Para responder a la pregunta, examinamos cuatro especies del género de peces Bathygobius, dos de las cuales se encuentran en la costa atlántica y dos en el Pacífico. Sus diferencias probablemente se originaron debido a la separación de la base genética común original, tras el surgimiento del istmo de Panamá. Mediante el uso de experimentos de hibridación artificial y pruebas de cría en laboratorio, hemos demostrado que las especies en el mismo lado del Istmo están completamente separadas reproductivamente, por los mecanismos de discriminación conductual antes del apareamiento. Las especies alopátricas (transístmicas), aunque ahora morfológicamente diferentes, todavía no han desarrollado, después de 3 millones de años, el aislamiento reproductivo completo, y la hibridación en los acuarios se produce regularmente cuando no se les presenta opciones de pareja, o cuando hay un desequilibrio en la proporción de los sexos de especies alopátricas.

Actualmente estoy explorando la posibilidad de establecer una universidad de posgrado en el STRI, que entrenaría a estudiantes de todo el mundo y les permitiría pasar sus carreras completas de posgrado haciendo investigación en los trópicos. Cientos de estudiantes han completado su investigación de doctorado en STRI, pero generalmente se les exige regresar a sus instituciones académicas por lo menos por un año para finalizar sus estudios. Establecer una universidad de posgrado con base en los trópicos ayudaría de manera significativa a resolver el desequilibrio global entre las mejores universidades del mundo, el 94 por ciento de las cuales se encuentra en zonas templadas, y la biodiversidad de la Tierra, el 80 por ciento se encuentra en zonas tropicales.

Las abejas, como los microbios, viven en todas partes e interactúan como parásitos, comensales y mutualistas. Son 30,000 especies que viven principalmente en zonas templadas, sin miel, reina o castas, solitariamente, y hacen cosas asombrosas, como hacer posible la reproducción de aproximadamente la mitad de todas las plantas. Las abejas tienen relaciones profundas con bacterias, hongos y arqueas. En el trópico son mucho más propensas a ser sociales, producir miel, o estar alrededor de las flores, a pesar de que la abundancia de especies es mucho menor que en muchas zonas templadas.

Las grandes colonias de insectos necesitan almacenar alimento, materiales y proteínas para mantenerse. Su dispersión es importante. Sus defensas contra los enemigos deben estar bien coordinadas. Su necesidad de aprovechar al máximo las proteínas almacenadas, los carbohidratos, etc. implica el manejo de sus comunidades microbianas y su propagación a través de generaciones. La gente cree que el alimento de las abejas, incluyendo larvas, miel, polen o “pan de abeja” y propóleos (una mezcla resinosa hecha del material para la construcción de colmenas) tiene un valor medicinal. Sus componentes químicos, microbiológicos y botánicos están listos para una investigación más profunda, especialmente en los trópicos. La miel producida a partir de la vegetación nativa generalmente cuenta con alrededor de 50 especies de plantas, haciendo de la miel el producto natural de mayor biodiversidad.

Las poblaciones animales nunca son estables. Las mediciones de organismos vivos, como las abejas u otros polinizadores, son escasas y distantes entre sí, y a menudo no consideran acontecimientos "recientes" que son biológicamente importantes. Por ejemplo, las fuertes lluvias, el impacto humano o las sequías periódicas causadas por El Niño-Oscilación del Sur, que tienen una correlación positiva con los picos de floración y las poblaciones de abejas. Los nidos de abeja están en el suelo, en troncos muertos, en árboles vivos, en tierras cultivadas, en áreas urbanas o en bosques. No todas las abejas son iguales. Sus presiones parasitarias o por depredadores difieren, sus temporadas de reproducción son diversas. En el caso de las colonias de abeja, la reproducción de la colonia entera no es altamente predecible. Tenemos que esforzarnos más para llenar nuestras lagunas de conocimiento, a través de estudios comparativos.

