Pablo Sabat, explicando patrones ecológicos desde la fisiología

La pregunta central en la carrera científica de Pablo Sabat Kirkwood ha sido conocer cómo funcionan los animales utilizando el estudio de la fisiología, en un intento por entender las conductas y patrones ecológicos de los vertebrados. Lidera el Laboratorio de Ecofisiología Animal en la Universidad de Chile, trabajando en conjunto con sus estudiantes y colaborando con la comunidad de ecofisiólogos en todo Chile y el extranjero.

Cartagena, Región de Valparaíso. Las quebradas de fácil acceso donde niños y niñas pasaban el día jugando y explorando son los recuerdos más tempranos de Pablo Sabat Kirkwood. Recuerdos de una vida dedicada al estudio de los animales. Ecofisiólogo de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile e investigador CAPES de su línea 3, Sabat rememora “esas quebradas fantásticas cuando uno salía a descubrir el mundo con los primos, buscando renacuajos y sapos. Llevábamos culebras o lagartos a la casa”. Para el académico, fue allí cuando empezó el cariño y el amor por los animales: “no es que yo tuviera una vocación inicial por ser zoólogo, me gustaban los animales, como a todos los niños”.

Sabat es hijo de Julieta Kirkwood, socióloga, cientista política y una de las refundadoras del feminismo en el Chile de los años 80. “En mi casa se hablaba mucho de política y también de investigación, fue muy gratificante para mi esa vida, escuchar a mucha gente que pasaba por ahí. Eran largas y entretenidas tertulias. Fue curioso que en la familia haya salido un biólogo” comenta.

Pablo Sabat estudió licenciatura en biología en la Universidad de Chile, con un paréntesis de un año y medio en la Universidad Complutense en Madrid, desde donde retornó para completar su carrera y continuar con un Magister y un Doctorado en la U. de Chile. Allí, se especializó en ecofisiología, guiado por su tutor, el subdirector CAPES Francisco Bozinovic. Entre sus primeras labores, estuvo el integrar el Centro de Estudios Avanzados en Ecología y Biodiversidad (CASEB) proyecto que más tarde se convertiría en CAPES.

Las Yacas: fisiología vs. ecología

La primera investigación de Sabat fue en la yaca, un marsupial chileno “que en ese entonces se llamaba Marmosa elegans, y que ahora se llama Thylamys elegans”. Sus primeras aproximaciones al estudio de este animal fue mediante la utilización de un nuevo protocolo para la medición de actividad enzimática digestiva, traído Francisco Bozinovic desde Estados Unidos. “Se nos ocurrió hacer un estudio en este marsupial, porque en general los animales tienen capacidades fisiológicas que se ajustan a las cargas naturales de los sistemas, la fisiología va muy a la par de la ecología de los organismos y en el caso de la fisiología digestiva, existían algunos estudios en que había un match entre la presencia o ausencia de ciertas enzimas, y la capacidad de digerir ciertos nutrientes”, resume.

Según el investigador, la marmosa o yaca es un animal constantemente insectívoro, al contrario de lo que ocurre con otros animales, que cambian de dieta según la estación. “De ahí que nos hiciéramos la pregunta de si había alguna restricción fisiológica para digerir componentes de la fruta o de granos, lo que la obligaba a ser insectívora. Y nos dimos cuenta que no, que tenía toda la batería enzimática y que podía digerir prácticamente todo lo que pudiera encontrar en la naturaleza, por lo que en este caso la fisiología no es suficiente para explicar la ecología”, indica el especialista.

Sabat y su equipo se dieron cuenta que hay muchos otros factores que inciden en la conducta de los animales, pues ésta a veces cambia de manera más rápida que la fisiología. Esto los motivó a estudiar las restricciones en la dieta y cuáles eran los factores que podían modular esta relación fisiología-ecología en otros vertebrados.

La pregunta antes que el modelo animal

“Lo interesante en biología son las preguntas y los mecanismos que existen para explicar ciertos patrones ecológicos” explica. “Un Premio Nobel, August Krogh, planteaba que siempre habrá un modelo ideal en la naturaleza para estudiar cierto tipo de preguntas de fisiología”, y agrega que la pregunta determina en gran medida cuál es el modelo animal a utilizar, como en el ejemplo de la yaca, seleccionada por lo especializada de su dieta. Desde el punto de vista científico, que era ideal para analizar si su fisiología digestiva presentaba restricciones.

Hace unos 10 años que Pablo trabaja con aves empleando una técnica conocida como de isótopos estables, útil para estudiar la ecología de los animales, y que, en términos simples, mide la proporción de cada uno de los isótopos —átomos no radioactivos de un determinado elemento químico presentes en todos los organismos—, y a través de su variación, determina las características ecológicas a las que están sometidos los animales y su lugar en la cadena trófica, la altitud y el ambiente en el que viven, entre otras dimensiones. Es una huella dactilar genética, pero en este caso, una “huella ecológica”.

