Cap2Premolietal 2011

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Capítulo II
Genética de la conservación: de poblaciones a filogeografía
andrea C. premolI, m. paula QuIroga, CIntIa p. Souto, paula mathIaSen
Resumen
El potencial de cambio evolutivo de las especies y su capacidad de responder a futuros 
cambios ambientales depende de la existencia de variación genética. Así, los patrones de 
distribución de la diversidad genética pueden utilizarse para el diseño de prácticas de 
conservación. De la misma forma, proteger novedades evolutivas detectadas a través de 
la divergencia entre fenotipos, o de la localización de genotipos asociados a condiciones 
ambientales particulares, puede ser objeto de planes de conservación, manejo o ser la 
base del mejoramiento genético de especies y variedades de interés productivo. Distintos 
parámetros genéticos pueden utilizarse para estimar la composición genética de las po-
blaciones, generalmente definidas en forma arbitraria como un conjunto de individuos de 
la misma especie que coexisten en el tiempo y espacio. Estas medidas genéticas cuanti-
fican la diversidad tanto dentro como entre distintas poblaciones. Por ello es importante 
definir la escala espacial utilizada como así también los patrones de variación espacial 
subyacentes en las condiciones del ambiente físico. Asimismo, las poblaciones cambian su 
composición genética a lo largo del tiempo en respuesta a distintos eventos que modifican 
los regímenes de selección, las tasas de flujo génico y deriva que las afectan. Por lo tanto, 
mientras las respuestas adaptativas se basan en la variación en caracteres cuantitativos, 
los caracteres neutros dan cuenta de los efectos de la deriva y el aislamiento genético, ya 
sean actuales o históricos que pueden ser cuantificados mediante marcadores nucleares o 
citoplasmáticos, respectivamente. Por lo tanto, las herramientas moleculares permiten, de 
manera no excluyente, cuantificar la diversidad y distribución de polimorfismos genéticos, 
particularmente en especies en las que estudios experimentales son poco factibles, ante la 
perspectiva actual de cambio climático global.
1. Componentes de la diversidad genética
La diversidad biológica puede analizarse de manera jerárquica abarcando los genes que 
se encuentran en los individuos que constituyen poblaciones, que agrupadas forman co-
munidades y a su vez componen ecosistemas distribuidos a lo largo del paisaje a escala 
regional (Noss 1990). A su vez, para cada uno de estos niveles de organización de la biodi-
versidad se pueden identificar distintos atributos que los caracterizan. Éstos comprenden 
la composición, la estructura y la función (Noss 1990). A nivel genético la composición de 
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las poblaciones está determinada por los genes (variantes alélicas de cada locus) y su com-
binación en distintos genotipos. Los genes pueden ser cuantificados mediante parámetros 
de diversidad dentro de las poblaciones tanto a nivel génico (e.g. número promedio de 
alelos por locus en la población) como genotípico (e.g. proporción de loci heterocigotos en 
la población). La estructura genética de las poblaciones está determinada por los patrones 
de distribución de los genes y genotipos a distintas escalas espaciales: desde una escala fina 
(metros) a la escala regional (kilómetros). Aspectos relacionados con la función abarcan 
los procesos tanto ecológicos y evolutivos como regímenes históricos y contemporáneos 
de flujo génico (movimiento de genes a través del polen y/o las semillas), deriva genética 
(i.e. cambios al azar en las frecuencias de las variantes alélicas que ocurren en poblacio-
nes pequeñas por efecto del muestreo de genes que se produce en cada generación de 
reproducción sexual) y selección natural. Estos tres procesos de la diversidad genética 
se interrelacionan entre sí. Así por ejemplo, una significativa estructura genética a escala 
local puede ocurrir en respuesta a procesos demográficos de microescala como patrones 
de dispersión de semillas y/o polinización o también mediante la selección de micrositios. 
Por otro lado, el grado de divergencia genética entre distintas poblaciones a escala regional 
puede ser producto de la selección en respuesta a variables ambientales continuas como 
gradientes (i.e. generando clines) o discontinuas en relación a características particulares 
del medio físico (i.e. generando ecotipos). La estructura genética a escala regional puede 
ser además producto de procesos históricos en los que la distribución de variantes mo-
leculares neutras puede reflejar procesos de deriva y aislamiento en el pasado (Hewitt 
2000). Como consecuencia, la composición genética de las poblaciones puede ser com-
prendida en distintos contextos espaciales y temporales y podrá enfocarse en uno o más 
aspectos que la describen, los que a su vez pueden ser utilizados como herramientas para 
el diseño de prácticas de conservación (Allendorf y Luikart 2006).
2. Variación genética, adaptación y persistencia
Un interés primordial en conservación es preservar la viabilidad de las especies y las po-
blaciones en el largo plazo. Muchas de las especies amenazadas consisten de poblaciones 
pequeñas y aisladas de otras de la misma especie, convirtiendo a las consecuencias genéti-
cas y demográficas de los tamaños poblacionales pequeños en un tema central en biología 
de la conservación.
Las consecuencias genéticas de la reducción de los tamaños poblacionales y la sub-
división de poblaciones grandes y continuas en poblaciones pequeñas y relativamente 
aisladas entre sí han sido temáticas de gran interés en conservación. Éstas se relacionan 
principalmente con la depresión endogámica y la pérdida de variación genética en las 
poblaciones. En poblaciones pequeñas aumenta la probabilidad de endogamia, es decir, 
la cruza entre individuos emparentados, lo que trae aparejado el aumento de la homo-
cigosis. Esto es particularmente crítico en el caso de homocigotos para alelos perjudicia-
les, otrora enmascarados en los heterocigotos de poblaciones históricamente grandes y 
panmícticas, los cuales fueran mantenidos en baja frecuencia por efectos de la selección 
natural. Como resultado del aumento de la homocigosis para dichas variantes genéticas 
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que van en detrimento de la aptitud, los individuos experimentan una reducida via-
bilidad y fecundidad, fenómeno conocido como depresión endogámica. Dichos alelos 
perjudiciales podrían fijarse por azar y la población resultar monomórfica para tal gen. 
Por lo tanto, las reducciones de los tamaños poblacionales en especies que habitualmen-
te se reproducen por fecundación cruzada afectarían los patrones reproductivos y sus 
potenciales efectos negativos sobre la aptitud.
