indicativo de reducción de la población y / o extinciones de la población según la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza) utilizando una muestra de 27.600 especies de vertebrados, y en un análisis más detallado que documente la extinciones de poblaciones entre 1900 y 2015 en 177 especies de mamíferos. Encontramos que la tasa de pérdida de población en los vertebrados terrestres es extremadamente alta, incluso en "especies poco preocupantes". En nuestra muestra, que comprende casi la mitad de las especies de vertebrados conocidas, el 32% (8.851 / 27.600) están disminuyendo, es decir, han disminuido en tamaño y rango de población. De los 177 mamíferos de los que disponemos de datos detallados, todos han perdido el 30% o más de sus áreas de distribución geográfica y más del 40% de las especies han experimentado graves disminuciones de población (& gt80% de reducción de la distribución). Nuestros datos indican que más allá de las extinciones globales de especies, la Tierra está experimentando un gran episodio de disminución y extirpación de la población, que tendrá consecuencias negativas en cascada sobre el funcionamiento de los ecosistemas y los servicios vitales para sustentar la civilización. Describimos esto como una "aniquilación biológica" para resaltar la magnitud actual del sexto gran evento de extinción en curso de la Tierra.

La pérdida de diversidad biológica es uno de los problemas ambientales globales más graves causados ​​por el hombre. Cientos de especies y una miríada de poblaciones se están extinguiendo cada año (1 ⇓ ⇓ ⇓ ⇓ ⇓ ⇓ –8). Desde la perspectiva del tiempo geológico, la biota más rica de la Tierra ya se encuentra en un sexto episodio de extinción masiva (9 ⇓ ⇓ ⇓ ⇓ –14). Los episodios de extinción masiva detectados en el registro fósil se han medido en términos de tasas de extinción global de especies o taxones superiores (por ejemplo, ref.9). Por ejemplo, conservadoramente, casi 200 especies de vertebrados se han extinguido en los últimos 100 años. Estos representan la pérdida de alrededor de 2 especies por año. Pocos se dan cuenta, sin embargo, de que si estuvieran sujetos a la tasa de extinción "de fondo" o "normal" estimada prevaleciente en los últimos 2 millones de años, las 200 especies de vertebrados perdidas no habrían tardado un siglo, sino hasta 10,000 años en desaparecer, dependiendo de el grupo de animales analizados (11). Teniendo en cuenta el ámbito marino, específicamente, solo 15 especies de animales se han registrado como globalmente extintas (15), probablemente una subestimación, dada la dificultad de registrar con precisión las extinciones marinas. Con respecto a la extinción global de invertebrados, la información disponible es limitada y se centra principalmente en el nivel de amenaza. Por ejemplo, se estima que el 42% de las 3.623 especies de invertebrados terrestres y el 25% de las 1.306 especies de invertebrados marinos evaluadas en la Lista Roja de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN) están clasificadas como en peligro de extinción (16). Sin embargo, desde la perspectiva de la vida humana, es difícil apreciar la magnitud actual de las extinciones de especies. Una tasa de extinción de dos especies de vertebrados por año no genera suficiente preocupación pública, especialmente porque muchas de esas especies eran desconocidas y tenían rangos limitados, como el cachorrito de Catarina (Megupsilon aporus, extinto en 2014), un pez diminuto de México, o el pipistrelle de la Isla de Navidad (Pipistrellus murrayi, extinto en 2009), un murciélago que desapareció de su remanente volcánico homónimo.

Las extinciones de especies son obviamente muy importantes a largo plazo, porque tales pérdidas son irreversibles y pueden tener efectos profundos que van desde el agotamiento de los recursos estéticos e inspiradores de la Tierra hasta el deterioro de la función y los servicios del ecosistema (por ejemplo, refs. 17 ⇓ ⇓ –20). Sin embargo, el fuerte enfoque de los científicos en la extinción de especies transmite la impresión común de que la biota de la Tierra no está dramáticamente amenazada, o simplemente está entrando lentamente en un episodio de gran pérdida de biodiversidad que no tiene por qué generar una gran preocupación ahora (p. Ej., Ref. 21, pero ver también refs.9, 11, 22). Por lo tanto, podría haber tiempo suficiente para abordar el deterioro de la biodiversidad más adelante, o para desarrollar tecnologías para la “deextinción”, la posibilidad de que esta última sea una mala impresión especialmente peligrosa (ver ref. 23). Específicamente, este enfoque ha llevado al descuido de dos aspectos críticos del actual episodio de extinción: (I) la desaparición de poblaciones, que esencialmente siempre precede a la extinción de especies, y (ii) la rápida disminución del número de individuos dentro de algunas de las poblaciones restantes. Un análisis detallado de la pérdida de individuos y poblaciones hace que el problema sea mucho más claro y preocupante, y resalta todo un conjunto de parámetros que son cada vez más críticos al considerar la crisis de extinción biológica del Antropoceno.

