L’evoluzione è più rapida sotto la spinta antropica

L’analisi genomica ha confermato sperimentalmente che l’azione dell’uomo può indurre rapidi cambiamenti evolutivi nelle specie animali attraverso meccanismi genetici fino ad oggi sconosciuti


Uno studio di genomica effettuato su campioni provenienti da popolazioni sperimentali di latterino menidia (Menidia menidia), un piccolo pesce delle coste nord orientali degli Stati Uniti, dimostra che il prelievo  intensivo di questi animali induce cambiamenti evolutivi che avvengono attraverso modifiche nell’espressione genica in tempi molto rapidi. La ricerca è stata pubblicata su Science.

Le azioni dell’uomo sono causa di cambiamenti evolutivi in molte specie, ma sappiamo ancora poco sulle basi genomiche alla base a questi rapidi adattamenti, tipici dell’Antropocene. I primi casi di evoluzione “guidata” dall’uomo riguardano l’attività di pesca. La pressione selettiva imposta dall’intensa raccolta ha determinato la riduzione del tasso di crescita e modificato il periodo riproduttivo delle specie commercialmente più importanti.

Un gruppo di ricercatori della Cornell University ha estratto il genoma completo da campioni congelati ottenuti da un esperimento eseguito alcuni anni prima. Lo scopo dell’esperimento era di simulare in laboratorio le condizioni di pressione selettiva indotta dal prelievo intensivo in natura.

A partire da sei popolazioni di circa mille individui ciascuna, gli scienziati avevano selezionato una coppia di popolazioni ottenuta rimuovendo gli individui più lunghi di circa il dieci per cento rispetto alla media e avevano lasciato riprodurre solo gli individui più corti, (popolazione “down-selected”). Viceversa, un’altra coppia, (popolazioni “up-selected”), era stata ottenuta rimuovendo gli individui più corti e lasciando riprodurre i più lunghi. La terza coppia, che costituiva la popolazione di controllo, era stata ottenuta per rimozione casuale degli individui, senza tener conto delle dimensioni.

Nel giro di cinque generazioni gli individui della popolazione “down-selected” risultarono essere circa la metà del peso dei corrispettivi più grandi e più corti di circa il venticinque per cento, dimostrando come la pressione selettiva avesse indotto una rapida diminuzione della crescita, simulando quello che accade negli stock ittici sfruttati intensamente, dove generalmente la pesca si rivolge agli individui di dimensioni maggiori.

Dall’analisi dell’intero genoma, confrontato con quello delle popolazioni selvatiche, i ricercatori, hanno individuato tre principali meccanismi alla base di questo rapido cambiamento fenotipico: in primo luogo, le popolazioni sperimentali mostravano una maggiore perdita di variabilità genetica rispetto a quelle selvatiche. Questo fatto, che in natura viene definito come effetto “collo di bottiglia” (Pikaia ne ha parlato qui e qui) è stato presumibilmente indotto dalla raccolta intensiva .

Secondo, le frequenze alleliche di molti geni associati al gradiente di crescita, sono cambiate coerentemente con il fenotipo selezionato nelle popolazioni sperimentali.

Terzo, in contrasto con in i sistemi in cui l’adattamento rapido è causato da piccoli cambiamenti di frequenza in molti loci, gli autori hanno individuato singoli blocchi di geni la cui frequenza è aumentata drasticamente, in accordo con altri casi di adattamento locale ben conosciuti, dove l’aumento della frequenza allelica di pochi loci chiave, risulta il fattore evolutivo determinante.

Sebbene le condizioni sperimentali risultino più drastiche rispetto alla reale pressione indotta dalla pesca intensiva e le risposte biologiche siano molto legate al disegno sperimentale, studi come questo offrono l’opportunità di monitorare a livello genomico i meccanismi sottostanti le risposte adattative, mentre l’uomo continua a tracciare le traiettorie evolutive delle specie che lo circondano.


Riferimenti:
Nina O. Therkildsen et Al.: Contrasting genomic shifts underlie parallel phenotypic evolution in response to fishingScience, 2019 DOI: 10.1126/science.aaw7271