La straordinaria capacità degli animali di evolversi rapidamente in risposta ai predatori è stata dimostrata tramite il sequenziamento genetico di una popolazione di pulci d’acqua in quasi due decenni.
In un nuovo studio, pubblicato su Nature Communications , scienziati delle Università di Birmingham nel Regno Unito, della Katholieke Universiteit Leuven in Belgio e del Leibniz Institute for Freshwater Ecology and Inland Fisheries (IGB), Berlino, sono stati in grado di identificare più di 300 geni che variano nel genoma della pulce d’acqua.
Questi geni, che rappresentano circa il 3% di tutti i geni sequenziati delle pulci d’acqua, sono alla base dei cambiamenti nei tratti comportamentali e della storia della vita che migliorano la sopravvivenza quando esposti ai predatori.
La rapidità della risposta evolutiva degli animali
Sorprendentemente, l’evoluzione in risposta alla pressione della predazione avviene nel giro di poche generazioni. È mediato dalla cosiddetta variazione genetica permanente – la quantità di diversità genetica ospitata da una data popolazione naturale. La ricerca porta alla ribalta della scienza l’importanza di sostenere la diversità genetica per supportare un rapido adattamento. Sottolinea inoltre che la riduzione della diversità genetica delle popolazioni naturali ha importanti conseguenze sulla loro capacità di adattarsi ai cambiamenti ambientali.
Il ricercatore capo, il dott. Anurag Chaturvedi, attualmente presso la School of Biosciences dell’Università di Birmingham ed ex studente di dottorato presso la KU Leuven, ha spiegato:
“Siamo stati in grado di quantificare la diversità genetica di una particolare popolazione di Daphnia per quasi due decenni e mostrare chiaramente quanto velocemente l’evoluzione è avvenuta in risposta alle pressioni ambientali. Questo tipo di ricerca sarà prezioso per comprendere i potenziali impatti dei futuri cambiamenti ambientali sulle popolazioni animali».
La pulce d’acqua, o Daphnia, è centrale nelle reti trofiche di laghi e stagni. Il suo ciclo di vita include una fase dormiente che può durare per diversi decenni. Risvegliando gli stadi dormienti attraverso la biologia della resurrezione ( o risveglio ), gli scienziati possono quantificare i cambiamenti genetici in diversi momenti del passato e osservare l’evoluzione come avviene in natura.
La tecnica dello studio
Nello studio, il team è stato in grado di far schiudere uova dormienti che durano due decenni e di sequenziare il genoma di 36 Daphnia risorte da uno stagno di piscicoltura. Durante i due decenni, la popolazione di Daphnia ha vissuto una transizione da nessuna predazione da pesce a predazione di pesci elevati e di nuovo a livelli più bassi di predazione. Il team è stato in grado di abbinare in modo univoco i cambiamenti nella pressione di predazione su Daphnia con i cambiamenti nel DNA nel tempo. In effetti, la ricerca è stata in grado di collegare cambiamenti specifici nell’ambiente di Daphnia con l’evoluzione che si verifica nei loro genomi.
Il team ha scoperto che la variazione del DNA richiesta per dare il via a un cambiamento evolutivo che si diffonde attraverso un’intera popolazione non richiedeva più di cinque Daphnia individuali “fondatrici” dall’insieme regionale delle popolazioni di Daphnia.
Questo risultato sorprendente suggerisce che specie animali come la Daphnia hanno un’elevata capacità di evoluzione adattativa grazie al fatto che la variazione genetica viene mantenuta a livello del paesaggio, una lezione importante per la biologia della conservazione.
Il ricercatore capo, il dott. Anurag Chaturvedi ha spiegato: “La nostra capacità di indagare sulle popolazioni che si evolvono nel corso dei decenni è inestimabile per le scoperte scientifiche fondamentali e applicate”.
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Riferimento: 14 luglio 2021, Nature Communications .
DOI: 10.1038/s41467-021-24581-z
