Posts etiquetados con ‘Biodiversidad’

Fármacos del Suelo en Beneficio de la Humanidad (nuevas técnicas genómicas, e investigación participativa)

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Drugs From Dirt: a citizen science project

 Buena parte de los ciudadanos desconocen la gran variedad de fármacos descubiertos en el suelo, así como que estos han salvado cientos o miles de millones de vidas. Gran parte de estas drogas dieron lugar a antibióticos (como por ejemplo la tetraciclina y la vancomicina, etc.). La Medicina tiene una deuda importante a los microorganismos edáficos y especialmente con las bacterias y hongos. Estos pequeños bichitos también han proporcionado o inspirado medicamentos contra el cáncer y terapias inmunosupresoras utilizadas en los trasplantes de órganos. Y todo ello a pesar de que, como os menos narrado en post precedentes, apenas conocemos la diversidad que habita en el medio edáfico. Hasta no hace mucho tiempo, los microbios que habitan en los suelos debían aislarse tras crecer en placas Petri. Sin embargo el problema estriba en que hoy sabemos que la mayor parte de ellos no se desarrollaban en tales medios de cultivo, pasando inadvertidos a los científicos. Sin embargo las actuales técnicas de secuenciamiento genómico permiten ahora detectar genes o grupos de genes que los investigadores pueden identificar como fármacos potenciales, directamente sobre las muestras de tierra.  Obviamente, tales sofisticados procedimientos logran detectar enormes cantidades de moléculas, algo que hace una década parecía impensable.  La nota de prensa del artículo que analizamos hoy ofrece resultados más que interesantes, y no solo desde el punto de vista farmacológico.  Omitiré referirme a los procedimientos utilizados ya que se encuentran más allá de los escasos conocimientos que tengo en tales materias. Abajo podréis consultaros en la nota de prensa y el resumen del trabajo original, publicado en el PNAS.  Sin embargo el avance es desorbitante ya que, a día de hoy, la bioprospección de unas pocas muestras de suelo puede dar lugar a identificar una ingente cantidad de compuestos, algunos de los cuales servirán para la producción de nuevos fármacos.

No obstante el trabajo nos informa de muchos más temas. Por ejemplo, Los autores compararon la riqueza y diversidad de genes biosintéticos de 96 microbiomas de los suelos muestreados en una gran variedad de ambientes pertenecientes a todas las regiones del suroeste y noreste de los Estados Unidos. Más aun, como veremos, desean ampliar su colección demandando a los edafólogos interesados y al público en general el muestreo de perfiles de suelos de todos los Estados de la Unión (USA), como manifiestan en su página Web. Se trata pues también de animar al ciudadano a que lleve a cabo la denominada investigación participativa. Más aun los autores del trabajo sesearían llevar a cabo mapas de diversidad genómica alrededor de todo el mundo. Traduciendo literalmente su frase: “The Brady Lab quisiera extender este estudio y espera animar a los científicos y ciudadanos para contribuir a esta iniciativa. El laboratorio ha creado un sitio web: www.drugsfromdirt.org en el que los ciudadanos y edafólogos interesados, después de registrarse, recibirán información acerca de cómo tomar muestras y enviarlas a nuestros laboratorios. El proceso es simple, dice Brady: “Tome una bolsa de sándwich, una cuchara o una espátula, y vierta un par de cucharadas de la bolsa, enviándonoslas después.”. Barrunto que si los compuestos que resulten de interés serán después patentados, y hasta los participantes tendrán que pagar para consumirlos cuando los necesiten. Puro capitalismo neoliberal. Pero sigamos. 

Los autores compararon la riqueza y diversidad de genes biosintéticos de 96 microbiomas de los suelos muestreados en una gran variedad de ambientes de todas las regiones del suroeste y noroeste de los Estados Unidos.

Ellos encontraron una relación entre el tipo de suelo y el tipo de moléculas que sus microbios residentes tenían la capacidad de producir. Por razones que no entendemos, los suelos áridos resultaron albergar microbios capaces de producir una mayor diversidad de compuestos. Seguidamente tales investigadores comentan: “Esperamos poder ampliar a otras regiones del país y del mundo, para incorporar muchas más muestras con el fin de crear mapas de la diversidad biosintética de los microorganismos del suelo“.