En las últimas décadas, la pérdida de hábitat, la sobreexplotación, los organismos invasores, la contaminación, la intoxicación y, más recientemente, la alteración del clima, así como las interacciones entre estos factores, han provocado una disminución catastrófica tanto en el número como en el tamaño de las poblaciones de ambos y especies raras de vertebrados (24 ⇓ ⇓ ⇓ –28). Por ejemplo, varias especies de mamíferos que eran relativamente seguros hace una o dos décadas ahora están en peligro. En 2016, solo existían 7.000 guepardos (29) y menos de 5.000 orangutanes de Borneo y Sumatra (Pongo pygmaeus y P. abelli, respectivamente) (28). Poblaciones de león africano (Pantera Leo) cayó un 43% desde 1993 (30), el pangolín (Manis spp.) han sido diezmadas (31), y las poblaciones de jirafas cayeron de alrededor de 115,000 individuos que se pensaba eran conespecíficos en 1985, a alrededor de 97,000 que representan lo que ahora se reconoce como cuatro especies (Giraffa giraffa, GRAMO. tippelskirchi, G. reticulata, y G. camelopardalis) en 2015 (32).


Contenido

Los modelos de tipo metapoblación se utilizan para predecir los umbrales de extinción. El modelo clásico de metapoblación es el modelo de Levins, que es el modelo de dinámica de metapoblación establecido por Richard Levins en la década de 1960. Se utilizó para evaluar la ocupación de parches en una gran red de parches. Este modelo fue ampliado en la década de 1980 por Russell Lande para incluir la ocupación del hábitat. [1] Este modelo matemático se utiliza para inferir los valores de extinción y densidades de población importantes. Estos modelos matemáticos se utilizan principalmente para estudiar los umbrales de extinción debido a la dificultad para comprender los procesos de extinción a través de métodos empíricos y la falta actual de investigación sobre este tema. [6] Al determinar un umbral de extinción, hay dos tipos de modelos que se pueden utilizar: modelos de metapoblación deterministas y estocásticos.

Edición determinista

Los modelos deterministas de metapoblación asumen que hay un número infinito de parches de hábitat disponibles y predicen que la metapoblación se extinguirá solo si no se alcanza el umbral. [1]

Donde p = parches ocupados, e = tasa de extinción, c = tasa de colonización yh = cantidad de hábitat.

Una especie persistirá solo si h & gt δ

δ = parámetro de la especie, o el éxito de una especie en la colonización de un parche. [1]

Estocástico Editar

Los modelos de metapoblación estocástica tienen en cuenta la estocasticidad, que son los procesos no deterministas o aleatorios de la naturaleza. Con este enfoque, una metapoblación puede estar por encima del umbral si se determina que es poco probable que se extinga dentro de un cierto período de tiempo. [1]

La naturaleza compleja de estos modelos puede resultar en una pequeña metapoblación que se considera que está por encima del umbral de extinción determinista, pero que en realidad tiene un alto riesgo de extinción. [1]

Cuando se utilizan modelos de tipo metapoblación para predecir los umbrales de extinción, hay una serie de factores que pueden afectar los resultados de un modelo. Primero, incluir modelos más complicados, en lugar de depender únicamente del modelo de Levins, produce diferentes dinámicas. Por ejemplo, en un artículo publicado en 2004, Otso Ovaskainen e Ilkka Hanski explicaron con un ejemplo empírico que cuando se incluyeron factores como el efecto Allee o el efecto Rescue en la modelización del umbral de extinción, se produjeron extinciones inesperadas en un elevado número de especies. Un modelo más complejo produjo resultados diferentes y, al practicar la biología de la conservación, esto puede agregar más confusión a los esfuerzos para salvar a una especie del umbral de extinción. La dinámica transitoria, que son efectos sobre el umbral de extinción debido a la inestabilidad en la metapoblación o en las condiciones ambientales, también es un actor importante en los resultados del modelado. Los paisajes que recientemente han sufrido la pérdida y fragmentación de hábitat pueden ser menos capaces de sostener una metapoblación de lo que se entendía anteriormente sin considerar la dinámica transitoria. Finalmente, la estocasticidad ambiental, que puede estar correlacionada espacialmente, puede conducir a fluctuaciones estocásticas regionales amplificadas y, por lo tanto, afectar en gran medida el riesgo de extinción. [1]