Por otro lado, en el caso de poblaciones y/o especies de plantas con una historia prolon-
gada de endogamia o con sistema reproductivo predominantemente autógamo, se espera 
que haya transcurrido suficiente tiempo para que los alelos perjudiciales fueran purgados 
por la selección sufriendo relativamente en menor grado los efectos de la endogamia. De 
esta forma, dependiendo del sistema reproductivo, las especies de plantas tenderán a sufrir 
diferencialmente los efectos de la endogamia y la deriva genética actuando en poblaciones 
pequeñas. Por lo tanto, se podría postular que los efectos perjudiciales de la endogamia, 
y con ello la vulnerabilidad de las poblaciones a la misma, será diferente si se trata de 
poblaciones o especies que poseen una extensa historia de endogamia o si las mismas 
han sufrido una drástica disminución en el número de individuos, también denominados 
cuellos de botella genéticos, que determinaron un aumento reciente de la endogamia 
(Frankham et al. 2002).
Además, las poblaciones pequeñas son susceptibles de sufrir los efectos de la deriva 
genética. Es decir, sólo por el azar que ocurre en cada generación de reproducción sexual, 
las frecuencias de los distintos alelos de las poblaciones tienden a fluctuar a lo largo de las 
generaciones. En poblaciones pequeñas, dichas fluctuaciones se acentúan de talforma que 
aleatoriamente la frecuencia de determinados alelos puede resultar siendo nula, o sea se 
pierden alelos, o pueden llegar a fijarse (i.e. la población resulta monomórfica para dicho 
alelo). Debido a la deriva genética, los alelos de baja frecuencia tenderán a perderse más 
rápidamente que la heterocigosis (Nei et al. 1975). Si bien estos alelos realizan una con-
tribución relativamente reducida a la heterocigosis, si las poblaciones atraviesan cuellos 
de botella prolongados o si las tasas de crecimiento poblacional son bajas, se producirán 
reducciones significativas en la diversidad genética (Barrett y Kohn 1991, Ellstrand y Elam 
1993). De esta forma, se perdería diversidad genética simplemente por azar, disminuyen-
do en el largo plazo la heterocigosis y/o la variación heredable en caracteres adaptativos y 
por lo tanto la capacidad de respuesta de las poblaciones a futuros cambios ambientales 
(Fisher 1930).
Numerosos trabajos de genética de la conservación cuantifican la diversidad genética 
en poblaciones pequeñas, principalmente de especies amenazadas o en peligro, tendientes 
a aportar información para evitar su extinción y contribuir a su preservación. Sin embar-
go, existen cuestionamientos acerca del aporte que realizan los marcadores moleculares 
para el diseño de prácticas efectivas de conservación y manejo de poblaciones de tamaños 
reducidos (Lande 1988). Esto se debe principalmente al hecho que dichos estudios se 
basan en la utilización de polimorfismos moleculares neutros, los cuales por definición 
informan sobre caracteres cuya estructura genética está modelada principalmente por la 
deriva génica y limitado flujo genético y cuyos efectos selectivos son al menos descono-
cidos (Ouborg y Vriezen 2007). Un locus neutral posee una tasa de mutación de aproxi-
madamente 10-6 por gameto y por generación. Luego de cuellos de botella, a través de los 
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cuales se producen disminuciones significativas de la diversidad genética, la restitución de 
la heterocigosis en caracteres neutros ocurrirá a lo largo de una escala temporal de 105 a 
106 generaciones. Por el contrario, dada la elevada mutabilidad de los caracteres cuantita-
tivos poligénicos, se espera que la variación heredable en dichos caracteres adaptativos se 
restituya por mutación en 102 a 103 generaciones. Por lo tanto, una reducida diversidad 
genética en caracteres neutros no necesariamente implica ausencia de varianza heredable 
en caracteres cuantitativos. De esta forma se ha cuestionado el impacto de los factores 
genéticos medidos principalmente en base a polimorfismos neutros sobre la persistencia 
y peligro de extinción de poblaciones pequeñas (Lande 1988). Por el contrario, se ha su-
gerido que las poblaciones pequeñas serían más susceptibles a sufrir variaciones al azar en 
parámetros demográficos, como por ejemplo al aumento en la varianza de las tasas vitales 
de los individuos que podría resultar en la disminución de la probabilidad de supervi-
vencia y reproducción (Schemske et al. 1994). Asimismo, fluctuaciones en los tamaños 
poblacionales causados por eventos impredecibles y/o variaciones aleatorias en las condi-
ciones del ambiente físico, como por ejemplo catástrofes, pueden afectar negativamente 
la persistencia de las poblaciones (Lande 1988).
El desafío planteado por Lande ocurre tempranamente al momento del nacimiento de 
la disciplina de la genética de la conservación poniendo en duda el impacto de factores ge-
néticos sobre las amenazas de extinción de las especies. Sin embargo este cuestionamiento 
fue provechoso para el crecimiento de la disciplina. Así por ejemplo, dado que el poten-
cial evolutivo de las especies depende de la existencia de varianza genética, es relevante 
esclarecer la relación entre la variación neutral y la adaptativa (Reed y Frankham 2001, 
2003). Esto es crucial ya que el potencial evolutivo generalmente es evaluado mediante 
estimaciones de la diversidad genética neutral (Diniz-Filho 2004). El resultado de un 
meta-análisis arrojó una correlación significativa entre medidas moleculares y cuantitati-
vas (r = 0,22, Reed y Frankham 2001). Cabe recalcar que este tipo de análisis combinando 
distintas bases de datos y especies, en este caso 71 bases de datos, puede arrojar resultados 
en los que las relaciones entre variables, como en este caso, pueden ser débiles. Un análisis 
posterior de la correlación entre medidas de la aptitud y la diversidad genética en base a 
34 casos resultó significativo (r = 0,43) y además mostró que los sustitutos de la aptitud 
utilizados comúnmente como la heredabilidad, la heterocigosis y el tamaño poblacional 
explican entre 15 y 20% de la variación en la aptitud (Reed y Frankham 2003). Asimismo, 
el meta-análisis de los niveles de diversidad genética en 170 taxones en peligro compara-
dos con los de aquellos taxonómicamente relacionados no amenazados arrojó una dismi-
nución del 35% en la heterocigosis de los primeros (Spielman et al. 2004). Este resultado 
fue interpretado como evidencia que los factores genéticos impactan a las especies en su 
camino a la extinción y que por lo tanto las poblaciones naturales necesitan retener diver-
sidad genética para minimizar su riesgo de extinción. Resultados de estos meta-análisis es-
clarecen la hipótesis de “no impacto genético” sobre la amenaza y extinción de las especies 
(Lande 1988). Otros cuestionamientos han desafiado la relevancia de priorizar aspectos 
genéticos en conservación. Éstos incluyen el rol de la genética delimitando unidades de 
conservación (Ryder 1986) y la crítica de encontrarse demasiado focalizada en aspectos 
técnicos negando otros impactos como la amenaza de la pérdida de hábitat (Caughley 
1994). Estos tres desafíos a la genética de la conservación (DeSalle y Amato 2004) serán 
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analizados a continuación en base a ejemplos del bosque templado austral del sur y mon-
tano de Yungas de Sudamérica.