La sentencia en la que se indica una relación entre los tipos de suelos y las sustancias metabólicas segregadas o que atesoraban los microrganismos me resulta intriganteHasta el momento, no existen evidencias científicas contundentes para poder afirmar que tipos de suelos distintos atesoran comunidades microbianas idiosincrásicas. Se han publicado artículos que decían corroborar tal correspondencia mientras que en otros se negaba. ¿Cabría pues la posibilidad de que llegaran a obtenerse evidencias más firmes al respecto por esta vía?. Sinceramente permanezco a la espectativa.

Finalmente los autores apuntan a que: “Esperamos poder ampliar nuestro estudio a otras regiones del país y del mundo, para incorporar muchas más muestras con el fin de elaborar mapas de la diversidad biosintética de los microorganismos del suelo”. Ya sabemos que las ciencias del suelo captan escasos fondos en comparación con otras muchas disciplinas científicas. Pero si comparamos las ingentes cantidades de dinero que se invierten en medicina, salud pública e investigación farmacéutica, con la calderilla con la que nos vemos obligados a investigar los edafólogos, las diferencias son abismales. Cuando inicié la andadura en esta bitácora ya os comente en diversos post que la bioprospección de suelos y regolitos debía ser una línea a explorar.  Y el estudio así lo sugiere. Si realmente estos investigadores obtienen resultados exitosos el estrecho y sinuoso camino por el que actualmente transcurre la biología, genética y bioquímica del suelo actual se convertiría en una enorme autopista. Esperemos que así sea.

Os dejo ya con la información comentada, aunque escrita en suajili……

Juan José Ibáñez

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Biodiversidad de Especies del Suelo y Genómica (Tipos de Taxónomos: Lumpers and Splitters)

Ya os he comentado en diversos post precedentes, como la biodiversidad que albergan los suelos aún es muy poco conocida. Generalmente, en los hábitats mejor y más intensamente muestreados se detectan más especies que en los que no lo han sido. Del mismo modo, existen dos tipos de taxónomos: (i) los que  escarban y abundan en las singularidades con vistas a proponer nuevas especies y (ii) aquellos que intentan reagrupar las primeras en menos taxa, por cuanto consideran que tales diferencias no son lo suficientemente conspiras como para dividirlas en taxones distintos. A los primeros se les denominan  splitters y a los segundos lumpers (ver nuestro post: El dilemma Naturalia/artificialia and the splitters and lumpers). Abajo os dejo un enlace para que abundéis en Wikipedia sobre este tema. Ciertamente cabe la posibilidad de que en el medio edáfico, como en otros muchos, organismos dispares sean agrupados como una especie cuando en realidad no lo sabemos. Ya hemos hablado de mi primer mentor en materia de investigación, es decir del fitopatólogo y taxónomo del suelo Antonio Bello Pérez. Su actitud era la de un Lumper.

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Reproducción de los colémbolos. Fuente: Frans Janssens, Department of Biology, University of Antwerp, Antwerp, B-2020, Belgium

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Diversidad de Suelos y Diversidad de las Especies

Soy de esos investigadores a los que no les gusta enviar sus papers a los gabinetes de prensa con bombo y plantillo intentando a toda costa que le den publicidad para que aparezca en la prensa de carácter general. Siento un poco de vergüenza ajena ante este tipo de actitudes, por mucho que estén de moda. Hace unas semanas, en la página Web de la “Soil Science Society of America (SSSA)” apareció en portada la reseña de un artículo de mi propia cosecha aparecida en una revista de esta sociedad. Fue la que recibió más comentarios positivos, por lo que la editorial me escribió un mail felicitándome. Hasta aquí la historia que se suele contar, ocultando los verdaderos entresijos que subyacen bajo estas pomposas propagandas. Finalmente serán, con el tiempo, los propios colegas, con sus citaciones o desdén, los que emitan un verdadero veredicto. Os contaré en otro post la historia de este y otro paper con vistas a que  valoréis la tan cacareada objetividad de la revisión por pares. ¡No os lo perdáis!. Vivimos en un mundo repleto de parafernalias en donde el contenido es fagocitado por él continente, hecho que detesto. Sin embargo, hace unas horas pensé que si hubiera procedido de otro autor, la habría comentado, por lo que finalmente he decidido escribir un post de la misma. La reseña o nota de prensa de la SSSA os la proporciono abajo.

