Due specie di lumache marine, Littorina saxatilis, adattate ad ambienti diversi. L’ecotipo del granchio (a sinistra) è più grande e diffidente nei confronti dei predatori. L’ecotipo dell’onda (a destra) è più piccolo e ha un comportamento audace. © David Carmelitano
Klosterneuburg, Austria — In genere, gli scienziati ritengono che siano necessari innumerevoli secoli affinché l’evoluzione possa apportare cambiamenti importanti in qualsiasi specie. Tuttavia, un nuovo studio ha visto questo straordinario processo svolgersi in un batter d’occhio.
Un team di ricercatori dell’Istituto di scienza e tecnologia dell’Austria (ISTA) e dell’Università Nord della Norvegia ha osservato che le lumache di mare si evolvono per assomigliare molto ai loro antenati in soli 30 anni, una frazione del tempo in termini evolutivi.
La storia inizia nel 1988, quando una fioritura di alghe tossiche spazzò via le popolazioni di lumache di mare da piccoli affioramenti rocciosi, noti come skerries, nell’arcipelago di Köster vicino al confine svedese-norvegese. Anche se a molti questo disastro ambientale può sembrare insignificante, per l’ecologa marina Kirsten Johansson dell’Università di Göteborg ha rappresentato un’opportunità unica per studiare l’evoluzione in azione.
Quattro anni dopo la fioritura delle alghe, nel 1992, Johansson decise di reintrodurre le lumache in uno di questi pascoli ormai vuoti. Ed ecco la svolta: invece di riportare indietro lo stesso tipo di lumache che vivevano lì prima, hanno introdotto un gruppo completamente diverso dello stesso tipo, Litorina sassatilis.
Queste lumache di mare, che si trovano comunemente lungo le coste dell’Oceano Atlantico settentrionale, hanno sviluppato tratti diversi per adattarsi ai loro ambienti specifici. Le due specie principali sono conosciute come “lumache d’onda” e “lumache di granchio”. Lumache d’ondaOriginariamente abitavano rocce rocciose, erano piccoli con gusci sottili, grandi prese d’aria arrotondate e un comportamento audace: adattamenti che li aiutavano a sopravvivere in ambienti battuti dalle onde. Lumache di granchioD’altra parte, sono più grandi, hanno gusci più spessi, aperture più piccole e un comportamento più cauto, caratteristiche che li proteggono dai predatori di granchi nelle acque più calme.
L’esperimento di Johansson prevedeva l’introduzione di lumache granchio in un’area sciistica che in precedenza ospitava le lumache delle onde. La domanda era: come potevano queste lumache granchio adattarsi al loro nuovo ambiente esposto alle onde?
I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Progresso della scienza È stato a dir poco sorprendente. Nel giro di poche generazioni – le lumache si riproducono una o due volte l’anno – gli scienziati iniziarono a vedere prove di adattamento. Nel corso di 30 anni, le lumache granchio coltivate si sono evolute per assomigliare alle lumache delle onde che abitavano la roccia prima che fiorissero le alghe.
“Nel corso di 30 anni di sperimentazione, siamo stati in grado di prevedere con precisione come appariranno le lumache e quali regioni genetiche saranno coinvolte. La trasformazione è stata rapida e drammatica”, afferma Diego Garcia Castillo, uno studente laureato dell’ISTA uno degli autori principali dello studio. Comunicato stampa.
Ciò che rende questo studio particolarmente affascinante è che le lumache non hanno sviluppato questi nuovi tratti da zero. Invece, hanno approfittato della diversità genetica che era già presente nella loro popolazione, anche se a livelli bassi. Questa diversità genetica esistente, combinata con il potenziale flusso genetico proveniente dalle vicine popolazioni di lumache d’onda, ha consentito un rapido adattamento al nuovo ambiente.
Le implicazioni di questo studio si estendono oltre il mondo delle lumache. In un’era di rapidi cambiamenti ambientali, capire come le specie si adattano rapidamente è fondamentale.
“Questo lavoro ci permette di dare uno sguardo più da vicino all’evoluzione ricorrente e di prevedere come una popolazione potrebbe essere in grado di sviluppare tratti che si sono evoluti separatamente in passato in condizioni simili”, spiega Garcia-Castillo.
Anya-Marie Westram, ricercatrice della Nord University e coautrice dello studio, sottolinea l’importanza della diversità genetica nell’adattamento.
“Non tutte le specie hanno accesso a grandi pool genetici e lo sviluppo di nuovi tratti da zero è molto lento. L’adattamento è molto complesso e anche il nostro pianeta sta affrontando cambiamenti complessi con periodi di eventi meteorologici estremi, rapidi cambiamenti climatici e inquinamento”, afferma. Westram. E nuovi parassiti.” “Questa ricerca può aiutare a convincere le persone a proteggere una serie di habitat naturali in modo che le specie non perdano la loro diversità genetica.”