La teoría de la competencia nunca profundizó mucho sobre los polinizadores. Sus interacciones están debidamente definidas en redes, en las que son facilitadores, competidores o mutualistas, simultáneamente. Es una pregunta para el cálculo integral, no para experimentos de campo a corto o mediano plazo (que es lo mejor que yo o los demás podemos hacer, por una serie de razones), o para responder con una simple matriz o red. Las abejas africanizadas estudiadas durante 17 años, antes y después de que invadieran Yucatán, nos dieron un punto de referencia. Ellas causaron la repartición de recursos, y luego una base diversificada de recursos, de la cual sus competidores se benefician. Esto ya no es Lotka-Volterra.

El desarrollo de las sociedades agrícolas, propiciado por la domesticación de plantas y animales, fue uno de los eventos más transformadores de la historia ecológica y humana. Los comienzos independientes de la agricultura se produjeron entre 12,000 y 10,000 años atrás en varias regiones del mundo, incluyendo el trópico americano, el suroeste asiático y China. La domesticación de las plantas era un proceso evolutivo en el que participaban tanto la selección natural como la humana, de características favorables para la cosecha y el consumo. Los cada vez mejores métodos analíticos para recuperar datos empíricos de sitios arqueológicos, junto con los avances en la investigación genética, genómica y experimental sobre los cultivos vivos y sus antepasados ​​silvestres están proporcionando nuevos conocimientos sobre la domesticación y la agricultura temprana, así como sus mecanismos (ver discusión bajo Líneas de investigación). Los estudiosos han debatido durante mucho tiempo sobre por qué los cazadores y recolectores se convirtieron en agricultores; una pregunta que también tendrá cada vez más respuestas. 

Algunos estudiosos destacados creyeron alguna vez que la vegetación y el paisaje del bosque neotropical habían sido poco alterados por las culturas precolombinas. Hoy en día se sabe que la modificación ambiental, a veces profunda, de muchos tipos (quema, eliminación de la vegetación, disminución de las presas preferidas a través de la sobreexplotación, construcción de terraplenes y caminos) tiene una historia profunda en los trópicos americanos. Sin embargo, algunas regiones siguen siendo poco estudiadas. Todavía no se sabe, por ejemplo, cuándo y cómo la presencia humana puede haber modificado los paisajes a lo largo de la vasta zona de bosques de terra firme (interfluvial) de la cuenca del Amazonas. Los análisis multi-proxy de los suelos terrestres y sedimentos de lagos (por ejemplo, polen, fitolitos y carbón vegetal) están mejorando, al mismo tiempo, nuestra resolución del cambio ambiental natural y humano en la Amazonia y en otros lugares, y ampliando los tipos de sitios en que ese tipo de evidencia se puede encontrar.

Los microfósiles vegetales, tales como fitolitos, granos de almidón y polen pueden ser utilizados para estudiar efectivamente la explotación de plantas y agricultura prehistóricas. En el Neotrópico, se pueden identificar muchos cultivos importantes como el maíz, las calabazas, la mandioca y el ñame. El material arqueológico, incluyendo herramientas de piedra, cerámicas, sedimentos y dientes humanos, ofrece un contexto sólido para el estudio de microfósiles. La investigación futura debería ampliar el número de taxones identificables y refinar las actuales; descubrir más acerca de los tipos de preparación y consumo de plantas que los microfósiles pueden revelar (por ejemplo, ¿hacer chicha?), y añadir a la comprensión de sus funciones, documentando el uso prehistórico de plantas en el Neotrópico y en otros lugares.

Generalmente, las especies surgen cuando el flujo genético es interrumpido por una barrera geológica u oceanográfica. Cuando las especies entran en contacto otra vez, no se mezclarán si han evolucionado diferencias que impiden la transferencia de genes. Ejemplos en los organismos marinos podrían ser la especialización en diferentes hábitats, la diferencia en los ciclos de desove, la incompatibilidad de los gametos o la disfunción del desarrollo de híbridos.