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Mapa de los suelos del Mundo que apareció en la noticia de la SSSA acompañando, en su día, a la nota de prensa

Investigadores españoles (léase este impresentable administrador de esta bitácora) e Italianos (Enrico Feoli, sí es realmente un gran científico) han publicado un estudio en el que dicen demostrar que la diversidad de especies biológicas a escala mundial se encuentra principalmente determinada por la diversidad de los suelos a escala global. Estos científicos llevaron a cabo un análisis del número de especies de plantas vasculares, anfibios, reptiles, aves y mamíferos de todos los países del mundo, cotejándolos con el área y número de tipos de suelos (edafotaxa) de los mismos, detectando resultados sorprendentes ¿¿??. Hasta el momento, en esta clase de estudios, la comunidad científica había detectado una clara correlación entre el área y la diversidad de especies. Sin embargo, en el artículo de marras, los autores añadieron también los suelos.

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Imagen (pantallazo) de la página Web de la SSSA en donde apareció la noticia

Los resultados obtenidos por estos investigadores constaron, en primera instancia, que todas las variables se encontraban correlacionadas positivamente con un alto nivel de significación estadística. De aquí, podía haberse inferido que el área también era la principal fuerza determinante de la diversidad los países, ya fuera de especies o edafotaxa. En otras a mayor extensión de un Estado, mayor riqueza de especies. Más aún, en todos los casos, los ajustes obtenidos para cada una de estas variables, incrementaban con el área conforme a una ley de escala o distribución potencial, siendo por tanto huella de una presunta estructura fractal. Tal patrón ya ha sido corroborado en multitud de ocasiones. Sin embargo, la correlación de las especies de todos los grupos taxonómicos se correlacionaban más con los suelos que con el área, lo que sugiere que posiblemente la extensión superficial sea una mera variable subrogada de la heterogeneidad ambiental de un territorio. En otras palabras a mayor área, mayor heterogeneidad ambiental, siendo esta última la que inducirá a que se generen más nichos ecológicos, mayor número de especies y clases de suelos. En consecuencia los autores infieren que, la diversidad de suelos, obtenidos por inventarios georeferenciados y mapas, debiera ser un mejor predictor del número de especies biológicas que el área, siendo esta última la que más utilizada por muchos expertos en biodiversidad al contrario que los edafotaxa. No obstante (…)

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Biodiversidad, Tamaño y Abundancia en la Naturaleza