Mentre il nostro pianeta si trova ad affrontare cambiamenti complessi, tra cui eventi meteorologici estremi, cambiamenti climatici, inquinamento e nuovi parassiti, la capacità delle specie di adattarsi rapidamente potrebbe essere la chiave per la loro sopravvivenza. Questo studio fornisce uno sguardo su come funziona l’evoluzione su scale temporali relativamente brevi, offrendo speranza alle specie che affrontano rapidi cambiamenti ambientali.
Oggi il numero di lumache rinvenute sui pendii sperimentali è salito a circa 1.000, a dimostrazione della loro notevole capacità di adattamento e di prosperare in nuove condizioni. Mentre continuiamo ad affrontare sfide ambientali su scala globale, le lezioni apprese da queste piccole lumache marine potrebbero essere preziose per comprendere e forse prevedere come le specie risponderanno al nostro mondo in cambiamento.
Riepilogo dell’articolo
metodologia
In questo studio, i ricercatori volevano sapere se potevano prevedere come si sarebbe formato un gruppo di lumache di mare. Litorina sassatilissi adatterà al nuovo ambiente. Per fare ciò, hanno spostato le lumache da un habitat dominato dai predatori di granchi a un luogo dove forti onde modellano l’ambiente. Ciò è accaduto sulla costa svedese, dove una piccola isola rocciosa fungeva da sito di prova. Le lumache sono state osservate per oltre 30 anni per monitorare come sono cambiati i loro tratti fisici (come la dimensione e la forma del guscio) e la composizione genetica.
Lo studio si è concentrato sulla possibilità che i cambiamenti nei tratti e nei geni del guscio corrispondano a ciò che i ricercatori hanno già osservato nelle lumache che si sono adattate naturalmente ad ambienti diversi altrove. Hanno previsto i cambiamenti nei tratti fisici, la frequenza di tratti genetici specifici e le disposizioni cromosomiche nel tempo.
Risultati chiave
I ricercatori hanno osservato cambiamenti drammatici nelle lumache trapiantate in habitat dominati dalle onde. Nel corso del tempo, le lumache iniziarono ad assomigliare sempre più ai residenti locali che si sono evoluti naturalmente in ambienti con onde pesanti. Ad esempio, i loro gusci sono diventati più sottili, con forme e motivi diversi rispetto ai gusci più spessi e protettivi delle lumache che si trovano nell’habitat dei granchi.
Anche a livello genetico molti dei cambiamenti previsti dai ricercatori si sono avverati. I geni associati alla sopravvivenza in un ambiente ricco di surf stanno diventando sempre più comuni. Nel complesso, le lumache si sono adattate rapidamente e nel giro di pochi anni sembravano e si comportavano più come lumache che si adattano alle onde.
Limitazioni dello studio
Innanzitutto, lo studio è stato condotto in un ambiente molto specifico, il che significa che i risultati potrebbero non essere applicabili a tutti i tipi di cambiamenti ambientali. Le onde e i granchi rappresentano solo una serie di stress naturali e altri fattori come i cambiamenti di temperatura o l’inquinamento possono influenzare le lumache in modo diverso.
Lo studio si è concentrato anche su un tipo specifico di lumaca e potrebbe non essere applicabile ad altri organismi. Infine, poiché i ricercatori hanno dovuto fare affidamento su campionamenti occasionali per oltre 30 anni, potrebbero esserci state lacune nei dati che non hanno catturato tutti i dettagli più fini di come stavano cambiando le lumache.
Discussione e spunti
L’idea principale di questo studio è che possiamo prevedere come le popolazioni si adatteranno ai cambiamenti ambientali in base a ciò che sappiamo sulla loro diversità genetica e su come si sono adattate altrove. Le lumache in questo esperimento si sono adattate rapidamente, dimostrando che le specie con diversità genetica esistente possono sopravvivere a rapidi cambiamenti ambientali.
Si tratta di una scoperta importante nel contesto del cambiamento climatico e di altre trasformazioni ambientali causate dall’uomo. Tuttavia, lo studio evidenzia anche che questo tipo di prevedibilità potrebbe non valere in tutte le situazioni, soprattutto quando i cambiamenti ambientali sono completamente nuovi o estremi.
Finanziamenti e informazioni
Questo progetto ha ricevuto sostegno da varie fonti, tra cui il Consiglio norvegese della ricerca, il Consiglio svedese della ricerca, il Consiglio europeo della ricerca, il Fondo austriaco per la scienza e la Fondazione portoghese per la scienza e la tecnologia. La ricerca è stata condotta su animali in Svezia, seguendo rigide norme per il trattamento degli animali negli studi scientifici. I ricercatori non hanno dichiarato conflitti di interesse significativi.
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