Próximos pasos

Lo que sucede después de la resurrección de un genoma extinto es menos claro. Para los mamuts, los elefantes asiáticos pueden ser un huésped materno adecuado, pero aún no se ha logrado la clonación por transferencia nuclear para los elefantes [12]. Para otras especies, es menos probable que la clonación tenga éxito. Si la especie viva más cercana está evolutivamente distante o considerablemente diferente en tamaño de la especie candidata para la extinción, las incompatibilidades entre el embrión en desarrollo y la madre sustituta pueden significar que se deberán desarrollar tecnologías alternativas, por ejemplo, úteros artificiales (ectogénesis). . Algunas especies, incluidas las aves, no pueden clonarse mediante transferencia nuclear [13] y será necesario utilizar otros métodos, como la ingeniería de la línea germinal, para estas especies. Después del nacimiento, estos organismos se criarán en ambientes cautivos, lo que requerirá el conocimiento de las necesidades de bienestar de cada especie. La cría en cautividad también puede tener consecuencias duraderas para el comportamiento y la fisiología, que pueden afectar la supervivencia del organismo después de su liberación en la naturaleza. A medida que las tecnologías de ingeniería del genoma avancen a la etapa en la que la primera fase de la extinción, el nacimiento, es factible, la segunda etapa, la liberación en la naturaleza, estará habilitada por el trabajo en curso en biología de la conservación que tiene como objetivo minimizar las consecuencias potencialmente negativas de la cría en cautividad.

Los organismos son, por supuesto, algo más que la suma de los nucleótidos que componen las secuencias de su genoma. Los embriones que se derivan de células manipuladas estarán expuestos al entorno de desarrollo de una especie diferente. Los recién nacidos serán criados en grupos sociales que son necesariamente diferentes a los de su propia especie. Se introducirán en diferentes hábitats, consumirán diferentes dietas y establecerán diferentes microbiomas. Todos estos factores influirán en el fenotipo, y es probable que estos efectos varíen entre especies y entornos. En resumen, la edición del genoma puede crear algún día un organismo cuya secuencia genómica se asemeje mucho a la de una especie extinta, pero el organismo que se desarrolla a partir de esas células editadas no será el mismo que el organismo que se extinguió.


Rebobinando el proceso de extinción de los mamíferos

Con solo tres individuos vivos que quedan en este planeta, el rinoceronte blanco del norte (Ceratotherium simum cottoni) podría considerarse condenado a la extinción. Sin embargo, aún podría ser posible rescatar la (sub) especie mediante la combinación de nuevas tecnologías de células madre y reproducción asistida. Para discutir las diversas opciones prácticas de las que disponemos, convocamos una reunión multidisciplinaria con el nombre de "Conservación por tecnologías celulares". El resultado de esta reunión y la hoja de ruta propuesta que, si se implementa con éxito, conduciría en última instancia a una población autosuficiente de una especie en peligro extremo se describen aquí. Las ideas discutidas aquí, aunque se centran en el rinoceronte blanco del norte, son igualmente aplicables, después de los ajustes adecuados, a otros mamíferos al borde de la extinción. A través de la implementación de estas ideas, esperamos sentar las bases para revertir algunos de los efectos de lo que se ha denominado el sexto evento de extinción masiva en la historia de la Tierra, y el primero antropogénico. Zoo Biol. 35: 280-292, 2016. © 2016 Los Autores. Zoo Biology publicado por Wiley Periodicals, Inc.

Palabras clave: tecnologías de reproducción asistida (ART) conservación de la biodiversidad especies en peligro de extinción gametos células madre pluripotentes inducidas (iPSCs) conciencia pública rinoceronte.