3. Variación geográfica
La información proveniente de la genética de poblaciones en base a marcadores nucleares 
como las isoenzimas y más recientemente los microsatélites se han interpretado común-
mente en el contexto de procesos contemporáneos de flujo génico, i.e. intercambio de 
genes, y deriva genética operando sobre las poblaciones. En particular, estudios de los 
patrones geográficos de distribución de los polimorfismos moleculares permiten el análisis 
de numerosos individuos y poblaciones cuyos resultados pueden guiar el diseño de prác-
ticas de conservación. Las bases teóricas de la genética de la conservación establecen que 
preservar la diversidad genética es esencial para el mantenimiento del potencial evolutivo 
de las especies (Frankel y Soulé 1981). Por lo tanto es prioritario en conservación deli-
mitar centros de diversidad genética especialmente de especies amenazadas o en peligro 
de extinción. Sin embargo, la pregunta de cuán variable o poco variable genéticamente es 
una especie de interés en conservación se ha resuelto realizando comparaciones pareadas 
de especies amenazadas y/o raras con sus congéneres comunes como un enfoque válido 
de análisis (Falk y Holsinger 1991, Gitzendaner y Soltis 2000). En el caso de plantas, se 
mostró que el rango geográfico es un buen predictor de los niveles de diversidad genética 
ya que aquellas especies de amplio rango mantendrían mayor polimorfismo que especies 
restringidas geográficamente. Esto se debería principalmente al hecho que estas últimas 
consistirían generalmente de poblaciones relativamente pequeñas y aisladas que sufrirían 
los efectos de la deriva y el aislamiento que tienden a empobrecer genéticamente a las 
poblaciones (Hamrick y Godt 1989).
En el extremo austral de Sudamérica suelen crecer en simpatría especies arbóreas de 
coníferas, de interés en conservación. Éstas pertenecen a la familia Cupressaceae (Fitzroya 
cupressoides y Pilgerodendron uviferum) y Podocarpaceae (Podocarpus nubigena) denomi-
nadas de aquí en más Fitzroya, Pilgerodendron y P. nubigena. Estas especies poseentoleran-
cias ecológicas similares, son relativamente tolerantes al frío, crecen en terrenos húmedos, 
pantanosos y con alta precipitación permanente (Donoso et al. 2006a, b, Lara et al. 2006). 
Tanto P. nubigena como Pilgerodendron tienen una distribución latitudinal de más de 10º 
de latitud (desde 39º50’ hasta 50º23’ S y desde 39º54’ hasta 54º15’ S, respectivamente), 
mientras que Fitzroya está restringida entre los 40º10’ y 42º35’ S (Donoso et al. 2006a). 
Las tres especies son relevantes en estudios de genética de la conservación ya que en el 
caso de Fitzroya y Pilgerodendron se trata de géneros monotípicos, es decir son especies 
únicas para los géneros a los que pertenecen. Además están listadas en el Apéndice I de 
CIteS (Convención sobre el Comercio Internacional de Especies Amenazadas de Fauna 
y Flora Silvestres 2007, accesible en http://www.cites.org/esp/index.shtml), o sea que su 
comercialización y explotación está vedada internacionalmente. Además la uICn (Unión 
para la Conservación de la Naturaleza) clasifica a Fitzroya como especie en peligro (en 
A2cd), Pilgerodendron como especie vulnerable (vu A2cd) y P. nubigena como especie 
casi amenazada (nt) (Hechenleitner et al. 2005). Estas especies fueron objeto de estudios 
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genéticos con el objeto de generar información que pueda aportar a su conservación. Se 
analizó la hipótesis que especies de amplia distribución geográfica como Pilgerodendron y 
P. nubigena tendrán mayor diversidad genética que Fitzroya, la cual posee un rango relati-
vamente menor. Poblaciones de estas especies fueron estudiadas mediante electroforesis 
de isoenzimas y se calcularon, para cada una de ellas, parámetros de riqueza alélica (NA 
número promedio de alelos/locus y NE número efectivo de alelos) y diversidad genética 
(PSS, polimorfismo sensu stricto y heterocigosis HO observada y HE esperada bajo la condi-
ción de equilibrio Hardy Weinberg). A nivel de especie el polimorfismo (PSS) resultó mo-
derado a alto para las tres especies, y en general P. nubigena siempre presenta los mayores 
niveles de riqueza alélica y diversidad genética (Tabla 1), lo que podría estar reflejando 
diferencias filogenéticas. Contrariamente a lo esperado, las poblaciones de la ampliamente 
distribuida Pilgerodendron mostraron significativamente menor diversidad genética HE = 
0,033 que las de Fitzroya HE = 0,077. Además las poblaciones de Pilgerodendron resultaron 
más divergentes genéticamente (FST = 16%) que las de Fitzroya (FST = 8%) (Premoli et al. 
2000, 2001). Pilgerodendron consiste de poblaciones pequeñas y relativamente aisladas 
entre sí, lo que resulta en un menor flujo génico interpoblacional y mayor efecto de la 
Tabla 1. Promedios poblacionales y a nivel de especie de parámetros de diversidad genética en especies de 
coníferas amenazadas endémicas de Patagonia. N y loci son el número de poblaciones y loci analizados, 
respectivamente; NA es el número promedio de alelos por locus y NE mide la equitatividad en la frecuencia 
de los alelos; %PSS es el porcentaje de loci polimórficos y HO y HE son la heterocigosis observada y esperada 
bajo la condición de equilibrio Hardy Weinberg, respectivamente. Fuentes: 1: Premoli et al. (2000), 2. 