Ya os hemos comentado en otro post, que el punto caliente jamás detectado de la biodiversidad vírica, hasta la fecha, resultan ser las aguas residuales de nuestras ciudades. Las cifras que os mostramos acerca de tal variedad y abundancia en este elixir antrópico resultaban ser escalofriantes. Cuando escribí estas líneas, Miguel Ángel Jiménez Clavero acababa de estrenar su blog: Virus Emergentes y Cambio Global en el sistema mi+d, con el post titulado: ¿Qué son los virus emergentes?. En él dedica un par de párrafos, que abajo os reproduzco (aunque merece la pena leer todo el texto), a la diversidad y abundancia de estas “criaturas” en la naturaleza. Me encuentro plenamente identificado con Miguel cuando defiende que se trata de organismos vivos, por mucho que otros lo nieguen. Pero va más allá y alega que su diversidad, abundancia y quizás biomasa sea la mayor entre todas las criaturas que habitan en este planeta. Posiblemente sea cierto, si es que alguno de los más de 20 conceptos de especie propuestos hasta la fecha, resulta adecuado con vistas a describir la variedad de estos “organismos”, como también ocurre en el caso de los procariotas (bacterias y arqueas), dilema del ya hemos discutido en varios post precedentes. También reiteramos hasta la saciedad que el número de “especies” descrito de cada taxa se encuentra estrechamente vinculado con el interés que despierta a la especie humana (sesgo utilitarista). Por lo tanto, los inventarios actuales de diversidad, distan mucho de ofrecer un panorama adecuado de la vida, como se demostró en el post, ya aludido a cerca de las aguas residuales. Del mismo modo, os hemos comentado “ad nauseam” que tanto en la naturaleza, como en la sociedad y artefactos tecnológicos, los rangos de tamaño-abundancia y diversidad-abundancia siguen la inexorable Ley de Willis. Esta nos informa, entre otros aspectos, que lo pequeño es mucho más abundante que lo grande conforme a una ley potencial que, al extenderla varios órdenes de magnitud, resulta ser la huella dactilar de una estructura fractal. Evidencias de ello acaecen desde los ecosistemas terrestres (incluidos los suelos) y marinos hasta el propio ser humano, que por la abundancia y variedad que albergan cada uno de sus individuos, de microorganismos imprescindibles para la vida, se asemejan más a ecosistemas que a entidades estrictamente individuales, desde muchos puntos de vista. Por todo ello, podemos conjeturar que en la biosfera, la biodiversidad y abundancia de sus criaturas debe ser conforme a una estructura fractal anidada, en la cual, según se asciende en su grado de complejidad, también lo hacen en su grado de anidamiento como ecosistemas de derecho propio. En otras palabras, cuanto más compleja es una especie-ecosistema, los organismos que aparecen en su seno o adheridos a ella, serán a su vez más abundantes y diversos (de menor complejidad estructural). Hablamos pues de una doble estructura fractal, la de los las especies en función de su tamaño-complejidad, como la que atesoran en su seno de otros organismos diminutos habitando en sus propias comunidades (aparato digestivo, bucal, etc.). Tal vez esta vía, no exenta de problemas, pudiera ser un paso adelante con vistas a estimar “algo mejor” de lo que se hace actualmente la maravillosa biodiversidad de nuestra biosfera. Ya os ofrecimos de paso las razones para defender que los suelos pudieran situarse en el número uno de tal ranking. ¿Pero no ocurre lo mismo en el mundo inanimado?. Ya os mostramos que sí. Os dejamos pues dos párrafos del post aludido animando a su lectura.

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Diversidad viral: Lo pequeño es más abundante y diverso que lo grande: Fuente: The Path Whisperer

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La Lluvia artificial y sus Impactos Ambientales

La mayor parte de vosotros sabéis que, durante varias décadas, la comunidad científica ha investigado acerca de como generar lluvia por vías artificiales con vistas a poder irrigar en amientes áridos y semiáridos o sujetos a sequías eventuales. Sin embargo, hasta la fecha, los frutos obtenidos no pueden considerarse exitosos. No albergo la menor duda de que se trata de una línea de investigación interesante a la hora de expandir las zonas de cultivo en donde el déficit hídrico resulta, hoy por hoy, el principal factor limitante para la producción agropecuaria. De hecho, podría ayudar paliar hambrunas en regiones del planeta que sufren tal infortunio climático, desde el punto de vista humano.  Sin embargo, nada he leído del impacto ambiental que podría generarse si finalmente los investigadores lograran producir tal ansiada lluvia artificial. La noticia de hoy da cuenta de un nuevo procedimiento, aun en fase experimental. En este post tan solo deseo ofreceros unas reflexiones que no suelen tenerse en cuenta cuando se habla de este tema.

