La moltiplicazione dei pesci
La radiazione adattativa è un fenomeno chiave per la diversificazione della vita. Un gruppo di ricercatori ha ricostruito il probabile sviluppo di questo processo per una famiglia di pesci del Lago Tanganica
Che cosa si intende per radiazione adattativa? Si tratta di un processo di rapida diversificazione di specie, a partire da un antenato comune. Questo fenomeno avviene tipicamente, ma non solo, dopo grandi eventi di estinzione, come quello alla fine del Cretaceo, la cui conseguenza è stata l’ascesa dei mammiferi a dominatori del pianeta.
Per studiare questo fenomeno è stato preso in esame uno degli esempi più noti. Nel Lago Tanganica, situato in Africa Orientale. si trovano circa 240 specie di pesci appartenenti alla famiglia Cichlidae, divise in 52 generi diversi. Un autentico tesoro di biodiversità. Un team di ricerca lo ha studiato in dettaglio, formulando due modelli teorici su come proceda la radiazione adattativa: lo scenario dello “slancio iniziale”, e quello “a fasi”. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature all’interno di questo articolo.
Prima i ricercatori hanno raccolto campioni di tutte le specie attraverso spedizioni sul campo in Tanzania, Zambia e Burundi. Poi la grande quantità di materiale è stata analizzata con diverse tecniche. Per ognuna delle specie sono stati sequenziati due genomi completi, tipicamente da un esemplare maschio e uno femmina. Grazie a questi dati è stato possibile ricostruire il passato filogenetico di questi pesci. È stato anche determinato che l’antenato comune più recente a tutti questi taxa è vissuto circa 9,7 milioni di anni fa. Questa età coincide con la comparsa dell’ambiente lacustre in quella zona dell’Africa orientale. La radiazione sarebbe quindi cominciata poco dopo il formarsi del Lago Tanganica, e le numerose specie di ciclidi che lo abitano si sarebbero evolute in situ.
Dato che nelle radiazioni adattative la diversificazione avviene tramite la specializzazione in nicchie ecologiche (cioè il ruolo, l’alimentazione e il modo di vivere di una specie), i ricercatori hanno esaminato anche le caratteristiche morfologiche degli animali campionati, come la morfologia del corpo e della mandibola tramite l’uso di immagini ai raggi X. Hanno considerato in particolare la forma delle mandibole faringee (un secondo set di mandibole, posto in corrispondenza della faringe), utilizzate per la masticazione e quindi essenziali per la specializzazione in una nicchia specifica. Attraverso la stima degli isotopi stabili di carbonio e azoto nei tessuti muscolari è stata determinata la posizione della specie nell’asse pelagico/bentonico (cioè quanto vicino al fondo o alla superficie vive abitualmente), in quanto la proporzione di questi elementi è diversa tra i due ambienti.
Da questa enorme mole di informazioni, i ricercatori sono riusciti a ricostruire il processo della radiazione adattativa dei ciclidi nel Lago Tanganica. Non è stato graduale, ma è avvenuto in impulsi discreti, che hanno interessato aspetti diversi della specializzazione. La forma del corpo ha subito i maggiori cambiamenti durante il primo impulso, abbastanza presto durante il fenomeno di radiazione. La forma della mandibola principale è stata interessata dal secondo impulso, durante il quale la velocità dell’evoluzione è aumentata. Anche l’impulso successivo ha riguardato le mandibole dei ciclidi, in particolare la mandibola faringea, con una velocità ancora maggiore rispetto alla fase precedente. Un ultimo impulso ha riguardato la pigmentazione dei pesci.
La differenziazione della forma del corpo fa parte quindi dello “slancio iniziale” citato all’inizio dell’articolo, mentre per tutte le altre caratteristiche il processo è avvenuto in fasi successive. Prima c’è stato l’adattamento dei pesci al macro habitat, e poi l’adattamento a vari tipi di alimentazione, seguito da un’ultima fase di divergenza.
Uno studio importante per la comprensione di come si sviluppi la biodiversità quando la vita trova ampie zone ancora libere per diversificarsi.
