I serpenti marini e la conquista dei colori

15 milioni di anni fa i serpenti marini colonizzavano il mondo subacqueo. A differenza di quanto accadde nei mammiferi, la colonizzazione del mondo sommerso aumentò la sensibilità di queste specie alle variazioni cromatiche nello spettro visivo


Tra le qualità emblematiche dei serpenti certamente non spicca la vista. Soprattutto, la visione dei colori non è eccellente in questi rettili e si sospetta che molti di loro abbiano una visione bicromatica. I serpenti marini, però, si sono adattati al mondo sommerso evolvendo un’incredibile sensibilità ad alcune lunghezze d’onda. Il tutto è avvenuto in tempi piuttosto rapidi, a partire da circa 15 milioni di anni fa. La scoperta è stata pubblicata su Current Biology da un team dell’Università di Plymouth, UK.

I serpenti marini non sono gli unici animali ad essersi adattati all’ambiente acquatico, pur discendendo da animali terrestri: questa sorta di passaggio inverso rispetto alla storia evolutiva è avvenuto anche nei mammiferi e negli uccelli. Questi ultimi, hanno accompagnato la colonizzazione delle acque con una riduzione della sensibilità ai colori, favorendo il potenziamento di altri sensi. I serpenti marini, invece, nella loro tortuosa evoluzione, hanno seguito la strada opposta, aumentando la sensibilità alle diverse lunghezze d’onda con l’ingresso nel mondo sottomarino.

I serpenti discendono da animali che, come le attuali lucertole, hanno una vista molto sviluppata e una elevata sensibilità alle variazioni cromatiche dell’ambiente. Tuttavia, probabilmente complice l’ambiente di penombra nel quale si sospetta abbiano vissuti i primi serpenti, hanno perso questa caratteristica e gli attuali rappresentanti terrestri del gruppo non spiccano per tale capacità. Talvolta, infatti, la loro vista è ridotta ad una percezione bicromatica della luce (come è certo nel caso di serpenti ipogei). L’acqua limpida dell’oceano assorbe selettivamente e disperde le lunghezze d’onda corte (da UV a viola) e lunghe (da giallo a infrarossi), facendo sì che lo spettro di luce disponibile diventi più limitato, e l’ambiente si oscuri molto rapidamente all’aumentare della profondità. La maggior parte dei serpenti marini foraggiano in habitat bentonici a profondità di 5–100 m, e i loro pigmenti visivi si sono specializzati nell’assorbire lunghezze d’onda nelle fasce visibili dello spettro (viola-blu e verde-giallo), ottimizzando la percezione dei colori e coprendo un’ampia gamma cromatica disponibile a queste profondità.

I pigmenti visivi rilevano i diversi colori assorbendo lunghezze d’onda diverse dello spettro luminoso. Questa diversità è determinata da sostituzioni in alcuni siti di DNA che trasmettono le informazioni per la sintesi dei pigmenti visivi, posti in prossimità o all’interno di alcune proteine chiamate opsine, presenti sulle membrane cellulari dei bastoncelli negli occhi dei vertebrati. Il team ha analizzato i geni che codificano per 3 opsine in 29 specie di serpenti appartenenti alla famiglia degli elapidi (la famiglia che include al suo interno anche i cobra), sia terrestri che acquatici, provenienti dall’Asia e dall’Australia.

I risultati hanno rivelato molte mutazioni nei geni appartenenti alle specie marine, ed è inoltre emerso che il polimorfismo genetico è molto maggiore per le specie acquatiche che non quelle terrestri. Quindi, i serpenti marini si sono adattati al nuovo habitat non inibendo la vista in favore di altri sensi, come ad esempio nei focidi, ma ampliando la gamma di colori percepibile in ambiente subacqueo, dove l’acqua ostacola la diffusione della luce.

Non è chiaro infine, ma i risultati sembrano suggerirlo, se in questi animali la visione dipenda da un fenomeno di poliallelia, similmente a quanto avviene negli umani con il gruppo sanguigno. Resta ancora molto da capire sulle pressioni selettive che hanno agito sull’apparato visivo dei serpenti acquatici. Ma è chiaro che la diversificazione sia stata molto veloce, permettendo a questi animali di occupare un vasto range di nicchie ecologiche e adottare comportamenti molto diversificati.


Riferimenti
Simoes BF, et al., 2020. Spectral Diversification and Trans-Species Allelic Polymorphism during the Land-to-Sea Transition in Snakes. Current Biology 30:1-8.


Immagine: A greater sea snake Hydrophis major in the Baie des citrons, New Caledonia. Claire Goiran and Richard Shine (2019). “Grandmothers and deadly snakes: an unusual project in “citizen science””. Ecosphere 10 (10) . CC 3.0, via Wikimedia commons