Premoli et al. (2001), 3. Quiroga y Premoli (2010).
Especies N Loci NA NE
%PSS HO HE
Población
F. cupressoides
24 21
1,47 1,14 33,13 0,074 0,077
Especie 
F. cupressoides 1 2,33 1,15 61,90 0,073 0,083
Población
P. uviferum
20 14
1,20 1,05 17,50 0,024 0,033
Especie 
P. uviferum 2 2,36 1,04 86,00 0,024 0,039
Población
P. nubigena
14 12
1,94 1,38 64,88 0,165 0,218
Especie 
P. nubigena 3 3,33 1,49 91,67 0,172 0,279 
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deriva génica que explicaría la menor diversidad intrapoblacional y mayor divergencia in-
terpoblacional encontrada para esta especie. Así, la combinación del rango geográfico con 
el grado de aislamiento entre las poblaciones puede explicar los patrones de distribución 
del polimorfismo observado en coníferas de Patagonia (Premoli et al. 2001). Al analizar 
la hipótesis de la amplitud del rango en relación con la diversidad genética para pares de 
especies del bosque templado, se encontró que las especies restringidas geográficamente 
mantienen tanto polimorfismo y heterocigosis como sus congéneres de distribución am-
plia (Premoli et al. 2007a). La considerable diversidad genética encontrada en especies 
de rango restringido sugiere respuestas asociadas a procesos locales como la adaptación 
a disturbios y el mantenimiento de tamaños poblacionales considerables. Por otro lado, 
el efecto de eventos históricos como los periodos glaciales en Patagonia, resultaron en el 
aislamiento interpoblacional y empobrecimiento genético de especies de amplio rango. 
4. Filogeografía
En años recientes se han desarrollado métodos y técnicas de análisis para estudiar la in-
fluencia de factores históricos sobre la divergencia genética de las poblaciones y/o especies 
(Avise et al. 1987) que a su vez podrían utilizarse para delimitar unidades de conserva-
ción. Sin embargo, la utilización de marcadores nucleares para estudiar la estructura gené-
tica de las poblaciones en un contexto histórico tiene sus limitaciones. A diferencia de, por 
ejemplo, los polimorfismos en la longitud de secuencias producto de amplificar regiones 
de ADN del cloroplasto, las distintas variantes alélicas de marcadores nucleares no se en-
cuentran ordenadas y por lo tanto los patrones de relaciones genealógicas entre ellas no 
pueden inferirse fácilmente. De esta forma, estos datos no pueden utilizarse directamente 
para determinar los cambios genéticos a lo largo del tiempo, sino que requieren de la 
aplicación de modelos que generalmente asumen condiciones de equilibrio entre el flujo 
génico y la deriva genética (Knowles y Maddison 2002). A diferencia de los marcadores 
nucleares, existen otras moléculas que permiten extender los principios filogenéticos a es-
tudios de nivel intraespecífico. Tal es el caso del ADN del cloroplasto y la mitocondria, ya 
que éstos poseen una forma de herencia citoplasmática y, por lo tanto, no recombinante. 
Esto implica que las mutaciones que surjan en distintos individuos no recombinarán du-
rante la reproducción sexual. Por lo tanto, las filogenias intraespecíficas inferidas en base 
a ADN del cloroplasto y la mitocondria representan secuencias históricas de mutaciones. 
Esto es particularmente relevante en el contexto de la aplicación de la teoría de coales-
cencia al estudio de procesos microevolutivos (Schaal y Olsen 2000). En una población 
de tamaño constante nuevos alelos se generan continuamente por mutación mientras que 
otros se pierden a lo largo de las generaciones. De esta forma todos los alelos de un gen 
en la población derivan o, dicho de otra manera, coalescen a un único alelo ancestral que 
existió en algún momento del pasado. Es decir que, al igual que en un árbol genealógico, 
los alelos de una población comparten un antecesor común (Schaal y Olsen 2000). El 
ADN de la mitocondria (ADNm) en plantas generalmente exhibe bajas tasas de substitu-
ción de nucleótidos y por lo tanto no contiene adecuada variación para generar filogenias 
intraespecíficas. Por otro lado, la baja tasa de mutación del ADN del cloroplasto (ADNc) 
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ha sido por mucho tiempo una limitante para la utilización de esta molécula en estudios 
a nivel intraespecífico. Sin embargo, el análisis de regiones no codificantes del ADNc y el 
desarrollo de cebadores universales permitió ampliar la utilidad de esta molécula. Esto se 
debe a que estas zonas tienden a evolucionar más rápidamente que las secuencias codifi-
cantes, por la acumulación de inserciones/deleciones a una tasa por lo menos equivalente 
a la de las sustituciones de nucleótidos (Wolfe et al. 1987, Zurawski y Clegg 1987). Por lo 
tanto el ADNc resulta de gran utilidad a bajos niveles taxonómicos facilitando los análisis 
filogeográficos (Palmer 1987, Magri et al. 2006).
