Speciazione simpatrica in corso nel lago di Costanza?

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Alcune popolazioni di spinarelli che abitano il lago di Costanza e i corsi d’acqua limitrofi da appena 150 anni, mostrano un’elevata differenziazione genetica che fa supporre uno stadio preliminare di speciazione simpatrica

Uno dei principali ostacoli allo studio dei processi evolutivi è che spesso è possibile studiarne unicamente le conseguenze, dal momento che l’evoluzione procede in tempi (e in spazi) che non sono solitamente conciliabili con un’osservazione diretta. È per questo che l’attenzione di un gruppo di biologi dell’Università di Berna è stata catturata dagli spinarelli (Gasterosteus aculeatus) che abitano il lago di Costanza. Presenti nella zona da non più di 150 anni, questi pesci si sono insediati tanto nel lago quanto nei corsi d’acqua e nei canali limitrofi, andando a formare popolazioni distinte, non solo per l’habitat di preferenza, ma anche per una serie di caratteri fisici e comportamentali. Gli spinarelli del lago sono più grossi, con creste più lunghe e corazze più resistenti, aspetti che, in teoria, potrebbero essere riconducibili ad una vita media più lunga che consentirebbe una maggiore crescita.

Lo studio genetico di questi pesci ha tuttavia portato i ricercatori ad evidenziare che alcune sostanziali differenze sono riscontrabili anche a livello di DNA. Le variazioni genetiche riguardano in particolare geni responsabili del controllo di tratti fenotipici rilevanti per l’adattamento all’ambiente e si concentrano in regioni cromosomiche che sono meno soggette a ricombinazione (ovvero al mescolamento degli alleli paterni e materni) e quindi più resistenti nel caso di incroci tra le due popolazioni.

“Potremmo star scorgendo la nascita di due specie.” Ha dichiarato David Marques, a capo del gruppo che ha condotto lo studio, pubblicato su PLoS Genetics. La cosa che renderebbe questa scoperta ancora più significativa è che entrambe le popolazioni di spinarello osservate si riproducono negli stessi corsi d’acqua e negli stessi periodi, talvolta anche tra individui di popolazioni differenti. Eppure si stanno differenziando in due tipi, fisicamente e geneticamente differenti.

La maggior parte di casi di speciazione riguarda specie allopatriche (cioè specie che abitano in aree geograficamente separate), la cui distinzione è stata indotta dall’isolamento fisico delle popolazioni originarie e dalla conseguente impossibilità di incrocio genetico. In casi come questi, le mutazioni acquisite nel tempo da una popolazione diventano patrimonio unico di quel gruppo di individui, accumulandosi fino al punto da creare una specie nuova, incompatibile con quella originaria (un recente esempio è stato descritto da Pikaia qui).

Gli studi condotti su specie simpatriche, quindi su specie che condividono, almeno parzialmente, l’area di diffusione, si sono potuti concentrare soprattutto sulle fasi più avanzate di questi processi. Sebbene si stiano compiendo grandi passi in avanti nel razionalizzare questo genere di eventi (Pikaia ne ha parlato ad esempio qui e qui) ancora non è chiaro se, come e perché una speciazione possa avvenire all’interno di popolazioni che condividono lo stesso territorio.

Nel caso degli spinarelli del lago di Costanza, non è ancora possibile parlare di specie distinte, perché le gli ecotipi che abitano le acque lacustri e quelle che vivono nei fiumi e nei canali sono tuttora interfecondi. Non è nemmeno certo che questa separazione avverrà a tutti gli effetti in futuro. Tuttavia, il fatto che, in 150 anni – un tempo incredibilmente rapido nella scala dei processi evolutivi – abbiano sviluppato differenze genetiche molto marcate pur condividendo i siti e il periodo di riproduzione, fa presupporre ai biologi di Berna che quello a cui stiamo assistendo possa essere la fase preliminare di una speciazione simpatrica.

Osservando nei prossimi anni il comportamento di questi pesci e andando a monitorare costantemente la variazione del patrimonio genetico delle due popolazioni, potrebbe essere quindi possibile avere un’idea più precisa dei processi che innescano la separazione di due specie. Si otterrebbero così importanti informazioni e strumenti per andare a studiare e comprendere la nascita di altre specie, in particolare in quelle situazioni dove la loro comparsa è avvenuta senza un’effettiva separazione fisica dalla specie di origine.


Riferimenti:
Marques DA, Lucek K, Meier JI, Mwaiko S, Wagner CE, Excoffier L, et al. (2016) Genomics of Rapid Incipient Speciation in Sympatric Threespine Stickleback. PLoS Genet 12(2): e1005887. doi:10.1371/journal.pgen.1005887

Immagine: Alexander Francis Lydon [Public domain], via Wikimedia Commons