Nos enfocamos en los erizos de mar (organismos modelo para la biología del desarrollo), porque su fertilización externa simplifica en gran medida el número de factores que se deben tener en cuenta. Mis colegas y yo estudiamos la evolución del bindin, una molécula en el semen que es reconocida por el huevo, así como el EBR1 y la "proteína 350kD", dos moléculas en el huevo que interactúan con el bindin para efectuar la fertilización. En menor medida, también hemos trabajado con speract, una molécula liberada por el huevo para atraer el semen, así como su receptor en el semen.

Las especies son conjuntos de poblaciones aisladas reproductivamente de otras poblaciones, por lo que la especiación es la evolución de barreras para el intercambio genético. Estas barreras no necesitan ser interacciones moleculares de gametos. Un estudio a largo plazo de dos géneros de erizos de mar, cada uno con dos especies hermanas simpátricas en el Caribe, busca establecer si estas especies ocupan distintos hábitats, si se reproducen en diferentes momentos (y qué factores controlan su reproducción), si sus gametos son incompatibles o si sus híbridos tienen un desarrollo inestable (y qué genes son responsables de su inferioridad). 

Los científicos de STRI ofrecen información imparcial sobre ambientes tropicales, desde selvas tropicales hasta arrecifes de coral, para el bien público. Nuestra ciencia sirve a todos los sectores de la sociedad en los Estados Unidos, en Panamá, donde estamos ubicados, y en todo el trópico. Como una plataforma de investigación tropical de primer nivel, organizamos estudios a largo plazo a gran escala y convocamos a científicos de todo el mundo.

Como científico que dedicó su carrera a las instituciones públicas, creo que un servicio civil fuerte es la columna vertebral de una sociedad democrática. Los funcionarios públicos son los administradores de la información que sirve al bien público y garantizamos que el conocimiento y la capacidad institucional se conserven durante la transición política al más alto nivel del gobierno nacional.

En respuesta al aumento del carbono atmosférico y la temperatura, los bosques tropicales fosilizados más antiguos del mundo aumentaron su biomasa y diversidad de especies. El registro fósil muestra que las plantas modernas probablemente tienen la capacidad genética de adaptarse al cambio climático.

Una antigua interrogante que aún no tiene una respuesta certera. La respuesta, sin embargo, necesita el registro fósil.

La exploración de aguas subterráneas, petróleo, gas, carbón y muchos otros minerales requiere de buenas correlaciones estratigráficas y una comprensión de los ambientes deposicionales. Los fósiles son herramientas muy útiles para que los geólogos resuelvan estos problemas.

No todas las tierras se pueden proteger y conservar como parques nacionales. Sin embargo, tanto los propietarios de tierras rurales como los habitantes de las ciudades obtienen beneficios de la tierra. Aún así, con frecuencia las tierras no se manejan con un enfoque hacia la productividad a largo plazo; ya sea la clásica definición ecológica de la productividad en relación con el crecimiento de la vegetación y el ciclo del carbono, o de producción de servicios relacionados con el agua u otros servicios ecosistémicos. Para un propietario de tierras rurales, la productividad podría traducirse en rentabilidad. Estudiamos diferentes intervenciones activas y pasivas de reforestación, que ayudarán a restablecer los bosques en suelos pobres para satisfacer la interpretación de productividad de diferentes actores, incluyendo los compromisos inherentes al manejo de un objetivo sobre otro.

A gran escala, estudiamos cómo los bosques y otros usos del suelo producen servicios ecosistémicos. La Reforestación Inteligente  aprovecha este conocimiento para promover una mejor planificación del uso del suelo a lo largo de paisajes y cuencas hidrográficas, de modo que las áreas prioritarias de producción de servicios ecosistémicos sean administradas para su distribución eficiente a las personas que dependen de estos servicios. En una escala más localizada, La Reforestación Inteligente también comprende la selección informada de especies, para reforestar de una manera que optimice el objetivo de la administración. 