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Lluvia artificial. Fuente: Rainbow Maker’s World (más…)

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Conservación de Especies y Chauvinismo Humano

Las cifras ofrecidas por las instituciones, medios de comunicación y organizaciones ecologistas, acerca de las especies en riesgo de extinción no dejan de estar sesgadas, por no hacer uso de “palabros” más mordaces e insidiosos. Es asombroso que los expertos en biodiversidad caigan en el mismo pecado  que la cultura propiciada por los documentales televisivos sobre estos temas. No se trata de una apreciación personal. Diversos y afamados expertos en la materia hacen uso de expresiones del sesgo de lo conspicuo o el chauvinismo de los vertebrados (Sir Robert May, para no ir más lejos). Habría que clarificar aquí que ¿suele entenderse por animales?. Ni más ni menos que, por lo general, suelen referirse a los pertenecientes  a los niveles de organización y complejidad elevados, como son los vertebrados, y en el mejor de los casos especies de bellas maripositas, etc. Francamente yo hablaría de “chauvinismo humano”, aderezado de la estulticia crónica propia de la sociedad en la que vivimos. Resulta que sabemos que ni los bosques tropicales húmedos, ni las más áridas sabanas podrían vivir sin la innegable labor que llevan a cabo organismos como las termitas y hormigas. Eso si, probablemente la extinción de algunos vertebrados no les causaría más que pequeños y temporales contratiempos. Simplemente sin los primeros los ecosistemas se colapsarían, mientras que sin bastantes (que no todos) de los vertebrados no. Se trata tan solo de un ejemplo. Del mismo modo, otros animalitos como las lombrices resultan esenciales con vistas a la supervivencia de diversos ecosistemas templados. Por cierto, todos ellos son los que hemos denominado ingenieros del suelo en diversos post precedentes. Más aun, sin microorganismos como las bacterias, la biosfera se extinguiría. ¡Ya se, ya se! Estos últimos no son animales. Efectivamente, los animales somos nosotros. Resulta que la mayor parte de la biodiversidad animal permanece por ser identificada, por lo que ni tan siquiera conocemos su rol en la estructura y dinámica de los ecosistemas. Como señala la noticia que comentamos hoy,  existen muy pocos invertebrados catalogados como en riesgo de extinción, cuando son más bastantes más numerosos que los vertebrados. Y como se puede observar, casi todo el énfasis y cobertura mediática se la llevan mamíferos y aves, los últimos taxa animales que aparecieron en la biosfera. Esta última existía rebosante de vida sin su presencia. Por tanto, ¿que prioridades deberíamos tener en materia de conservación de la biodiversidad?. Fijarnos en especies aisladas deviene en la peor de las estrategias. A falta de conocer realmente (aunque ya existen abundantes pruebas, pero no inventarios), el papel desempeñado por los animales diminutos, mejor sería fijar nuestra atención en hábitats y ecosistemas. Y aquí también los ecólogos y ecologistas pecan, una y otra vez, del mismo sesgo que los documentales televisivos. ¡Lo grande importa, lo pequeño no! (…).     

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El amor por los animales. Fuente: Blog La Burbuja Transparente

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Variabilidad Genética de los Individuos y Biodiversidad de los Ecosistemas