El análisis de las relaciones filogenéticas requiere que las variantes genéticasno formen 
linajes reticulados, es decir, no formen una red sino un árbol. Esto es especialmente re-
levante en plantas ya que durante la evolución de algunos grupos taxonómicos vegetales 
ha habido un gran número de eventos de reticulación, como por ejemplo hibridación; 
esto dificulta las reconstrucciones filogenéticas para lo cual la utilización de marcadores 
nucleares puede ser beneficiosa (Linder y Rieseberg 2004). Tal es el caso de las especies 
de Nothofagus que dominan los bosques del sur de Argentina y Chile. En particular, el 
análisis filogenético de las especies del subgénero Nothofagus mediante la utilización de 
polimorfismos de ADN del cloroplasto mostró que las distintas variantes (haplotipos), 
aun de distintas especies, se asocian a una misma área geográfica y no se corresponde con 
las relaciones taxonómicas. Este resultado reveló la captura del cloroplasto a través de 
eventos de hibridación que ocurrieron a lo largo de la historia evolutiva del subgénero 
(Acosta y Premoli 2010). Por el contrario, la filogenia construida en base a marcadores nu-
cleares ITS permite resolver las relaciones filogenéticas entre las especies. Este resultado 
muestra que en grupos de plantas donde han ocurrido hibridaciones, el uso de polimorfis-
mos de ADN del cloroplasto, los cuales son utilizados comúnmente en reconstrucciones 
filogenéticas con el potencial de usarse para delimitar unidades de conservación, pueden 
arrojar resultados engañosos (Schaal et al. 1998). Sin embargo, si las variantes genéticas 
son consideradas a nivel de genes en lugar de individuos, los segmentos de ADN no re-
combinante pueden organizarse jerárquicamente como redes de parentesco y son la base 
para las reconstrucciones filogenéticas y el estudio de procesos históricos operando intra-
específicamente. Estas genealogías pueden encontrarse restringidas geográficamente, lo 
cual dio origen a la “Filogeografía” (Avise et al. 1987, Avise 2000). Esta disciplina analiza 
los principios y procesos que gobiernan las distribuciones geográficas de filogenias que re-
sultan de distintos escenarios filogeográficos. Así, discontinuidades filogenéticas que se co-
rrelacionan con distintas regiones geográficas evidencian separaciones históricas entre po-
blaciones. Sin embargo, puede existir discontinuidad filogenética sin separación espacial, 
es decir, distintos genotipos coexisten geográficamente, indicando una zona secundaria de 
contacto. Tal es el caso de la estructura geográfica evidenciada por el análisis filogeográfico 
de Nothofagus pumilio, la especie forestal que domina los bosques de altura de los Andes 
australes de Patagonia (Mathiasen y Premoli 2010). El estudio fue realizado a lo largo 
de más de 2.000 km de distribución latitudinal utilizando secuencias de tres regiones no 
recombinantes de ADN del cloroplasto. A lo largo de este extenso rango N. pumilio forma 
bosques continuos. Sin embargo la filogeografía mostró una divergencia alopátrica a lati-
tudes medias de Patagonia producida por eventos de vicarianza debido a la presencia de 
una paleocuenca Paleógena y una posterior zona de sutura (Mathiasen y Premoli 2010). 
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Similar disyunción significativa a latitudes medias fue encontrada en la conífera de amplia 
distribución Podocarpus nubigena (Quiroga y Premoli 2010). La concordancia geográfica 
para distintos taxones en los patrones genéticos obtenidos refuerza la hipótesis de eventos 
de vicarianza. Asimismo, la monofilia recíproca encontrada para los linajes de Nothofagus 
pumilio al norte y al sur de los 42° de latitud sur define al menos dos unidades evolutivas 
significativas que deberían ser tenidas en cuenta en prácticas de conservación. Datos nu-
cleares isoenzimáticos de las mismas poblaciones analizadas mediante ADNc mostraron 
que mientras en el norte las poblaciones tuvieron probablemente una historia evolutiva 
relacionada con aislamiento y cuellos de botella por la acción glaciaria de valle, las del sur 
probablemente consistieron de poblaciones más grandes y continuas como lo refleja un 
menor coeficiente de endogamia (Mathiasen 2010) y mayor diversidad genética en estas 
últimas (Mathiasen y Premoli 2010). Por lo tanto, en una especie con fecundación cruza-
da predominante como N. pumilio se podría predecir que las poblaciones del sur tenderían 
a sufrir relativamente más los efectos de la endogamia y el aislamiento que las del norte, 
ya que en estas últimas los alelos perjudiciales ya fueron purgados por la selección, lo cual 
debe ser tenido en cuenta al momento de diseñar prácticas de manejo en esta especie de 
interés forestal.
Por el contrario, genotipos filogenéticamente cercanos de amplia distribución y sin 
asociación espacial sugerirían conexiones históricas mediadas por flujo génico reciente y 
extenso. Un estudio realizado en la especie ampliamente distribuida Embothrium cocci-
neum, miembro de la familia Proteaceae, que crece en los bosques templados de Argen-
tina y Chile, arrojó una relación marginalmente significativa entre la distancia genética, 
en base a marcadores nucleares isoenzimáticos y la distancia geográfica (Souto y Premoli 
2007). Esto juntamente con la formación de distintos clados asociados a diferentes latitu-
des producidos por análisis filogeográficos fue interpretado como una señal histórica débil 
en relación a la persistencia en distintos refugios glaciarios, la cual ha sido erosionada por 
presiones de selección y flujo génico actuales (Souto y Premoli 2007). Otro estudio de 
caso poblacional y filogeográfico en Podocarpus parlatorei utilizó marcadores isoenzimáti-
cos con herencia biparental nuclear y de ADN del cloroplasto con herencia paterna a fin 
de analizar la variación filogeográfica. Ésta es la única conífera de los bosques montanos 
subtropicales de Yungas del norte de Argentina y sur de Bolivia. Se encuentra listada en 
el Apéndice I de CITES (Convención sobre el Comercio Internacional de Especies Ame-
nazadas de Fauna y Flora Silvestres 2007, accesible en http://www.cites.org/esp/index.
shtml). La diversidad isoenzimática aumentó con la latitud y las poblaciones resultaron 
estadísticamente divergentes entre sí (FST=10%) con una asociación positiva y significa-
tiva entre las distancias genéticas y geográficas (Quiroga y Premoli 2007). Por otro lado, 
se encontró una diversidad de variantes de ADNc (diversidad haplotídica) levemente 
estructurada geográficamente con una reducción en la diversidad hacia los márgenes de 
la distribución latitudinal. Sin embargo, se encontró un haplotipo único en el sur. Es-
tos resultados fueron interpretados como evidencia que P. parlatorei se habría retraído 
hacia el sur durante periodos cálidos interglaciares albergando alta diversidad genética 
tanto isoenzimática como de ADNc (Quiroga y Premoli 2007; Quiroga 2009). La pre-
sencia de numerosos cordones montañosos del sector central habría permitido sucesivas 
zonas de contacto durante los periodos glaciales en los que esta especie tolerante al frío 
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probablemente amplió su área de distribución. Esto explicaría la elevada diversidad de 
haplotipos (seis de ocho totales) encontrados en el centro del rango. La estructuración 
genética detectada es altamente congruente con tres sectores definidos en base a patrones 
de diversidad florística (norte, centro y sur, Brown y Ramadori 1989) aunque la mayor 
diversidad de especies, géneros y familias se incrementa hacia el norte (Morales et al. 