El efecto esponja se relaciona con la capacidad del bosque para regular el flujo de las corrientes de agua, ya sea mejorándolo durante la estación seca o mitigando las crecidas. El Proyecto Agua Salud ha encontrado evidencia de un efecto esponja, con consecuencias dramáticas durante eventos climáticos extremos.

Una predicción casi indiscutible acerca del cambio global es que experimentaremos eventos climáticos extremos con más frecuencia. Ya sea por casualidad o vinculado al cambio global, en sólo seis años hemos experimentado las tres tormentas más grandes de los últimos 50 años en la Cuenca del Canal de Panamá. Durante el El Niño de 2015-2016 experimentamos uno de los años más secos jamás registrados. En el Proyecto Agua Salud podemos aprovechar tanto los fenómenos meteorológicos extremos como el cambio de uso del suelo para observar el futuro del cambio global. Nuestra investigación sugiere que los bosques jugarán un papel clave en mitigar y adaptarnos al cambio global.

El mosaico óptimo de usos de la tierra es aquel que toma en consideración las diversas necesidades de las partes interesadas, para optimizar la producción y la prestación de servicios ecosistémicos. Este no debería solo tomar en cuenta la ganancia económica a corto plazo, sino más bien equilibrar la resiliencia ante eventos climáticos extremos y asegurar la conservación de la biodiversidad.

Guiar el camino hacia la restauración de los ecosistemas marinos requiere conocer los procesos naturales del reino marino y cómo estos han cambiado. Lo hacemos con monitoreo en tiempo real de hábitats marinos vulnerables y de poblaciones de especies. La combinación de análisis de escala y de datos espaciales disponible hoy en día podrían informar rápidamente la conservación y las políticas para detener la degradación y comenzar a restaurar los ecosistemas marinos.

Algunas orcas altamente migratorias están cambiando sus patrones de movimiento, rangos de distribución y el uso del hábitat. No sabemos si esto se debe al cambio climático o al colapso de las pesquerías y al surgimiento de nuevas fuentes de alimentos, como las crías de ballenas jorobadas, que han aumentado en número a medida que la población de ballenas se recupera. Una tendencia que hemos documentado con la fotografía es que las colas de las ballenas jorobadas han demostrado un aumento constante en las marcas de mordida asociadas con las orcas en las últimas décadas, lo que sugiere que las orcas pueden estar atacando en mayor medida a las crías de ballena como fuente de alimento. También estamos viendo reportes de posibles aumentos en los ataques de orcas contra los peces capturados por pescadores comerciales. Pero para llegar a estas preguntas necesitamos comenzar por entender su ecología del movimiento: ¿qué están comiendo, dónde se mueven, de dónde vienen, y qué están haciendo? Tenemos que trabajar en la genética y la morfología de las subespecies de orca (o de especies potencialmente separadas) y rastrear a las ballenas con tecnología de satélite.

Las aves marinas son superdepredadores y se enfrentan a la creciente competencia de los pescadores comerciales y el impacto del cambio climático en sus fuentes de alimentos. En el Pacífico Oriental Tropical, un episodio de El Niño puede exacerbar estos problemas y conducir a la mortalidad en masa y la migración masiva de grupos de aves. Para abordar estos temas, necesitamos entender la ecología básica y las historias de vida de estas aves. En las islas del Pacífico Oriental Tropical, estamos utilizando la tecnología de drones para medir la productividad de las colonias junto con etiquetas de rastreo por satélite para saber hasta dónde deben viajar para encontrar fuentes de alimentos.

Nuestras investigaciones preliminares sobre los hábitats de los arrecifes de coral muestran cambios dramáticos en el paisaje sonoro marino a medida que los arrecifes pasan de degradados a sanos. Los arrecifes más saludables tienen un sonido notablemente "mejor" que los degradados, que tienden a producir un sonido de lloriqueo sordo. También hemos desplegado tecnología de sonar para rastrear el comportamiento de manatíes en poblaciones amenazadas del Caribe. Además, estamos implementando herramientas para estudiar cómo el tráfico comercial de barcos afecta la comunicación y el comportamiento de las ballenas jorobadas.

