Gli ornitorinchi e la loro storia evolutiva

La recente storia evolutiva dell’ornitorinco è stata ricostruita grazie al sequenziamento del genoma di numerosi individui

L’ornitorinco (Ornithorhynchus anatinus) è un mammifero oviparo che, insieme agli echidna (una specie del genere Tachyglossus e tre specie del genere Zaglossus), occupa un posto unico nell’albero genealogico dei mammiferi. Il sequenziamento del suo genoma, portato a termine circa 10 anni fa (Pikaia ne ha parlato qui), ha rivelato il suo particolare corredo genetico e la sua divergenza dal resto dei mammiferi, avvenuta circa 160 milioni di anni fa. Recentemente, è stato sequenziato il genoma di 57 ornitorinchi del Queensland, del New South Wales e della Tasmania, fornendo ulteriori e preziose informazioni al fine di comprendere la sua storia ecologica e demografica.

Lo studio del sequenziamento dell’intero genoma su scala popolazionistica, pubblicato su Molecular Biology and Evolution, è uno dei più grandi studi di questo tipo su mammiferi non umani e il primo in assoluto per un mammifero non placentato. Lo studio ha il merito di aver fornito nuove informazioni sulla struttura della popolazione e sui livelli di diversità in questa specie, nonché sulle relazioni esistenti tra le diverse popolazioni.

“Abbiamo scoperto che più della metà dei nostri campioni aveva un parente di almeno terzo grado tra gli altri individui campionati dallo stesso fiume. Inoltre, c’erano 26 coppie di parenti di secondo o terzo grado, in tutti i casi provenienti dallo stesso fiume o torrente, o da vie d’acqua strettamente collegate, che coinvolgono 28 dei nostri 57 campioni”, riferisce l’autore dello studio, il Dr. Peter Donnelly del Wellcome Center for Human Genetics e del Dipartimento di Statistica dell’Università di Oxford, Regno Unito.

Il dottor Donnelly e colleghi sono stati in grado di stimare le forze evolutive coinvolte, compresi i tassi di mutazione, la prima stima in un mammifero non placentato, i tempi di divergenza e le dimensioni della popolazione degli ornitorinchi nel corso della sua storia. “Abbiamo scoperto che era a metà strada per i mammiferi, più basso degli umani e degli scimpanzé, ma più alto rispetto a quello di topi allevati in laboratorio”.

Le osservazioni degli scienziati sono oltretutto coerenti col fatto che i tassi di mutazione nei mammiferi sono negativamente correlati con la massa corporea e il tempo di generazione.

Lo studio ha anche stimato che la popolazione di ornitorinchi probabilmente ha condiviso un antenato comune quasi un milione di anni fa. Tre erano i gruppi ancestrali: quelli provenienti dalla Tasmania (un’isola a sud dell’Australia che si separò dalla terraferma circa 12000 anni fa), quelli dal nord del Queensland (nell’estremo nord) e quelli che provengono dal Queensland centrale e dall’area settentrionale del New South Wales (la regione in cui si trova Sydney). Gli individui provenienti dal Queensland centrale probabilmente condividevano un antenato comune con le popolazioni del New South Wales risalente a circa 300.000 anni fa.

“È interessante notare che i tempi di divergenza che abbiamo stimato precedono le prime testimonianze fossili di ornitorinco”, sostiene il Dr. Donnelly. Questa scoperta non contraddice necessariamente le prove fossili ma suggerisce che l’ornitorinco moderno si estenda al Pliocene medio-alto. Questo potrebbe essere d’altronde coerente con il fatto che si sia originato a partire dalla specie di ornitorinco gigante, Obdurodon tharalkooschild (Pikaia ne ha parlato qui).

Il team ha inoltre identificato tracce di precedenti colli di bottiglia delle popolazioni ancestrali, in particolare nel Queensland del nord circa 10.000 anni fa, e ha identificato popolazioni moderne (specialmente vicino al fiume Carnarvon) che sarebbero state aiutate dagli sforzi di conservazione. Il collo di bottiglia del Queensland probabilmente riflette l’isolamento storico e attuale e la scarsità di habitat adatti per questa specie in questa area. Questa zona calda e secca è attualmente climaticamente inadatta agli ornitorinchi e ha a lungo ostacolato lo scambio genetico.


Riferimenti:
Hilary C. Martin et al. Insights into Platypus Population Structure and History from Whole-Genome Sequencing. Molecular Biology and Evolution, published online March 20, 2018; doi: 10.1093/molbev/msy041

Immagine: By Klaus (Flickr: Wild Platypus 4) [CC BY-SA 2.0], via Wikimedia Commons