Lagunas de datos y oportunidades para la biología comparativa y de la conservación

La pérdida de biodiversidad es un desafío importante. Durante el siglo pasado, la tasa promedio de extinción de vertebrados ha sido aproximadamente 100 veces más alta que la tasa de fondo estimada y la disminución de la población continúa aumentando a nivel mundial. Las tasas de natalidad y muerte determinan el ritmo de aumento o disminución de la población, lo que impulsa la expansión o extinción de una especie. Por tanto, el diseño de las políticas de conservación de especies depende de los datos demográficos (por ejemplo, para las evaluaciones del riesgo de extinción o la estimación de las cuotas de aprovechamiento). Sin embargo, falta una descripción general de los datos accesibles, incluso para los taxones más conocidos. Aquí, presentamos el Índice de Conocimiento Demográfico de Especies, que clasifica la información disponible para 32,144 (97%) de los mamíferos, aves, reptiles y anfibios descritos existentes. Mostramos que solo el 1.3% de las especies de tetrápodos tienen información completa sobre las tasas de natalidad y mortalidad. No encontramos medidas demográficas, ni siquiera crudas como la vida útil máxima o el tamaño típico de la camada / nidada, para el 65% de los tetrápodos amenazados. Se necesitan más estudios de campo, sin embargo, se puede lograr algún progreso digitalizando el conocimiento existente, imputando datos de especies relacionadas con historias de vida similares y utilizando información de poblaciones cautivas. Demostramos que los datos de los zoológicos y acuarios de la red Species360 pueden mejorar significativamente el conocimiento para una ganancia de casi ocho veces. Evaluar el panorama del conocimiento demográfico limitado es esencial para priorizar las formas de llenar los vacíos de datos. Esta información se necesita con urgencia para implementar estrategias de gestión para conservar taxones en riesgo y descubrir nuevos conceptos unificadores y relaciones evolutivas en miles de especies de tetrápodos.

Palabras clave: Especies Demográficas Índice de Conocimiento Biodemografía Extinción Fecundidad Mortalidad.

Copyright © 2019 el autor (es). Publicado por PNAS.

Declaracion de conflicto de interes

Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses.

Cifras

Panorama del conocimiento demográfico para ...

Panorama del conocimiento demográfico de los tetrápodos. ( A ) Reptilia. ( B )…

Versión simplificada del paisaje ...

Versión simplificada del paisaje que se muestra en la Fig. 1. ( A ) Reptilia.…

Origen notificado de la información ...

Origen informado de la información en los 22 repositorios de datos analizados. Los diagramas muestran ...


Cambio climático

El cambio climático, y específicamente el antropogénico (es decir, causado por los humanos), la tendencia al calentamiento que actualmente se intensifica, es una gran amenaza de extinción, particularmente cuando se combina con otras amenazas como la pérdida de hábitat y la expansión de organismos patógenos. Si bien los científicos no están de acuerdo sobre la magnitud probable de los efectos, con estimaciones de la tasa de extinción que oscilan entre el 15 y el 40 por ciento de las especies destinadas a la extinción para 2050. Los científicos están de acuerdo en que el cambio climático alterará los climas regionales, incluidos los patrones de lluvia y nevadas, haciendo que los hábitats sean menos hospitalarios. a las especies que viven en ellos, en particular, las especies endémicas. La tendencia al calentamiento cambiará los climas más fríos hacia los polos norte y sur, lo que obligará a las especies a moverse con sus normas climáticas adaptadas mientras enfrentan brechas de hábitat en el camino. Los rangos cambiantes impondrán nuevos regímenes competitivos a las especies a medida que se encuentren en contacto con otras especies que no están presentes en su rango histórico. Uno de esos contactos inesperados con las especies es la nueva superposición de rango entre los osos polares y los osos pardos (Figura 47.15). Hay casos documentados de estas dos especies que se aparean y producen descendencia viable. Los cambios climáticos también alteran las delicadas adaptaciones cronometradas de las especies a los recursos alimentarios estacionales y los tiempos de reproducción. Ya se han documentado muchos desajustes contemporáneos con los cambios en la disponibilidad y el tiempo de los recursos.

