Proyecto "RADIA"
Explicar las radiaciones evolutivas de especies utilizando nuevas herramientas genómicas y de inteligencia artificial (RADIA)
Datos generales
- IP: Andrea Sánchez Meseguer (Real Jardín Botánico-CSIC)
- Equipo del proyecto: Jose Ramón Pardo Blás, Irene Lafuente, Pablo Gutiérrez de la Peña
- Duración: 01/04/2024 - 30/06/2026
- Importe de la ayuda: 288.906,83 €
- Proyecto liderado por el Real Jardín Botánico-CSIC en el que colabora el Departamento de Sistemas Informáticos de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM).
- Proyecto financiado a través de la convocatoria de ayudas para incentivar la Consolidación investigadora, 2023, del Plan Estatal de Investigación Científica, Técnica y de Innovación para el período 2021-2023, en el marco del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia.
Introducción
Uno de los enigmas más importantes en el campo de la biología es la desigual distribución de la diversidad biológica entre regiones y linajes. La disparidad se vuelve evidente al observar los numerosos casos de organismos que han experimentado radiaciones evolutivas rápidas. Estas son tan frecuentes que se piensa que han desempeñado un papel fundamental en la configuración de la diversidad actual. Las radiaciones rápidas pueden deberse tanto a procesos adaptativos como no adaptativos, y se espera que diferentes procesos generen patrones de diversidad contrastados. Aunque es probable que en la mayoría de las radiaciones intervengan tanto procesos adaptativos como no adaptativos, muy pocos estudios han investigado la frecuencia relativa de estos procesos en grupos que han experimentado radiaciones rápidas, ni hasta qué punto procesos adaptativos y no adaptativos conforman patrones de diversidad contrastados. Abordar esta cuestión requiere un conocimiento profundo de las tasas de diversificación de especies y rasgos fenotípicos, junto con análisis del genoma para inferir los regímenes selectivos que subyacen a patrones de evolución de rasgos y dispersión a nuevos entornos.
Objetivo principal del proyecto
El objetivo general de RADIA es comprender los procesos y mecanismos implicados en las radiaciones, comparando clados de evolución rápida y lenta en el género de angiospermas Hypericum, que con más de 500 especies es uno de los 100 géneros más diversos de las angiospermas.
Para lograr nuestro objetivo desarrollaremos métodos de inteligencia artificial en el campo de la macroevolución, en combinación con nuevas herramientas genómicas (secuenciación del genoma completo) para: (i) Evaluar la tasa de diversificación de especies, nicho ecológico y rasgos fenotípicos en Hypericum; (ii) Comprender el equilibrio entre selección y procesos neutros que influye en los patrones de diversificación en el curso de una radiación; (iii) Evaluar si existe una relación general entre la diversificación de especies, y la diversificación ecológica y fenotípica, y (iv) Desentrañar el papel de las innovaciones clave y las oportunidades ecológicas en las radiaciones evolutivas. Este ambicioso proyecto nos permitirá desentrañar los mecanismos que subyacen a las radiaciones para, en última instancia, comprender cómo y por qué se multiplican las especies.
Principales resultados esperados
A pesar del creciente número de estudios sobre radiaciones evolutivas, las causas históricas y los determinantes regionales que explican la destacada diversidad de especies en algunos clados siguen siendo especulativos, y representan uno de los temas más debatidos en el campo de la Biología Evolutiva. En este proyecto, en lugar de centrarnos en el estudio de una radiación particular, abordamos un estudio comparativo de múltiples clados del género Hypericum que han experimentado radiaciones lentas y rápidas, y que presentan edades, distribuciones y hábitats contrastados. Mediante esta aproximación, esperamos obtener una imagen más completa de los procesos generales que moldean la diversidad en el género Hypericum y comprender mejor los procesos subyacentes que influyen en la biodiversidad y en la formación de nuevas especies a lo largo del tiempo. Por otra parte, elucidar los mecanismos genéticos que subyacen a la interacción entre la diversificación de especies y los distintos atributos del ambiente es fundamental en el contexto del cambio climático actual, por ejemplo, para inferir cómo la diversificación puede proceder en el futuro y cómo las especies pueden responder y adaptarse a los cambios ambientales en curso. Estos conocimientos podrían representar una valiosa herramienta para informar políticas y acciones que promuevan la conservación y la sostenibilidad del medio ambiente. Los resultados de este proyecto también ayudarán a esclarecer las causas de la extraordinaria biodiversidad Andina, el bioma más biodiverso del planeta. Finalmente, la consecución de este proyecto proporcionará a la comunidad científica herramientas novedosas y potentes de Inteligencia Artificial (IA) aplicadas a la reconstrucción de la diversificación de especies, fenotipos y nichos. Estas herramientas permitirán aumentar la precisión de las estimas, optimizar los recursos computacionales y disminuir el tiempo de cálculo en comparación con los modelos probabilísticos usados actualmente en el campo.
Proyecto CNS2023-145236 financiado por MCIN/AEI /10.13039/501100011033 y por la Unión Europea NextGenerationEU/ PRTR
