Los animales como testigos de la contaminación

La contaminación ambiental ha estado ligada al ser humano desde que éste empezó a quemar madera para calentarse. Si bien es cierto que la contaminación producida por las primeras sociedades humanas se puede considerar despreciable, a mediados del siglo XIII ya huy constancia de que empezaba a ser un problema, cuando el rey Eduardo I de Inglaterra prohibió la quema de carbón en las calefacciones de Londres debido al intenso humo que producían y que causaba malestar en la población. 
Imagen de Londres tras "El gran Smog" de 1952. Fuente: A Sketch Of The Past
El problema de la contaminación del aire se agravó a partir de la revolución industrial, debido a que gran parte de las máquinas necesitaban quemar combustibles fósiles, sobre todo carbón, para que pudieran funcionar. Durante años, las máquinas estuvieron escupiendo residuos tóxicos mientras la mayoría de la población se iba acostumbrando, hasta que en la semana del 5 de diciembre de 1952, tras una inusual tormenta de nieve que duró varios días, con las calefacciones de carbón trabajando ininterrumpidamente, Londrés se despertó envuelta en una nube que no dejaba ver a menos de un par de metros de distancia.
Durante los 5 días que duró lo que se denominó "El Gran Smog" se estimó que se habían liberado al aire 1000 Tm de partículas de humo y 2000 toneladas de dióxido de carbono, aparte de ingentes cantidades de ácido clorhídrico y  dióxido de sulfuro. Las consecuencias directas de ese episodio fueron catastróficas, ya que en las semanas posteriores murieron más de 4000 personas, la mayoría niños y ancianos con problemas respiratorios. Ese episodio fue el punto de inflexión para que el gobierno británico acometiera una serie de medidas drásticas para frenar ese deterioro ambiental, como el traslado de fábricas a las afueras de las ciudades o los incentivos al uso de alternativas al carbón en las calefacciones domésticas.

Pero la contaminación, como es evidente, no afectó solo a los seres humanos. Multitud de seres vivos sufrieron y siguen sufriendo hoy en día los efectos de la contaminación ambiental. Algunos de ellos nos han demostrado como son capaces de adaptarse a las nuevas condiciones y cómo pueden evolucionar para sobrevivir en un medio contaminado. Otros, sin saberlo, han escrito sobre su cuerpo la historia de la contaminación atmosférica hasta nuestros días. 
La contaminación como agente de cambio evolutivo  
La mariposa del abedul (Biston betularia) es una mariposa nocturna de la familia Geometridae, una familia cosmopolita que cuenta con mas de 26.000 especies distintas. Pero esta mariposa es especial, no por su aspecto que es muy similar al resto de mariposas de su género, sino porque es el ejemplo más conocido de cómo un cambio en el medio puede producir cambios evolutivos muy rápidos por selección natural. 
Esta mariposa presenta dos formas diferentes, una blanca con motas negras y otra melánica completamente negra. Estas dos formas se deben a la mutación de un gen que fue identificado por un grupo de investigadores de la Universidad de Liverpool hace tan solo un año (van't Hof et al., 2016).
Mediante el análisis genético de mas de 100 ejemplares de la forma melánica y más de 300 de la forma blanca, estos científicos llegaron a la conclusión de que la mutación en dicho gen se produjo alrededor de 1820, durante la revolución industrial, pero se necesitaron 30 años para que esa forma fuera lo suficientemente común para que no pasara desapercibida a la población.
El color blanco con manchas negras había evolucionado antes de la Revolución industrial para que las mariposas pasaran desapercibidas cuando se posaran sobre la corteza de los abedules o sobre las cortezas de los árboles cubiertos de líquenes. En condiciones normales, sin contaminación atmosférica, una mutación que produjera una coloración negra sería rápidamente eliminada, ya que esos individuos serían fácilmente detectables por los depredadores al posarse sobre la corteza blanca de los abedules.
Las dos coloraciones de Biston betularia sobre dos árboles, uno limpio y otro cubierto de hollín
A partir de la revolución industrial, los árboles que tenían la corteza blanca se fueron cubriendo de hollín y cambiaron las tornas. Las mariposas blancas empezaron a ser rápidamente detectadas mientras que las mutantes melánicas pasaban desapercibidas. De esta forma, la selección natural actuó rápidamente y las mariposas negras sobrevivieron y sus descendientes tuvieron más éxito que las blancas. El resultado fue que al cabo de unos pocos años, la práctica totalidad de las mariposas blancas desaparecieron de las localidades más contaminadas mientras que la forma melánica se extendió rápidamente.

