L’ibridazione all’origine della radiazione adattativa dei ciclidi africani

L’incrocio tra individui ancestrali di Ciclidi del Lago Tanganica avrebbe favorito lo scambio di geni capaci di diversificarsi rapidamente e di attribuire alla progenie caratteristiche vantaggiose per l’occupazione di nuove nicchie ecologiche. La conseguente radiazione adattativa avrebbe portato alla nascita della grande quantità di specie oggi presenti nel lago africano

La rapida speciazione a partire da un comune progenitore può dar vita a una moltitudine di specie in periodi di tempo molto brevi, fenomeno noto come radiazione adattativa. Svariate linee evolutive – tra cui quelle dei fringuelli di Darwin e dei Ciclidi dell’Africa Orientale – si sono diversificate seguendo questo processo, del quale è cruciale investigare i meccanismi per meglio comprendere i fattori che guidano la speciazione.

Distinguere gli aspetti geografici, ecologici, le cause genetiche, le caratteristiche comuni e quelle specifiche nelle diverse radiazioni adattative è molto complesso. Uno studio svolto da un gruppo di biologi evoluzionisti delle Università di Konstanz e Graz individua nell’ibridazione un fattore che potrebbe influire notevolmente sul processo di radiazione adattativa. Gli scienziati hanno analizzato i Ciclidi (Famiglia Cichlidae) del Lago Tanganica, il più vecchio tra i grandi laghi dell’Africa orientale e che ospita il numero di specie di questi pesci maggiormente diversificate dal punto di vista ecologico, morfologico e genetico.

Utilizzando tecniche di sequenziamento del DNA, il team di ricercatori ha raccolto e analizzato 533 geni appartenenti a 149 specie rappresentative delle principali linee evolutive di ciclidi derivate dalla radiazione del Tanganica, riuscendo così a spiegare come alcune di esse siano comparse in tempi molto rapidi: già all’inizio della più antica radiazione, l’ibridazione avvenuta tra i primi ciclidi colonizzatori del lago ha dato origine a individui con forme e caratteristiche del tutto nuove, che grazie alle stabili condizioni ambientali si sono potute diffondere rapidamente, favorendo la comparsa di nuove specie.

A dare il loro contributo genetico favorendo la radiazione adattativa sarebbero stati individui della tribù degli Steatocranini (ciclidi di fiume), che si sarebbero incrociati con quelli già presenti nel Lago Tanganica. Si tratta di specie oggi non più presenti nel lago, ma alla cui antica presenza è stato possibile risalire grazie all’analisi del flusso genico di quelle che lo abitano attualmente. Questo risultato sarebbe in linea con la teoria dell’origine della radiazione dallo sciame ibrido (Pikaia ne ha parlato qui), secondo la quale l’ibridazione, dando origine a combinazioni genetiche del tutto nuove, può costituire l’inizio di una rapida radiazione adattativa.

Alcuni geni in particolare si diversificano molto rapidamente e sono considerati responsabili dell’origine di nuove specie, essendo associati alla colonizzazione di nuove nicchie ecologiche. Alcuni di essi regolano la colorazione del corpo, altri l’adattamento della vista a differenti gradi di torbidità dell’acqua, altri ancora influiscono sulla forma della mandibola, un aspetto considerato cruciale per la colonizzazione di ambienti inesplorati ricchi di nuove fonti di cibo.

La ricerca ha permesso anche di far luce su alcuni aspetti poco chiari legati alla cronologia dell’evoluzione dei ciclidi: si pensa che le diverse specie del lago Tanganica si siano originate in parallelo alla formazione e maturazione del lago, ma gli studi svolti con la tecnica dell’orologio molecolare avevano sempre mostrato discrepanze temporali non concordi con questa ipotesi e con la storia geologica dell’Africa Orientale. Utilizzando un set di calibrazioni che include un nuovo fossile recentemente descritto (Tugenchromis pickfordi, 2017) legato alla radiazione del Lago Tanganica, il team di ricercatori ha effettuato una nuova analisi – sempre con la tecnica dell’orologio molecolare – che ha permesso per la prima volta di collegare la separazione della parte meridionale del Gondwana con lo sprofondamento della Rift Valley, dove i ciclidi del Lago Tanganica si sono evoluti insieme all’ecosistema lacustre in maturazione.

L’importanza di questo studio riguarda anche le possibili implicazioni per la conservazione: le specie in pericolo sono considerate come unità riproduttive isolate e i conservazionisti sono riluttanti a farle incrociare con specie o popolazioni affini per evitarne l’estinzione. Tuttavia, ricerche come quella delle Università di Konstanz e Graz suggeriscono che sul lungo periodo l’ibridazione è importante per preservare il potenziale evolutivo di una specie.


Riferimenti:
Iker Irisarri, Pooja Singh, Stephan Koblmüller, Julián Torres-Dowdall, Frederico Henning, Paolo Franchini, Christoph Fischer, Alan R. Lemmon, Emily Moriarty Lemmon, Gerhard G. Thallinger, Christian Sturmbauer, Axel Meyer. Phylogenomics uncovers early hybridization and adaptive loci shaping the radiation of Lake Tanganyika cichlid fishes. Nature Communications, 2018; 9 (1) DOI: 10.1038/s41467-018-05479-9