Per uno stile di vita notturna: il genoma del kiwi bruno

Lo studio del genoma del kiwi bruno, uno dei rappresentanti del più piccolo genere di uccelli non volatori, ha permesso di far risalire a circa 38 mila anni fa il suo adattamento notturno, quando i cambiamenti fisiologici legati all’uso e disuso di olfatto e vista si correlarono alla competizione con il moa, specie diurna ormai estinta

Benché ne condivida nome e luogo di crescita, il kiwi non è solo il consueto frutto, ma un singolare genere di uccelli non volatori che vivono in Nuova Zelanda e di cui si conoscono cinque specie (appartenenti al genere Apteryx). Simboli di questa terra, i kiwi appartengono ai ratiti, un gruppo di uccelli ampiamente distribuito che comprende diverse specie tra cui lo struzzo (Struthio camelus) in Africa, l’emu (Dromaius novaehollandiae) in Australia, il casuario (Casuarius casuarius) in Nuova Guinea, ma anche il moa gigante (Dinornis novaezelandiae), specie endemica neozelandese estinta.

Uno studio pubblicato sulla rivista Genome Biology e coordinato da Diana Le Duc del Max Planck Institut di Lipsia, ha sequenziato e analizzato il genoma del kiwi bruno (Apteryx mantelli), la specie più comune. Rispetto al moa, uccello dallo stile diurno che poteva raggiungere anche i tre metri di lunghezza, il kiwi bruno ha dimensioni ridotte. Grande quanto un pollo, questo insolito uccello dalle uova molto grandi ha uno spiccato adattamento notturno, caratteristica piuttosto rara tra i ratiti e in generale tra gli uccelli, probabilmente dovuta alla pressione esercitata dalla dominanza diurna del moa.

Dal sequenziamento del suo genoma sono emerse delle peculiarità che coinvolgono funzioni fisiologiche specifiche come la vista e l’olfatto che hanno caratterizzato anche l’adattamento notturno di alcuni mammiferi al tempo della dominanza diurna dei dinosauri. Contrariamente agli occhi della maggior parte delle specie notturne, gli occhi del kiwi sono molto piccoli, ma presentano un’elevata distribuzione di coni e bastoncelli coerente con una funzionalità notturna. Diversi geni che codificano per le opsine, le proteine legate alla visione del colore, in particolare quelle che percepiscono lo spettro verde e blu, sono inattivati. Questa perdita di funzione è un indicatore dell’adattamento alla vita notturna, che, comparato ai geni ortologhi, ovvero geni con funzioni simili, in altre otto specie di ratiti si è rivelato peculiare in questa specie. É molto probabile che il silenziamento dei geni delle opsine risalga all’Oligocene, cioè a 30-38 mila anni fa, qualche tempo dopo l’arrivo dell’antenato del kiwi in Nuova Zelanda e l’avvio della sua competizione con il moa.

Ma i kiwi hanno un adattamento ancora più spettacolare: sono dotati di narici alla fine del becco, utili per il riconoscimento olfattivo e tattile del foraggiamento. D’altronde l’equipaggiamento di geni responsabili della costituzione di recettori olfattivi indica una maggiore dipendenza dall’olfatto rispetto alla vista, coerentemente con il loro comportamento. Proprio questi cambiamenti molecolari individuati nel genoma del kiwi bruno si accordano con quelli riscontrati nei primi mammiferi adattatisi alla vita notturna.

Inoltre, le ali vestigiali del kiwi bruno, mentre ancora ben evidenti in altre specie di ratiti, potrebbero invece essere il risultato dell’azione della selezione naturale che sembra aver favorito il risparmio energetico in presenza di risorse scarse durante l’Oligocene. Riducendo strutture ingombranti come le ali in accordo al basso tasso metabolico, la selezione avrebbe anche contribuito a ridurre la taglia degli occhi a favore delle capacità olfattive in risposta all’acquisizione di uno stile di vita notturno. Le dinamiche eco-etologiche testimoniate dalle attuali indagini genetiche comparate permettono, così, di far luce sulle principali tappe adattative di specie ancora esistenti o estinte.


Riferimenti:
Diana Le Duc, Gabriel Renaud, Arunkumar Krishnan, Markus Sällman Almén, Leon Huynen, Sonja J. Prohaska, Matthias Ongyerth, Bárbara D. Bitarello, Helgi B. Schiöth, Michael Hofreiter, Peter F. Stadler, Kay Prüfer, David Lambert, Janet Kelso and Torsten Schöneberg. 2015. Kiwi genome provides insights into evolution of a nocturnal lifestyle. Genome Biology 16: 147; doi: 10.1186/s13059-015-0711-4

Immagine: By Maungatautari Ecological Island Trust (http://www.maungatrust.org/news/default.asp) [Public domain], via Wikimedia Commons