1995). Por el contrario, el empobrecimiento relativo en la diversidad de ADNc hacia los 
extremos latitudinales y en particular la disminución de la variación isoenzimática hacia 
el norte podría ser resultado de cuellos de botella además del efecto de posibles presio-
nes de selección diferenciales en poblaciones marginales. Por lo tanto, los extremos de la 
distribución de P. parlatorei son áreas sensibles que deberían estar bajo algún sistema de 
protección, ya que las variantes genéticas que en ellas se encuentran podrían representar 
novedades evolutivas queserían potencialmente importantes para eventos de especiación 
(Lesica y Allendorf 1995). En particular, si bien esta especie se halla internacionalmente 
protegida por CITES, las poblaciones del sur, con variantes haplóticas únicas y mayor 
diversidad isoenzimática, no se encuentran dentro de ninguna área de conservación (Qui-
roga y Premoli 2007, Quiroga 2009). Además, el hecho que las poblaciones naturales de 
P. parlatorei son genéticamente divergentes entre sí indica que variantes genéticas locales 
deberían utilizarse para esfuerzos de restauración en áreas degradadas.
5. Conservación en ambientes aislados espacial y temporalmente
La naturaleza sésil de las plantas determina que las mismas desarrollen repuestas hereda-
bles en relación con las características cambiantes en tiempo y espacio del medio físico. 
Los ambientes montanos templados se caracterizan por variaciones marcadas que generan 
distintas presiones de selección. Dependiendo del tipo de variación ambiental, i.e. conti-
nua o discreta, será la respuesta de las especies. En particular, los ambientes de Patagonia 
son físicamente complejos. Los gradientes climáticos generados por el efecto sombra de la 
Cordillera de los Andes, la influencia del Océano Pacífico y la presencia de numerosos ac-
cidentes topográficos determinan que cualquier especie de amplia distribución encuentre 
a este ambiente extremadamente heterogéneo (Donoso 1987). Se espera que las especies 
leñosas respondan a esta heterogeneidad ambiental mostrando variaciones intraespecíficas 
en caracteres adaptativos. Asimismo, variaciones en caracteres físicos del ambiente, como 
por ejemplo la altitud, generan gradientes de temperatura que pueden afectar la fenología 
de las plantas y aislar reproductivamente a las poblaciones restringiendo su flujo génico. 
Por lo tanto, el limitado intercambio genético y presiones diferenciales de selección im-
pactan sobre las especies determinando diferencias genéticas entre los individuos crecien-
do en ambientes heterogéneos (variación discreta) o que habitan distintas porciones a lo 
largo de gradientes (variación continua).
Un ejemplo de esta última es Nothofagus pumilio, que domina los bosques altoandinos 
de Patagonia. A lo largo de c. 20º de latitud encuentra marcadas variaciones en las con-
diciones del gradiente altitudinal y muestra gran polimorfismo para distintos caracteres 
ecológicos y fisiológicos (Premoli 2004). En comparación con otras especies del géne-
ro Nothofagus estudiadas hasta el momento en base a marcadores moleculares neutros 
41
(Torres-Diaz et al. 2007 y referencias), N. pumilio es una especie que presenta escaso 
polimorfismo (Premoli 2003). Sin embargo, se encontró una variación significativa y he-
redable entre poblaciones ubicadas en estratos altitudinales contrastantes para caracteres 
cuantitativos arquitecturales, foliares, ecofisiológicos y fenológicos medidos en experi-
mentos de jardines comunes (Premoli y Brewer 2007; Premoli et al. 2007b). A pesar que 
N. pumilio es una especie con polinización anemófila, poblaciones separadas por escasos 
cientos de metros en el gradiente altitudinal se encuentran aisladas reproductivamente 
debido a diferencias fenológicas (Premoli et al. 2007b). Esto sumado a la dispersión local 
de semillas (Premoli 2004) resulta en un restringido flujo génico entre distintas alturas cu-
yas diferencias para distintos caracteres adaptativos serían mantenidas por selección diver-
sificadora. Asimismo, resultados de un experimento de transplante recíproco de orígenes 
provenientes de alturas contrastantes mostraron que el origen de las plantas determina el 
crecimiento de las mismas (Mathiasen 2010). Si bien el crecimiento de las plantas origina-
rias de arriba es mayor en sitios de menor altitud, éste no supera al de las plantas origina-
rias de abajo, sugiriendo adaptación a presiones de selección extremas que estarían fijadas 
genéticamente (Mathiasen 2010). Por el contrario, las plantas que habitan en menores 
altitudes cuando son trasplantadas a sitios con condiciones más extremas, superan en cre-
cimiento a las plantas originarias de arriba (Mathiasen 2010). Esto sugeriría que la mayor 
diversidad genética (Premoli 2003) y/o una mayor plasticidad les conferiría a las plantas 
de abajo una relativa ventaja competitiva frente a las de arriba creciendo en ambientes 
de altura (Mathiasen 2010). Estos resultados muestran el potencial de Nothofagus pumilio 
para responder, a través de ascensos altitudinales, a los aumentos de temperatura espera-
dos bajo escenarios de cambio climático, lo que aseguraría su persistencia en el largo plazo.
Un ejemplo de variación discreta lo representa Nothofagus antarctica que posee mor-
fotipos asociados a distintos ambientes (Ramírez et al. 1985). Estos morfotipos mostraron 
diferencias significativas en caracteres morfológicos adaptativos y en marcadores isoenzi-
máticos neutros (Steinke et al. 2008). Nothofagus antarctica rebrota vigorosamente luego 
de disturbios como el fuego y raramente se observa establecimiento de plántulas en condi-
ciones naturales (Kitzberger 1994), limitando el flujo génico interpoblacional. Sin embar-
go, N. antarctica es una de las especies más polimórficas de los Nothofagus sudamericanos. 
Por lo tanto, la divergencia observada entre distintos morfotipos puede deberse a plastici-
dad fenotípica y presiones de selección divergentes en ambientes contrastantes actuando 
sobre caracteres foliares y arquitecturales de los individuos, como también a los efectos 
de la deriva genética y el limitado flujo genético sobre caracteres neutros. De esta manera, 
el acervo genético de N. antarctica reflejaría una estructura poblacional estable y largos 
periodos de restringido flujo génico reforzado por los efectos de la selección en biotopos 
diferentes. Estas características requieren ser consideradas al momento de diseñar estrate-
gias de conservación, ya que se deberían conservar los distintos morfotipos de la especie.