Figura 47.15 Desde 2008, los osos pardos (Ursus arctos horribilis) han sido avistados más al norte que su área de distribución histórica, una posible consecuencia del cambio climático. Como resultado, el hábitat del oso pardo ahora se superpone al hábitat del oso polar (Ursus maritimus). Las dos especies de osos, que son capaces de aparearse y producir descendencia viable, se consideran especies “ecológicas” separadas porque históricamente vivieron en hábitats diferentes y nunca se conocieron. Sin embargo, en 2006, un cazador disparó contra un híbrido salvaje de oso pardo-polar conocido como oso grolar, el primer híbrido salvaje que se haya encontrado. (Crédito de la imagen: OpenStax Biology 2e)

Ya se están observando cambios de rango: por ejemplo, algunos rangos de especies de aves europeas se han movido 91 km hacia el norte. El mismo estudio sugirió que el cambio óptimo basado en las tendencias de calentamiento fue el doble de esa distancia, lo que sugiere que las poblaciones son no moviéndose lo suficientemente rápido. También se han observado cambios de rango en plantas, mariposas, otros insectos, peces de agua dulce, reptiles y mamíferos.

Los gradientes climáticos también se moverán hacia las montañas, eventualmente apiñando especies a mayor altitud y eliminando el hábitat para aquellas especies adaptadas a las elevaciones más altas. Algunos climas desaparecerán por completo. La acelerada tasa de calentamiento en el Ártico reduce significativamente las nevadas y la formación de hielo marino. Sin el hielo, especies como los osos polares no pueden cazar focas con éxito, que son su única fuente confiable de alimento. La cobertura de hielo marino ha ido disminuyendo desde que comenzaron las observaciones a mediados del siglo XX, y la tasa de disminución observada en los últimos años es mucho mayor de lo que se predijo anteriormente.

Finalmente, el calentamiento global elevará los niveles de los océanos debido al deshielo de los glaciares y al mayor volumen de agua más caliente. Las costas se inundarán, lo que reducirá el tamaño de la isla, lo que afectará a algunas especies, y varias islas desaparecerán por completo. Además, el derretimiento gradual y el subsiguiente congelamiento de los polos, los glaciares y las montañas de mayor elevación, un ciclo que ha proporcionado agua dulce a los ambientes durante siglos, también se verán amenazados. Esto podría resultar en una sobreabundancia de agua salada y una escasez de agua dulce.


Décadas de trabajo coordinado globalmente en conservación no han logrado frenar la pérdida de biodiversidad. Para hacerlo mejor, incluso si eso no significa más que fallar de manera menos espectacular, es necesario pensar con más audacia. Una de las primeras posibles aplicaciones de conservación de la biología sintética que se debatirá es el uso de herramientas genéticas para resucitar especies que alguna vez se extinguieron. Dado que la moneda de curso de la conservación es la biodiversidad y la disciplina de la biología de la conservación se formó en torno a la prevención de la extinción de especies, se podría haber esperado que la perspectiva de revertir las extinciones generara un entusiasmo sin reservas. Pero no fue la aclamación universal lo que saludó a la fiesta de presentación de la "extinción" que fue la conferencia TEDx y la que la acompañó. National Geographic artículo en 2013. ¿Por qué la preocupación, el escepticismo e incluso la hostilidad entre muchos conservacionistas sobre la idea de restaurar las especies perdidas? ¿Y cómo se relaciona esta preocupación profesional con la percepción pública y el apoyo a la conservación? Este ensayo explora las barreras para la aceptación de nuevas y riesgosas herramientas de conservación basadas en la genómica al considerar cinco áreas clave y preguntas asociadas que podrían abordarse en relación con cualquier nueva herramienta de conservación. Los ilustre usando el ejemplo específico de la extinción y, al hacerlo, considero si la extinción sería necesariamente el mejor primer punto de interacción entre la biología de la conservación y la biología sintética.

Décadas de trabajo coordinado globalmente en conservación no han logrado frenar la pérdida de biodiversidad. Para hacerlo mejor, incluso si eso no significa más que fallar de manera menos espectacular, es necesario pensar con más audacia. Entre las estrategias que debemos considerar se encuentra el compromiso con el campo en rápida expansión de la biología sintética, cuyas herramientas de edición genética sugieren nuevas técnicas para proteger las especies amenazadas y limitar las invasoras, abordando lo que actualmente son desafíos insolubles en la conservación. Pero lejos de abrazar la biología sintética, muchos en la comunidad conservacionista profesional han respondido con algo que va desde el desinterés hasta la oposición implacable. Hay cierto optimismo cauteloso, pero es difícil de encontrar. Las voces más fuertes piden resistencia. Se destaca esta declaración de un grupo de la sociedad civil sobre la posibilidad de utilizar la biología sintética para abordar las amenazas de las especies: “[E] n nuestro punto de vista, las propuestas recientes para avanzar con los ensayos de impulso genético del mundo real (por ejemplo, el proyecto de biocontrol genético de roedores invasores ... y el mosquito impulsor de genes en Hawái) son imprudentes e irresponsables y no reflejan los valores esenciales del movimiento conservacionista. Estos proyectos no deben ser financiados ni promovidos ”. 1