Involucrar directamente a los encargados de formular políticas públicas es importante, ya que tener líneas de comunicación directa con las autoridades es fundamental para los tomadores de decisiones y las organizaciones no gubernamentales enfocadas hacia la conservación podrían no tener la capacidad de influir e informar las políticas por su cuenta. Nuestro papel como científicos es ofrecer asesoramiento técnico basado en nuestra investigación científica y abogar por la importancia que tiene la investigación para crear una política de conservación exitosa.

La gran diversidad de organismos en los trópicos nos da la posibilidad de elegir especies particularmente apropiadas para responder a las preguntas sobre cómo evoluciona el comportamiento. Por ejemplo, las pequeñas arañas araneomorfas, que son capaces de tejer redes complejas, nos enseñan acerca de las relaciones a escala del cuerpo-cerebro. La diversidad de avispas parásitas, que manipulan el comportamiento de sus arañas huéspedes para aumentar la supervivencia de sus pupas, hace posible rastrear la evolución de las habilidades de las avispas para manipular a sus huéspedes, así como obtener información sobre cómo se organizan las capacidades de comportamiento entre las arañas.

La actividad eléctrica de los nervios y los sistemas nerviosos es intrínsecamente imprecisa. Una posible fuente de nuevos rasgos de comportamiento son estas imprecisiones. Cuanto más crucial sea el comportamiento, más fuertemente intercederá la selección natural para corregir las desviaciones generadas por esa imprecisión. Pruebas de la importancia de estas ideas para la evolución del comportamiento incluyen mediciones de las tasas de error en la construcción de telarañas, así como el ritmo de evolución en los comportamientos de construcción en grupos en los que la importancia selectiva del rendimiento preciso varía.

La hipótesis de que los genitales divergen rápidamente debido a las preferencias crípticas de las hembras predice que muchas estructuras específicas de los genitales masculinos sirven para estimular a la hembra durante la copulación. Esta predicción se puede probar de varias maneras: identificando movimientos mecánicamente superfluos de tales estructuras durante la copulación; comprobando la existencia de receptores femeninos especializados en las zonas en contacto con dichas estructuras durante la copulación; bloqueando o inactivando tales receptores femeninos; o eliminando o inactivando las estructuras masculinas.

Las comparaciones entre especies de arañas relacionadas sugieren que se han añadido, reducido y mezclado de varias maneras los módulos de comportamiento durante la evolución. La elicitación selectiva (y la represión) de ciertos módulos de comportamiento de las arañas, por las avispas ichneumonidas parásitas, también favorece esta visión. El conocimiento detallado del comportamiento probable de algunas formas ancestrales permite comprobar la predicción de que tal división en unidades semi-independientes facilitó el cambio evolutivo, al permitir la mezcla en los linajes de arañas descendientes de las araneomorfas.

Los cerebros de animales que evolucionaron en cuerpos pequeños tienen menos neuronas y menos conexiones entre ellas; ajustado para el tamaño del cuerpo, sus cerebros son más grandes que los de sus parientes más grandes. Se podría esperar que las especies miniaturizadas fueran inferiores en su comportamiento; sin embargo, varios aspectos del comportamiento de un grupo, las pequeñas arañas araneomorfas, no fueron más simples, lentos o imprecisos que los de sus parientes más grandes. El tejido nervioso es relativamente costoso de mantener, por lo que los cerebros relativamente grandes de las pequeñas arañas son probablemente costosos energéticamente, con varias consecuencias ecológicas esperadas. Todavía no se han hecho pruebas minuciosas de las consecuencias conductuales de la miniaturización en otros grupos.

Comprender cómo el medio ambiente limita la distribución de las especies de árboles e influye en el crecimiento y las tasas de mortalidad es fundamental para predecir cómo el cambio global afectará a los bosques tropicales.