6. Variación adaptativa
El grado de variación geográfica puede ser estimado tanto para marcadores genéticos neu-
tros como para caracteres cuantitativos mediante parámetros promedio de divergencia 
42
o diferenciación interpoblacional. Estos parámetros se denominan Fst y Qst, y son utili-
zados para estimar la divergencia en caracteres neutros y cuantitativos, respectivamente. 
Se calcularon estos parámetros para la variación isoenzimática y fenotípica de múltiples 
poblaciones de N. pumilio y N. antarctica del norte de la Patagonia. En N. antarctica am-
bos parámetros reflejan similar grado de divergencia poblacional para caracteres neutros 
Fst=0,18 (Steinke et al. 2008) y cuantitativos Qst=0,15-0,28. Estos últimos fueron calcu-
lados a partir de datos obtenidos de poblaciones naturales habitando ambientes distintos 
(Steinke et al. 2008). Por el contrario, mientras que la divergencia isoenzimática entre 
alturas contrastantes de N. pumilio resultó de Fst=0,059 (calculado a partir de Premoli 
2003) el grado de divergencia en caracteres cuantitativos fue de Qst=0,28-0.34 (desde 
datos obtenidos en jardines comunes calculados a partir de Premoli et al. 2007b). La 
divergencia en caracteres neutros, para N. pumilio es un orden de magnitud menor que 
en caracteres cuantitativos, lo que refleja los efectos predominantes de la selección natu-
ral sobre caracteres adaptativos. Si bien se ha sugerido que la divergencia en caracteres 
moleculares (Fst) podría ser un buen estimador de la variación adaptativa (Merilä y Cr-
nokrak 2001), la evidencia aquí presentada indica que las mismas pueden diferir en forma 
significativa. Particularmente, las herramientas moleculares pueden ser útiles en especies 
como N. antarctica, en las que estudios experimentales para analizar la base genética de 
la variación cuantitativa, como por ejemplo jardines comunes, son poco factibles. Sin 
embargo, debe tenerse en cuenta que pueden existir especies como N. pumilio con baja 
divergencia molecular, pero que poracción de la selección diversificadora presentan di-
ferencias significativas en caracteres adaptativos (Premoli et al. 2007b). Esto sugiere que 
el uso de estos parámetros debe hacerse con cautela al momento de utilizarlos para guiar 
pautas de conservación y manejo.
7. Respuesta a perturbaciones
Los bosques templados del sur de Sudamérica pueden considerarse sistemas de no equili-
brio (Kitzberger 1994). Es decir que se trata de sistemas en los que los disturbios naturales 
actúan a distintas escalas temporales y espaciales determinando una compleja estructura 
demográfica y genética (Pickett y White 1985). Así, en los bosques australes pueden tener 
lugar caídas de árboles a escalas de decenas de metros, mientras que otros disturbios como 
fuego afectan grandes extensiones. Estudios genéticos utilizando muestreos espacialmente 
explícitos mostraron que en los bosques maduros de la especie semilla-dependiente No-
thofagus dombeyi existe una agrupación de genotipos similares a escalas espaciales de claros 
abiertos en el dosel. En cambio, los rodales posfuego son más homogéneos genéticamente 
producto de cuellos de botella demográficos con una disposición al azar de genotipos en 
el espacio (Premoli y Kitzberger 2005). Utilizando el mismo diseño de muestreo en sitios 
posfuego de una especie que rebrota vigorosamente luego de incendios como Nothofagus 
antarctica se encontró elevada diversidad genética y una asociación significativa de ge-
notipos a escalas espaciales pequeñas. Por lo tanto, especies rebrotantes pueden consistir 
de un acervo genético diverso y heterogéneo reflejando una estructura genética que se 
estableció en el pasado y es mantenida por rebrote a través del tiempo (Premoli y Steinke 
43
2008). Esta evidencia sugiere que disturbios masivos como fuego tendrán distintas con-
secuencias genéticas según las características de historia de vida de las especies. Especies 
semilla-dependientes como N. dombeyi serían relativamente más sensibles al fuego ya 
que sufrirían empobrecimiento genético mientras que las rebrotantes como N. antarctica 
serían resilientes al disturbio.
7.1. Fragmentación
Los disturbios de origen antrópico como la fragmentación producen pérdida de hábitat 
disminuyendo los tamaños poblacionales y aislando poblaciones otrora continuas. Como 
consecuencia de esto, las poblaciones afectadas ven reducidos sus tamaños poblacionales 
y pierden variación genética por efecto de la deriva genética, aumento de la endogamia y 
restringido flujo génico. A su vez, la fragmentación modifica el paisaje de tal manera que 
los remanentes de bosque quedan aislados entre sí, modificando los patrones de compor-
tamiento de los polinizadores (Aizen y Feisinger 1994) y/o la dispersión de semillas por 
ausencia de micrositios favorables para el establecimiento (Bacles et al. 2006). Sin embar-
go, las respuestas demográficas y genéticas de las especies dependerán de sus característi-
cas de historia de vida que determinarán su sensibilidad a la fragmentación.
Con el fin de analizar estas respuestas a la fragmentación se realizaron estudios gené-
ticos en dos especies que habitan paisajes fragmentados del sur de Chile con diferentes 
características de historia de vida: Fitzroya cupressoides (Cupressaceae) y Embothrium coc-
cineum (Proteaceae). Fitzroya cupressoides es la segunda especie más longeva del mundo 
que puede vivir hasta 3.000 años, posee polinización anemófila y por lo tanto altas tasas 
de fecundación cruzada. Por el contrario, E. coccineum es una especie que coloniza vi-
gorosamente áreas abiertas, es autoincompatible y dependiente del agente polinizador. 