Los “pajaritos”

“Ahora creo que estoy en el proyecto más interesante y desafiante desde el punto de vista técnico y biológico, pues estamos estudiando los componentes del presupuesto hídrico de un animal” nos detalla Pablo sobre sus últimas investigaciones. “El agua metabólica se obtiene cuando se quema la glucosa y se produce agua y CO2. El agua que se obtiene del metabolismo es un componente costoso, porque necesita tasas metabólicas más altas, entonces hay un compromiso entre ganar agua pero gastar energía”, indica, “por lo que un animal pequeño, como los cinclodes (las aves que uno comúnmente identifica como “pajaritos”), gastan mucha energía por unidad de masa o volumen al ser más dependientes del agua metabólica.

Actualmente, el grupo de trabajo del académico está realizando un experimento natural con churretes (Cinclodes), un género de aves con al menos dos especies que habitan desde Taltal, en el desierto de Atacama, hasta Valdivia. “Lo que estamos viendo es el presupuesto hídrico de estas aves que viven tanto en el desierto como en zonas más lluviosas, pero siempre en la costa, que es muy desafiante en términos fisiológicos porque el agua que tienen para beber es salada, y estas aves en particular son aves terrestres que han invadido secundariamente el ambiente costero”, detalla Sabat.

Los científicos han encontrado que algunas de estas aves pueden consumir agua de mar, lo que sería un descubrimiento único, debido a que las aves terrestres, como los parientes del chincol, la diuca, o los zorzales, son exclusivamente dependientes del agua fresca. Pese a ello, el churrete costero sería capaz de superar su aparente restricción fisiológica. “Las aves tienen riñones muy poco eficientes, no como los mamíferos”, revela el investigador, quien junto a su equipo acaba de enviar a publicación avances en este trabajo.

Los churretes son aves marinas distribuidas en todo Chile, que utilizan agua metabólica para enfrentar la “desertificación”. Crédito dibujo: Juan Carlos Sánchez-Hernández.

Plasticidad fenotípica de chincoles

Siempre se había pensado que la plasticidad fenotípica, que es la capacidad de los organismos de modificar su fenotipo de acuerdo a las condiciones ambientales, en gran medida estaba asociada a la variabilidad ambiental, y se pensaba que especies que habitaban rangos geográficos amplios debían ser más plásticas y viceversa. “Nosotros sometimos a prueba esta hipótesis y estudiamos tres poblaciones de chincoles en Copiapó, Santiago y Valdivia” relata Sabat, “en ambientes que variaban en el promedio del recurso alimentario y en la pluviosidad, que en definitiva afecta su presupuesto hídrico”.

Sorpresivamente, los investigadores encontraron lo contrario a lo que por entonces se creía, esto es, que los ambientes desérticos debían ejercer una presión selectiva tal que haría aumentar la plasticidad en los animales. Aplicando un índice de variabilidad climática, observaron que los animales del desierto eran absolutamente rígidos, mientras que los ejemplares de ciudades como Santiago o Valdivia si eran capaces de cambiar. “Ese fue un trabajo que nos gratificó mucho. Es un estudio redondito, no muy pretencioso, pero que llevó una cantidad de trabajo enorme de parte de Grisel Cavieres. Fue una tesis de magister que fácilmente podría haber sido una tesis de doctorado”, manifiesta con orgullo el profesor.

Tecnologías mínimamente invasivas

Sabat también nos habló de cómo hoy los avances tecnológicos permiten hacer ciencia y fisiología con una mínima invasión. “Ahora se necesitan muestras muy pequeñas, un trocito de uña o una gota de sangre para obtener la “foto fisiológica” de un espécimen” explica. En cuanto a la manipulación de animales, por ejemplo para medir el metabolismo, ésta se puede realizar en terreno, con un dispositivo especial llamado “respirómetro portátil” que después de usarse, permite la liberación del animal. “Antes, para medir metabolismo, tenías que ir a una sala gigante, llena de tanques de gases y de bombas que hacían ruido y había que traer los animales a Santiago, no había alternativa”, recuerda Sabat.

Lamentablemente, el Laboratorio de Ecofisiología Animal de la Facultad de Ciencias de la U. de Chile ha estado cerrado la mayor parte del 2020 y 2021 debido a la pandemia, lo que ha dificultado mucho la organización de los trabajos. Apenas hace unos meses, cuando las restricciones fueron levantadas temporalmente, lograron reunirse para planificar salidas a terreno, tomar muestras y enviarlas a analizar. Para su gusto, las reuniones por Zoom son poco productivas, y extraña la discusión in situ, con los colegas y estudiantes.

 “En ciencia he tenido la suerte de siempre trabajar con amigos. Se establece una dinámica bien interesante, sin obligaciones, en nuestro ámbito se da muy fácil conversar, inventar cosas y estamos siempre interactuando, a veces en proyectos en conjunto, otras no. Los límites institucionales no existen, los logros son de la disciplina, nos ponemos contentos cuando a un ecofisiólogo le va bien, en Chile o afuera, es parte de la escuela que se originó a partir del profesor Mario Rosenmann y que ha continuado con Francisco Bozinovic. Uno claramente es beneficiado porque tiene la suerte de hacer las cosas que le gustan y contribuir al avance de la ecofisiología”, finaliza Sabat.

Texto: Comunicaciones CAPES