Una de las primeras posibles aplicaciones de conservación de la biología sintética que se discutirá y debatirá es el uso de herramientas genéticas para resucitar especies una vez extintas, una aplicación que ha recibido el nombre de "extinción". Dado que la moneda de la conservación es la biodiversidad y la disciplina de la biología de la conservación se formó en torno a la prevención de la extinción de especies, lo que llevó a algunos en el campo a llamarla una "disciplina de crisis", se podría haber esperado que la perspectiva de revertir las extinciones generara un entusiasmo sin reservas. una oportunidad para hacer algo más que reducir la tasa de pérdida de biodiversidad, en cambio, para revertirla. Pero no fue el aplauso universal lo que saludó a la fiesta de presentación de la extinción que fue la conferencia TEDx y la acompañante. National Geographic artículo en 2013. 2 ¿Por qué la preocupación, el escepticismo e incluso la hostilidad entre muchos conservacionistas sobre la idea de restaurar las especies perdidas? ¿Y cómo se relaciona esta preocupación profesional con la percepción pública y el apoyo a la conservación?

In this essay, I will explore the barriers to the acceptance of risky new genomic-based conservation tools by considering five key areas and associated questions that could be addressed in relation to any new conservation tool. I illustrate these using the specific example of de-extinction, and in doing so, I consider whether de-extinction would necessarily be the best first point of engagement between conservation biology and synthetic biology.

Technological limitations: does the new tool deliver what it promises? “De-extinction” is a compelling and engaging term, seemingly promising that we can reverse irreversible loss. But can we? What exactly might be the resulting product from each of the three currently known de-extinction pathways of backbreeding, cloning, and genomic engineering?

Backbreeding, the artificial selection of domestic animals to produce a wild-type phenotype, assumes that descendant forms carry the genetic material and hence the potential to express the phenotype of an extinct ancestor. Thus, for example, selective breeding of some carefully chosen domestic breeds of cattle might result in a beast that has the size and coloration of the aurochs (Bos primigenius), from which cattle descended. 3 Clearly, however, while some original genetic sequences might be preserved and expressed, generations of hybridization and multiple selection pressures will limit the degree of genetic similarity between the final form and its aurochs ancestor. The best that might be produced is some phenotypic proxy of an extinct form, although genomic information could be used to better guide the creation of such a proxy.

Cloning seems to have the potential to truly resurrect a lost form, for isn't a clone an exact genetic copy? Well, nearly, but perhaps not in critical ways. While the technique of cloning has come a long way since Dolly the sheep and for some taxa is now relatively efficient and low risk, if you are wanting to use cloning to restore an extinct species, some challenges remain. For a start, doing so would require interspecies cloning: for mammals, for example, you would need an appropriate surrogate host that was a near relative of the extinct species to carry an embryo to term. But even before needing a surrogate host, you need an embryo of the extinct species, and unless you have cryo-preserved gametes (eggs and sperm), you will need a host cell in which to place the genetic material from a suitably preserved somatic (body) cell of your extinct form. So, for a start, without carefully frozen cells taken before extinction, cloning is not an option, restricting cloning as a de-extinction pathway to species that went only very recently and from which cells had already been preserved. Even with the right cells, the need to use a surrogate host means there will be genetic components inherited from the host, there will be epigenetic effects whereby the host environment might turn on or off the activity of some genes, and there will be inevitable postnatal differences from the original extinct species due to learning, the rearing environment, diet, and the resulting microbiome. 4

Without cryo-preserved cells, things get harder but not impossible, thanks to rapid advances in the ability to read and write DNA sequences. The genome of the extinct form must be deciphered from any available tissue, and the older the tissue, the more the DNA within it will have deteriorated, inevitably leaving gaps in the genome. These gaps need to be filled with the best approximation of the extinct sequences, likely from a nearest living relative, which can be used to create modified cell lines by replacing DNA sequences of the extant species with synthesized DNA in the extinct species sequence. Nuclei from such cells could then be used in cloning. Clearly, however, the result is not the resurrection of the extinct form, but the creation of a hybrid form with some expression of hybrid traits.