Fragmentos de F. cupressoides mostraron considerable variación genética en comparación 
con la diversidad medida para la especie. Sin embargo, se observó un efecto significativo 
del tamaño y el área ocupada por las poblaciones de F. cupressoides sobre los niveles de 
diversidad genética de los bosques remanentes (Premoli et al. 2007a). Por otro lado, el 
grado de variación genética en fragmentos de E. coccineum no tuvo relación con el tamaño 
de la población y no se detectaron efectos perjudiciales de la fragmentación sobre la pro-
genie. En particular, la mayor actividad de los polinizadores en fragmentos pequeños de E. 
coccineum amortigua la erosión genética y mantiene la variación adaptativa (Mathiasen et 
al. 2007). Para ambas especies la elevada diversidad encontrada en paisajes fragmentados 
probablemente refleja una composición genética previa a la fragmentación. Asimismo, es-
tos resultados indican un impacto relativamente bajo de la fragmentación sobre el acervo 
genético de E. coccineum, debido a su sistema reproductivo autoincompatible, que contra-
rresta la endogamia. Por el contrario, F. cupressoides, al igual que otras coníferas polinizadas 
por viento con altas tasas de fecundación cruzada, será susceptible de sufrir los efectos 
perjudiciales del aumento de la endogamia. Por lo tanto, la menor diversidad de los frag-
mentos pequeños de F. cupressoides que se encuentran en la Depresión Central del sur de 
Chile presentan alta sensibilidad a la fragmentación y se necesitan medidas urgentes de 
monitoreo y conservación conducentes a favorecer el crecimiento poblacional.
44
8. Aportes de la genética a la conservación y restauración
La evidencia presentada en este trabajo sugiere que el diseño de prácticas de conservación 
puede guiarse por la distribución de polimorfismos genéticos. Así, centros de diversidad 
genética y variantes genéticas únicas son relevantes en conservación para asegurar la via-
bilidad de las poblaciones y su potencial evolutivo para responder a cambios ambientales 
en el largo plazo. La concordancia de patrones geográficos y genéticos en especies diferen-
tes como también en relación con la distribución de riqueza de especies, podría reflejar 
procesos históricos que aislaron linajes generando acervos genéticos divergentes. Tal es el 
caso de linajes monofiléticos de Nothofagus pumilio y Podocarpus nubigena que sufrieron 
disyunciones alopátridas a los 42° en Patagonia. Éstos podrían considerarse como unida-
des evolutivas significativas (Moritz 2002) que deberían guiar planes de conservación. De 
la misma manera, centros de elevada diversidad en marcadores nucleares juntamente con 
la presencia de variantes haplotídicas únicas fuera de áreas protegidas como es el caso de 
Podocarpus parlatorei en los bosques montanos subtropicales, pueden utilizarse para prio-
rizar esfuerzos de conservación (Quiroga 2009).
Presiones de selección diferenciales actuantes en ambientes particulares y generando 
variación adaptativa podrían ser prioritarias al diseñar pautas de conservación por repre-
sentar novedades evolutivas. Experimentos en jardines comunes y transplantes recíprocos 
permiten determinar la base genética de caracteres que afectan la viabilidad de las pobla-
ciones y la adaptación a distintas condiciones del ambiente, respectivamente (Premoli y 
Brewer 2007, Premoli et al. 2007b, Mathiasen 2010), apoyando sugerencias de manejo 
y restauración. De esta forma, estudios que evalúan los patrones de distribución de la 
variación en caracteres cuantitativos son necesarios. Estos análisis son relevantes en espe-
cies como Nothofagus pumilio que domina los ambientes de altura del bosque templado 
de Sudamérica austral. Si bien no es una especie amenazada, habita ambientes sujetos a 
cambios como los límites de la vegetación arbórea. Por lo tanto, las variaciones en tempe-
ratura esperadas debido al calentamiento climático ponen en riesgo dichos ambientes y 
aumentan también la vulnerabilidad de los bosques que sustentan. De ahí la relevancia de 
diseñar prácticas de conservación en el largo plazo de bosques monoespecíficos.
Las poblaciones pequeñas son de especial interés en conservación dado que son más 
vulnerables a sufrir los efectos de la deriva genética, que tiende a empobrecerlas genéti-
camente, y de la endogamia, que disminuye la aptitud de sus individuos. Comúnmentelos esfuerzos de restauración tratan de minimizar la endogamia y maximizar la diversi-
dad genética dentro de las poblaciones. Estas prácticas a menudo consisten en introducir 
individuos (genotipos) alejados cierta distancia de la población fuente y de tal manera 
contrarrestar la endogamia. Sin embargo, desconociendo la habilidad de dispersión natural 
y/o la estructura poblacional de las especies podrían lograrse resultados no deseados como 
la polución genética que podría resultar en la ruptura de interacciones favorables entre 
genotipos. También se supone que la depresión endogámica es proporcional al coeficiente 
promedio de endogamia, sin tener en cuenta los efectos de la selección, que en ciertos 
ambientes podría favorecer determinados genotipos. Por lo tanto conocer el sistema re-
productivo y la estructura demográfica de las especies vegetales beneficiaría los esfuerzos 
de restauración (Mathiasen 2004, Mathiasen et al. 2007).
45
En muchos casos, las poblaciones pequeñas son resultado de la pérdida y fragmentación 
del hábitat. Si bien se pueden predecir las consecuencias genéticas en ambientes fragmenta-
dos, las mismas dependerán de la historia de vida de las especies. Así por ejemplo, especies 
poliploides, como Fitzroya cupressoides, podrán contrarrestar los efectos perjudiciales de los 
cuellos de botella demográficos (Premoli et al. 2007). También, especies autoincompatibles 
dependientes de los polinizadores como Embothrium coccineum, pueden verse favorecidas 
en ambientes abiertos si el comportamiento de los polinizadores favorece el flujo génico 
entre fragmentos (Mathiasen et al. 2007). De la misma manera, dependiendo de la au-
toecología, las especies responderán diferencialmente a las perturbaciones. En este sentido 
las especies semilla-dependientes serán más sensibles que las especies rebrotantes a dis-
turbios a gran escala como los incendios. Esto se debe a que la disponibilidad de semillas, 
particularmente en especies que poseen producción esporádica y masiva de semillas, serán 
menos resilientes a recuperar la estructura y complejidad genética que especies rebrotantes.
En resumen, trabajos que analicen los niveles de variabilidad genética tanto dentro 
como entre poblaciones de especies nativas incluyendo los distintos tipos de hábitats 
donde las especies ocurren, sus diferentes morfotipos y su rango completo de distribución 
más allá de los límites políticos, contribuirán con invalorables aportes a la conservación de 
las especies nativas. Este tipo de estudios es imperativo al momento de diseñar estrategias 
de conservación y restauración de la diversidad regional.
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