Como había comentado anteriormente, a partir del episodio del Gran Smog de 1952, las autoridades británicas empezaron a tomar medidas para reducir la contaminación atmosférica, y como consecuencia de esas medidas, la cantidad de hollín que se depositaba sobre los árboles se fue reduciendo, de forma que los abedules que iban naciendo volvían a ser blancos. A partir de ese momento, las mariposas melánicas, que actualmente son consideradas una nueva subespecie (Biston betularia carbonifera), volvieron a ser detectadas por los depredadores, mientras que las pocas blancas que quedaban empezaron a pasar desapercibidas. Como resultado de esta nueva selección natural, en poco más de 30 años, la forma melánica ya solo representaba un 10% del total de mariposas de la especie (Cook & Turner, 2008).
Las plumas de los pájaros como testigos de la contaminación
Hasta hace pocos años, cuando los medios de observación a distancia eran muy limitados, la mayoría de los biólogos y naturalistas necesitaban cazar a los animales para posteriormente identificarlos y estudiarlos. Durante siglos, los museos fueron reuniendo colecciones de ejemplares de todas las partes del mundo y esas colecciones se fueron ampliando año tras año. De esta forma, en algunos museos se conservan colecciones de individuos de la misma especie recogidos a lo largo de más de 100 años, lo que permite hacer comparaciones temporales de los mismos.
Dos ejemplares de Gorrión oriental (Spizella pusilla) capturados en 1906 y 1996
Recientemente se ha publicado un artículo en el que se muestran los resultados de un trabajo realizado por varios investigadores de la Universidad de Chicago que han analizado varias colecciones de aves para estimar la evolución de la contaminación atmosférica a lo largo de los últimos 135 años (DuBay & Fulner, 2017).
Colección de Alondras cornudas en orden cronológica (a la derecha las más modernas)
Las aves acumulan partículas de carbón y otras partículas del medio que las rodea en sus plumas y por otra parte, al mudar las plumas como mínimo una vez al año, el rastro que dejan esas partículas en su plumaje es un indicador perfecto de la concentración de partículas en un momento y en un lugar determinado.
A partir del análisis de una gran cantidad de ejemplares de varias especies de aves depositadas en tres museos de Estados Unidos, estos investigadores han conseguido predecir con una precisión asombrosa las tendencias históricas en las emisiones de partículas de carbón y la historia ambiental de las localidades de estudio.

Los resultados obtenidos confirmaron que la máxima deposición de carbón se había producido en la primera década del siglo XX y se mantuvo alta hasta 1920. La primera caída en la deposición de carbón se produjo durante la Gran Depresión de 1929, cuando el consumo de carbón se redujo drásticamente, volviendo a recuperarse durante la Segunda Guerra Mundial. La segunda caída, que fue más duradera que la primera, tuvo lugar a partir de 1965 y estuvo motivada por una parte por el cambio parcial hacia otros combustibles fósiles pero sobre todo por la aplicación de leyes que limitaban las emisiones de partículas sólidas al aire.
La deposición de carbón sobre las plumas no solo serviría como indicador de la calidad ambiental, sino que tal como indican los autores de este trabajo, podría tener otras consecuencias, ya que las aves usan su plumaje como un indicador de calidad para atraer parejas o defender territorios, y también para camuflase, por lo que podría haber tenido implicaciones evolutivas que no han sido evaluadas. Por otra parte, en este estudio solo se identifican las tendencias en la deposición de partículas de carbón lo suficientemente grandes para impregnar el plumaje, evidentemente otros contaminantes que han aumentado de concentración en las últimas décadas no han sido evaluados.
Referencias

- Cook L & Turner JRG (2008) Decline of melanism in two British moths: Spatial, temporal and inter-specific variation. Heredity 101(6):483-489

- DuBay SG & Fuldner CC (2017) Bird specimens track 135 years of atmospheric black carbon and environmental policy. PNAS 114,  11321–11326, doi: 10.1073/pnas.1710239114.
- Van't Hof AE, Campagne P, Rigden DJ, Yung CJ, Lingley J, Quail MA, Hall N, Darby AC, Saccheri IJ (2016) The industrial melanism mutation in British peppered moths is a transposable element. Nature 534(7605):102-105. doi: 10.1038/nature17951.