There is, therefore, arguably no such thing as true de-extinction. Rather, the current de-extinction pathways could usefully seek to produce functional proxies of extinct forms 5 —or phenotypic proxies, from a nonconservation viewpoint. But does this matter? What is the cost, the risk, or the harm of creating a proxy of an extinct species?

Opportunity costs: who pays, and what misses out as a result? Any new tool comes at a cost: the direct financial cost of research and development, the resource cost of implementation, and possibly an opportunity cost—the loss of alternatives when a course of action is taken. A major and oft-repeated concern about de-extinction is that even attempting it will divert scarce conservation funding away from extant species and systems that desperately need help, and it's not as if we are turning the tide of biodiversity loss and can afford to let up on traditional conservation. A counterargument is that conservation funding is not a zero-sum game, because the kinds of people or sources of funding for exciting new technology are not the same as for biodiversity conservation. 6 We do not have to fire a wildlife ranger to obtain the funding for mammoth cloning. The prospect of de-extinction might actually increase conservation-related funding, mightn't it?

But it's not quite that simple. We could consider any de-extinction project as consisting really of two distinct and significant projects: (1) resurrecting suitable numbers of suitably diverse proxies of an extinct species and (2) placing them out into an appropriate environment to establish a new population in order to restore lost biodiversity and ecosystem processes and thus enhance ecosystem resilience. I'm assuming for simplicity's sake that de-extinction can be justified by a conservation benefit, rather than for research, advocacy, or commercial gain, although the first so-called de-extinction projects might well derive from nonconservation objectives, so far as the policies and legislations of any host nation allow. So, the project of creating proxies might well obtain funding from those excited by the promise of new technology, but the project of placing them in the environment seems likely, in large part, to become the responsibility of existing biodiversity managers who are already juggling competing priorities and trying to spread scarce dollars across a growing number of threatened species. It would be naïve to assume that the (re)introduction of a proxy of an extinct species would not carry some cost to extant species, either directly through unanticipated ecological effects after the proxy's release or indirectly by demanding limited conservation resources. 7 No new conservation tool will offer a free lunch—someone must pay, and something will lose out. The hard part of that equation, though, might not be who will pay but, rather, the management of risk and uncertainty and the balancing of possible gains and losses.

Moral hazard: who bears the costs if things go wrong? A moral hazard is a situation in which one party takes actions whose risks would be borne by another party. Any new technology for conservation will carry risks: risk of failure and lost resources, of undesired consequences, and so forth. Much of conservation management is about understanding and managing risk, but in general, day-to-day conservation decisions do not involve moral hazard. New conservation tools that employ synthetic biology would, however, carry significant risks, and they would pose a moral hazard if the decisions to implement them resulted in costs to people not involved in those decisions, including future generations—for example, somehow woolly mammoths lead to a resurgence of some mammoth pathogen that wreaks havoc on Siberian communities (which I regard as quite unlikely, to say the least). In the de-extinction debate, a moral hazard would arise if de-extinction were seen as providing a techno-fix to the crisis of species extinctions and biodiversity loss and that perception undermined societal and political support for efforts to prevent species extinctions. 8

Another hazard would arise if the implementation of a new tool had a deleterious effect that could threaten or reduce extant biodiversity and leave recipient ecosystems more impoverished. For example, the environmental release of a proxy species carries the risk that the introduced form will not perform ecologically as predicted because of key differences compared to the extinct form or because of ecological and environmental changes since extinction. There is a risk that the project will fail, as introduced individuals die, but also a risk of impacts on extant biodiversity through novel interactions, and even a risk that the proxy species will become invasive, threatening both ecological integrity and human livelihoods. To a degree, these are the risks associated with any translocation of species for conservation purposes, particularly assisted colonization (moving a threatened species outside its historic range) and ecological replacements (introducing a new species to fill the ecological role of a lost one). 9 The release of any proxy of an extinct species can be defined as a conservation translocation, 10 and it would be appropriate to apply existing International Union for Conservation of Nature (IUCN) translocation guidelines to those releases. 11 Those guidelines urge consideration of alterative actions and efforts to understand and minimize risks.