Hoy analizaremos otra noticia interesantísima que por desgracia, como suele ocurrir con buena parte de ellas, son rápidamente abducidas por estudios de mucho menor calado al amparo de una cobertura mediática adicta a los temas de moda. Solemos pensar que con vistas a analizar la estructura y dinámica de los ecosistemas, cada especie se comporta de una manera similar, por lo que de introducir en la ecuación la variabilidad genética intra-específica, se complicarían los análisis en demasía, extrayendo escasa sustancia adicional que atesorara algún interés. Empero resulta que no es así, sino más bien todo lo contrario. La arrogancia humana suele jugarnos muy malas pasadas con vistas a entender la naturaleza. La variabilidad genética intra-especifica resulta desempeñar un papel fundamental en los ecosistemas. Y si uno lo piensa bien resulta ser de lo más trivial. En la indagación científica, poner el dedo en la llaga de muchas trivialidades pasadas por alto da lugar a conclusiones sumamente interesantes. ¿Se imaginan la capacidad de adaptación a eventos extremos e inesperados de una humanidad basada en individuos clónicos, física y mentalmente? Desde luego sería mucho menor que otra que atesorara una gran variabilidad de comportamientos. Sencillamente todo se reduce a tal asunto. Al igual que los estudios del microbioma humano ha constatado que cada individuo alberga comunidades bacterianas únicas por sus ensamblajes de especies, cada especie de la naturaleza también atesora el mismo comportamiento que, en última instancia, lo hace único entre sus congéneres (con la salvedad de los mecanismos clónicos que también acaecen en el mundo natural). La investigación que vamos a mostraros denuncia que, para una especie de árbol en concreto, cuanto más difieran los individuos en sus genomas tanto más lo hará la biodiversidad de las especies con las que interacciona o se encuentran “de algún modo” vinculadas con el.  De este modo, la variabilidad genética individual de una especie parece generar biodiversidad. Dicho de otro modo, cuanto mayor sea la variabilidad genética intra-específica de los individuos de una especie tanto mayor será también la biodiversidad otras asociadas al mismo. El estudio realizado en bosques tropicales da cuenta de especies epifititas, invertebrados aéreos e invertebrados edáficos (muchos de los cuales resultan ser ingenieros del suelo). Las repercusiones de tal hallazgo son múltiples, variadas y relevantes. Indiquemos también que tal investigación avala las tesis postuladas en este blog, y especialmente los post titulados  “Individuos y Ecosistemas o Individuos-Ecosistemas: la Ambigüedad de la Vida y la Importancia del Suelo” y “Una Naturaleza Fractal Anidada: Los Ecosistemas”.

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Bosque tropical de Belize. Fuente: tropical broadleaf evergreen forest: the rainforestroebuckclasses.com

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Gradientes Latitudinales de Biodiversidad y Las Bacterias del Suelo

En nuestro post “Las Bacterias del Suelo y sus Virus (Fagos): Estructuración de las Comunidades Microbianas del Suelo” comentamos que, conforme a algunos autores, la relación entre virus (fagos) y bacterias del suelo era muy estrecha a distancias muy, muy cortas (cm. o mm.). Hoy exponemos dos nuevos estudios que dicen demostrar como, en muchos sentidos, las comunidades microbianas del suelo no siguen los mismos patrones ecológicos que las de especies de mayor tamañoSus poblaciones, biodiversidad tipológica (de tipos), genética y filogenética, así como su variabilidad parecen ser semejantes a lo largo de todo el globo. Dicho de otro modo, tales ensamblajes microbianos no siguen los clásicos gradientes latitudinales de incremento de biodiversidad  desde los polos al ecuador. Del mismo modo, la composición de especies de estas biocenosis depende esencialmente de las características ambientales de su micro-hábitat, más que de la región o continente en donde habitan. De hecho, cada muestra de suelos parece mostrar un nuevo mundo. Pero veamos algunos aspectos adicionales que nos ayuden a arrojar algo de luz en este asunto. Sin embargo, adelantemos que bien pudiera ser que una de las razones fuera la aludida en nuestro post: “La Extraordinaria Genética de los Microorganismos del Suelo”. Finalmente, antes de empezar, señalar que he leido varios artículos precedentes cuyos autores alcanzaron los mismas conclusiones. Por tanto, este estudio no atesora originalidad en el sentido aludido.

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Microbiología del Suelo y Escalas de Resolución. Fuente AWI

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El Origen de los Bosques Tropicales Modernos

En el Límite K-T, es decir tras la extinción de los dinosaurios, comenzaron a constituirse rápidamente los bosques neotropicales, es decir semejantes a los actuales. Con anterioridad al impacto del probable meteorito que acabó con aquellos gigantescos animales, la estructura y composición de estas formaciones boscosas calido-húmedas fue muy distinta de la actual, según se desprende de los análisis polínicos. Sin embargo, tras la enorme catástrofe surgieron, a gran velocidad, formaciones arbóreas tropicales-húmedas semejantes a las actuales, tanto en lo que respecta a su composición florística, como a la estructura de vuelo y suelo. La primera evidencia que da cuenta de estos ecosistemas se remonta al Paleoceno. Sin embargo, al parecer, atesoraban menos biodiversidad que los actuales.

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Recreación de un Bosque tropical tras el límite K-T de 64 m. a. Fuente: Denver Museum of Nature and Science

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