A 30 anni dalla reintroduzione nel suo habitat, una lumaca marina getta luce sull’evoluzione

Roma – Un esperimento della durata di trent’anni, che ha visto la reintroduzione delle lumache L. saxatilis nel loro habitat perduto ha permesso di prevedere e testimoniare l’evoluzione della specie ora in corso. Lo studio, descritto su Science Advances, è frutto della collaborazione internazionale tra i ricercatori dell’Istituto di Scienza e Tecnologia Austriaco, ISTA, della Nord University, in Norvegia, dell’Università di Göteborg, in Svezia, e dell’Università di Sheffield, nel Regno Unito. Tutto ha inizio nel 1988, quando l’arcipelago di Koster, un gruppo di isole al largo della costa occidentale svedese vicino al confine con la Norvegia, viene colpito da una fioritura particolarmente densa di alghe tossiche, che spazza via le popolazioni di lumache marine. In precedenza, le isole e i loro piccoli scogli intertidali, isolotti rocciosi, ospitavano popolazioni dense e diversificate di lumache marine della specie Littorina saxatilis. Mentre le popolazioni di lumache delle isole più grandi, alcune delle quali sono state ridotte a meno dell’1%, sono state ripristinate nel giro di due o quattro anni, alcuni isolotti non sono riusciti a riprendersi da questo duro colpo. L’ecologista marina, Kerstin Johannesson, dell’Università di Göteborg, in Svezia, vide un’opportunità unica. Nel 1992, ha reintrodotto le lumache L. saxatilis nel loro habitat perduto, dando inizio a un esperimento che avrebbe avuto implicazioni di vasta portata più di trent’anni anni dopo. L. saxatilis è una specie comune di lumaca marina presente sulle coste dell’Atlantico settentrionale, dove le diverse popolazioni hanno evoluto tratti adattati ai loro ambienti. Questi tratti includono le dimensioni, la forma della conchiglia, il colore del guscio e il comportamento. Le differenze tra questi tratti sono particolarmente evidenti tra i cosiddetti ecotipi, Granchio e Onda. Queste lumache si sono evolute ripetutamente in luoghi diversi, in ambienti esposti alla predazione dei granchi o su rocce esposte alle onde, lontano dai granchi. Le lumache delle onde sono tipicamente piccole, hanno una conchiglia sottile con colori e disegni specifici, un’apertura ampia e arrotondata e un comportamento audace. Le lumache granchio, invece, sono molto più grandi, hanno conchiglie più spesse senza disegni e un’apertura più piccola e allungata. Le lumache granchio si comportano anche in modo più cauto nel loro ambiente dominato dai predatori. L’arcipelago svedese di Koster ospita questi due diversi tipi di lumaca L. saxatilis, spesso vicini tra loro sulla stessa isola o separati solo da poche centinaia di metri di mare. Prima della fioritura algale tossica del 1988, le chiocciole Onda abitavano gli scogli, mentre le coste vicine ospitavano sia le chiocciole Granchio che quelle Onda. Questa stretta vicinanza spaziale si sarebbe rivelata fondamentale. Vedendo che la popolazione di lumache Onda dei bacini era stata completamente spazzata via a causa delle alghe tossiche, nel 1992 Johannesson decise di reintrodurre le lumache in uno di questi bacini, ma dell’ecotipo Granchio. Con una o due generazioni all’anno, si aspettava giustamente che le lumache Granchio si adattassero al nuovo ambiente sotto gli occhi degli scienziati. “I nostri colleghi hanno visto le prove dell’adattamento delle lumache già nel primo decennio dell’esperimento”, ha affermato Diego Garcia Castillo, studente laureato nel gruppo Barton dell’ISTA e uno degli autori a capo dello studio. “Nel corso dei trent’anni dell’esperimento, siamo stati in grado di prevedere con certezza l’aspetto delle lumache e le regioni genetiche coinvolte”, ha continuato Castillo. “La trasformazione è stata rapida”, ha detto Castillo. Tuttavia, le lumache non si sono evolute completamente da zero. “Una parte della diversità genetica era già disponibile nella popolazione iniziale del granchio, ma con una bassa prevalenza, questo perché la specie aveva sperimentato condizioni simili nel recente passato”, ha spiegato Anja Marie Westram, ex postdoc presso l’ISTA e attualmente ricercatrice presso la Nord University. “L’accesso delle lumache a un ampio pool genetico ha guidato questa rapida evoluzione” ha proseguito Westram. Il team ha di ricerca ha esaminato tre aspetti nel corso degli anni dell’esperimento: il fenotipo delle lumache, la variabilità tra i singoli geni e i cambiamenti genetici più ampi che interessano intere regioni dei cromosomi, chiamati “inversioni cromosomiche”. Nelle prime generazioni, i ricercatori hanno assistito a un interessante fenomeno chiamato “plasticità fenotipica”: Subito dopo il trasferimento, le lumache hanno modificato la loro forma per adattarsi al nuovo ambiente. Ma, la popolazione ha iniziato rapidamente a cambiare anche dal punto di vista genetico. I ricercatori sono riusciti a prevedere l’entità e la direzione dei cambiamenti genetici, soprattutto per quanto riguarda le inversioni cromosomiche. Gli scienziati hanno dimostrato che la rapida trasformazione delle lumache era probabilmente dovuta a due processi complementari: una rapida selezione di tratti già presenti a bassa frequenza nella popolazione di lumache Granchio trapiantata e un flusso genico dalle vicine lumache Onda che avrebbero potuto semplicemente fare una zattera di oltre 160 metri per raggiungere lo skerry. In teoria, gli scienziati sanno che una specie con una variazione genetica sufficientemente elevata può adattarsi più rapidamente ai cambiamenti. Tuttavia, pochi studi hanno cercato di sperimentare l’evoluzione nel tempo in natura. “Questo lavoro ci permette di osservare più da vicino l’evoluzione ripetuta e di prevedere come una popolazione potrebbe sviluppare tratti che si sono evoluti separatamente in passato in condizioni simili”, ha evidenziato Castillo. La squadra di ricerca vuole ora capire come le specie possano adattarsi alle sfide ambientali moderne, come l’inquinamento e i cambiamenti climatici. “Non tutte le specie hanno accesso a grandi pool genetici e l’evoluzione di nuovi tratti da zero è noiosamente lenta”, ha dichiarato Westram. “L’adattamento è molto complesso e anche il nostro pianeta sta affrontando cambiamenti complessi, con episodi di eventi meteorologici estremi, cambiamenti climatici in rapida evoluzione, inquinamento e nuovi parassiti”, ha aggiunto Westram. L’autrice spera che questo lavoro dia impulso a ulteriori ricerche sul mantenimento di specie con un corredo genetico ampio e diversificato. “Forse questa ricerca aiuterà a convincere le persone a proteggere una serie di habitat naturali in modo che le specie non perdano la loro variazione genetica”, ha concluso Westram. Oggi, le lumache che Johannesson ha portato allo Skerry nel 1992 hanno raggiunto una popolazione fiorente di circa 1.000 individui. (30Science.com)