Public perceptions: will this garner or reduce public support? Most resurrected forms will, by definition, be genetically modified organisms and subject to national and international legislation. They will also be vulnerable to the “Monsanto effect,” whereby there is suspicion that commercial motivations might override concern for risks to human health and livelihoods and environmental risks. Will a GMO in the form of an extinct species’ proxy be acceptable? Within captivity, probably released into the environment, less likely but possible. There remains public skepticism about commercial GMO products in many parts of the world, as concern grows about the potential for health and environmental risks. Greater acceptance of GMOs in the service of conservation could, however, come with victories, such as the genetic rescue of critically endangered species or species threatened by disease processes. 12 A good example is the development of transgenic American chestnut trees resistant to the pathogenic fungus Cryphonectria parasitica. 13 Will people be worried that the trees carry genes from other plants, such as wheat, grapes, pepper, and the blight-resistant Chinese chestnut? Or will they simply rejoice in the return to good health of North America's eastern forests?

Similarly, while none of the current pathways of de-extinction would result in a facsimile of an extinct species, detailed concerns about epigenetic effects might not mean much to a general public coming face to face with a reasonable phenotypic proxy of some extinct form. A hybrid Asian elephant with mammoth genes expressing hairiness might well be accepted as the re-creation of a mammoth. So, how might that hybrid change public perceptions? Would extinction no longer be forever, in the public mind? This seems to be a very real possibility, especially given the growing disconnect between humans and the natural world, with most people around the globe having become urban dwellers who may have little connection and perhaps less understanding about their natural heritage. Cynically, one might argue that the prospect of de-extinction would at least not make things worse most humans are focused on health, safety, well-being, social justice, and economic security, anyway, rather than on biodiversity conservation. What might really pose problems for conservation are public perceptions of “Jurassic Park scenarios”—of commercial avarice and scientific hubris. Such a response might reinforce antiscience sentiments and force the professional conservation community to allay public fears. But can a bunch of conservationists beat Hollywood when it comes to public perceptions?

Conservation community: will practitioners support and use the new tool? Conservation practitioners and conservation biologists are, in general, conservative and precautionary. Their focus is on preservation and restoration, limiting human impacts, and slowing or halting biodiversity declines. They have been characterized as looking to the past and being risk averse. 13

C. P. Snow's famous 1959 Rede lecture posited the emergence of two cultures, those of science and the humanities, disengaged from and distrusting of each other. As Stefan Collini has paraphrased Snow's thesis, the “profound mutual suspicion and incomprehension in turn has damaging consequences for the prospects of applying technology to the alleviation of the world's problems.” 14 The conservation community's reluctance to engage with potential new tools for conservation, particularly those involving manipulation of genetic material, is analogous to the literary culture's distrust of science. But while there is some mutual incomprehension, the suspicion is not mutual. The incomprehension is because there is little overlap in the two communities’ respective training, fields of practice, and views of the future. 15 But there is no reason to expect synthetic biologists to be opposed to biodiversity conservation it seems more likely that many are, for the most part, simply unaware of the issues. By contrast, because conservation practitioners have a general aversion to risk, in their limited engagement with new genetic-based approaches, they appear to be focusing more on what they assume to be risks of harm to biodiversity. They are little inclined to proactively engage with the proponents of potential new tools and solutions in order to fully understand the likelihood and management of those risks—even though, ironically, the discipline of conservation biology was founded on a mindset of proactive engagement. 16

What is the way forward? Can we engage a skeptical and cautious conservation community, harness the enthusiasm of the public imagination, and ensure that risks are understood and managed? Despite the IUCN's interest in developing guidelines for de-extinction, perhaps the way is not through this early and controversial point of engagement between conservation biology and synthetic biology. Perhaps the way is through cautious application of synthetic biology in applications that are closer to conservation's familiar mode of addressing threats to extant species. These applications might include the reintroduction of lost genetic diversity in critically endangered species that have suffered from historical genetic bottlenecks, the control of wildlife diseases and zoonoses through genetic manipulation of vectors, and the eradication of invasive pests through genetically engineered sterility. 17 Early and demonstrable success in tackling, even in controlled trials, these types of intractable conservation challenges will do much to start a more informed debate about human management and manipulation of the natural world.


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