Riferimenti:
Fabrizia Ronco, Michael Matschiner, Astrid Böhne, Anna Boila, Heinz H. Büscher, Athimed El Taher, Adrian Indermaur, Milan Malinsky, Virginie Ricci, Ansgar Kahmen, Sissel Jentoft, Walter Salzburger. Drivers and dynamics of a massive adaptive radiation in cichlid fishes. Nature, 2020; DOI: 10.1038/s41586-020-2930-4
Immagine: Photo: Adrian Indermaur, University of Basel/Zoology
Per studiare questo fenomeno è stato preso in esame uno degli esempi più noti. Nel Lago Tanganica, situato in Africa Orientale. si trovano circa 240 specie di pesci appartenenti alla famiglia Cichlidae, divise in 52 generi diversi. Un autentico tesoro di biodiversità. Un team di ricerca lo ha studiato in dettaglio, formulando due modelli teorici su come proceda la radiazione adattativa: lo scenario dello “slancio iniziale”, e quello “a fasi”. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature all’interno di questo articolo.
Prima i ricercatori hanno raccolto campioni di tutte le specie attraverso spedizioni sul campo in Tanzania, Zambia e Burundi. Poi la grande quantità di materiale è stata analizzata con diverse tecniche. Per ognuna delle specie sono stati sequenziati due genomi completi, tipicamente da un esemplare maschio e uno femmina. Grazie a questi dati è stato possibile ricostruire il passato filogenetico di questi pesci. È stato anche determinato che l’antenato comune più recente a tutti questi taxa è vissuto circa 9,7 milioni di anni fa. Questa età coincide con la comparsa dell’ambiente lacustre in quella zona dell’Africa orientale. La radiazione sarebbe quindi cominciata poco dopo il formarsi del Lago Tanganica, e le numerose specie di ciclidi che lo abitano si sarebbero evolute in situ.
Dato che nelle radiazioni adattative la diversificazione avviene tramite la specializzazione in nicchie ecologiche (cioè il ruolo, l’alimentazione e il modo di vivere di una specie), i ricercatori hanno esaminato anche le caratteristiche morfologiche degli animali campionati, come la morfologia del corpo e della mandibola tramite l’uso di immagini ai raggi X. Hanno considerato in particolare la forma delle mandibole faringee (un secondo set di mandibole, posto in corrispondenza della faringe), utilizzate per la masticazione e quindi essenziali per la specializzazione in una nicchia specifica. Attraverso la stima degli isotopi stabili di carbonio e azoto nei tessuti muscolari è stata determinata la posizione della specie nell’asse pelagico/bentonico (cioè quanto vicino al fondo o alla superficie vive abitualmente), in quanto la proporzione di questi elementi è diversa tra i due ambienti.
Da questa enorme mole di informazioni, i ricercatori sono riusciti a ricostruire il processo della radiazione adattativa dei ciclidi nel Lago Tanganica. Non è stato graduale, ma è avvenuto in impulsi discreti, che hanno interessato aspetti diversi della specializzazione. La forma del corpo ha subito i maggiori cambiamenti durante il primo impulso, abbastanza presto durante il fenomeno di radiazione. La forma della mandibola principale è stata interessata dal secondo impulso, durante il quale la velocità dell’evoluzione è aumentata. Anche l’impulso successivo ha riguardato le mandibole dei ciclidi, in particolare la mandibola faringea, con una velocità ancora maggiore rispetto alla fase precedente. Un ultimo impulso ha riguardato la pigmentazione dei pesci.
La differenziazione della forma del corpo fa parte quindi dello “slancio iniziale” citato all’inizio dell’articolo, mentre per tutte le altre caratteristiche il processo è avvenuto in fasi successive. Prima c’è stato l’adattamento dei pesci al macro habitat, e poi l’adattamento a vari tipi di alimentazione, seguito da un’ultima fase di divergenza.
Uno studio importante per la comprensione di come si sviluppi la biodiversità quando la vita trova ampie zone ancora libere per diversificarsi.
Riferimenti:
Fabrizia Ronco, Michael Matschiner, Astrid Böhne, Anna Boila, Heinz H. Büscher, Athimed El Taher, Adrian Indermaur, Milan Malinsky, Virginie Ricci, Ansgar Kahmen, Sissel Jentoft, Walter Salzburger. Drivers and dynamics of a massive adaptive radiation in cichlid fishes. Nature, 2020; DOI: 10.1038/s41586-020-2930-4
Immagine: Photo: Adrian Indermaur, University of Basel/Zoology
Dopo la laurea magistrale in Quaternario, Preistoria e Archeologia, conseguita presso l’Università di Ferrara, si iscrive al master in Giornalismo e Comunicazione istituzionale della Scienza, grazie al quale inizia a collaborare con Pikaia. Con l’intenzione di continuare la divulgazione della scienza, in particolare della paleontologia, ha partecipato alla fondazione dell’associazione La Lampada delle Scienze.
