La mutazione della sopravvivenza

Uno studio, durato anni, ha confermato l’intuizione che i topi dai colori chiari sopravvivono meglio negli habitat chiari, e viceversa. Ha permesso inoltre ai ricercatori di individuare una mutazione che agisce sulla pigmentazione e di capire esattamente come essa abbia prodotto un nuovo colore del mantello


Il mimetismo è uno dei sistemi di difesa più diffusi nel regno animale per sfuggire agli occhi dei predatori. Spesso la colorazione del mantello o della pelle dei vari organismi è frutto dell’interazione dell’ambiente, della pressione che esercitano i predatori e della selezione sessuale nei diversi ambienti. Anche i topi del genere Peromyscus sono stati oggetto di studio per lungo tempo proprio per la colorazione della loro pelliccia e di come questa possa cambiare in base alle condizioni ambientali.

Un recente studio, condotto dalla famosa biologa evoluzionista Hopi Hoekstra,ha visto la genotipizzazione di una popolazione di topi della specie Peromyscus maniculatus, dal pelo chiaro e scuro, che è successivamente stata rilasciata in enormi recinti esterni. Lo scopo era di verificarne la relative sopravvivenza in ambienti chiari e scuri, mediata dalla presenza di predatori che cacciano a vista come i rapaci, per osservarne l’evoluzione nel corso di generazioni e per identificarne eventuali cambiamenti a livello genetico.

Il luogo scelto per lo svolgimento dell’esperimento sono state le Sandhills in Nebraska: una vasta area di dune di sabbia contigue con terreno sabbioso e di colore chiaro e aree circostanti con terreno scuro limoso. I ricercatori hanno costruito una serie di otto recinti, ciascuno di 2.500 metri quadrati: quattro sulle colline di sabbia chiara e quattro sul terreno più scuro. Hanno poi liberato in ciascun recinto 100 topi contrassegnati ognuno con un chip radio e identificati geneticamente. Dopo tre mesi, i ricercatori hanno identificato quali esemplari erano sopravvissuti.

I risultato della ricerca, pubblicati su Science, hanno confermato che i topi dai colori chiari sopravvivono meglio negli habitat chiari e viceversa per i topi dai colori scuri, ma ha anche permesso ai ricercatori di individuare una mutazione associata alla sopravvivenza, in particolare quella sulla pigmentazione, e capire esattamente come la mutazione ha prodotto un nuovo colore del mantello. L’osservazione si è focalizzata sui fenotipi dei sopravvissuti ed è stata misurata la variazione del colore medio della popolazione dei topi nei recinti nel tempo. Come facilmente si può intuire, nei recinti con l’ambiente più chiaro il colore medio della pelliccia si è schiarito e nei recinti oscuri si registrano più individui scuri.

Quello che appare evidente e di cui gli scienziati erano già a conoscenza è che il colore del mantello è ereditabile e, sulla base di un precedente lavoro (Pikaia ne ha parlato qui), si sono concentrati su un gene della pigmentazione che contribuisce alla variazione del colore in queste popolazioni. I ricercatori hanno sequenziato tutte le 200.000 coppie di basi che formano quel gene e hanno trovato alcune mutazioni legate alla sopravvivenza.

Di queste mutazioni il team ha scelto di concentrarsi su una in particolare: un cambiamento nella codifica di una proteina che ha portato alla rimozione di un singolo amminoacido, associato alla variazione del colore del mantello.

In seguito sono state eseguite una serie di analisi biochimiche per dimostrare che questa mutazione, avvenuta a carico del gene Agouti, ha influenzato la proprietà di legame della proteina prodotta in un modo che porta a una colorazione più chiara rispetto alla colorazione selvatica scura. Ulteriori test utilizzando tecniche di gene-editing, sostiene Hoekstra, hanno confermato che la mutazione da sola ha portato a topi visibilmente più chiari. Ulteriori indagini sono necessarie per andare a verificare se ci sono altre differenze genetiche e altri aspetti ecologici, che influiscono sulla fitness.

Lo studio offre un importante spunto di riflessione di come funziona l’evoluzione nei mammiferi e come ambiente, fenotipo e genetica siano strettamente interconnessi.


Fonti
Rowan D. H. Barrett, Stefan Laurent, Ricardo Mallarino, Susanne P. Pfeifer, Charles C. Y. Xu, Matthieu Foll, Kazumasa Wakamatsu, Jonathan S. Duke-Cohan, Jeffrey D. Jensen, Hopi E. Hoekstra. Linking a mutation to survival in wild mice. Science, 01 Feb 2019: Vol. 363, Issue 6426, pp. 499-504

Immagine: USFWS Mountain-Prairie [Public domain], via Wikimedia Commons