Uccellini in città: l’adattamento delle cinciallegre all’ambiente urbano

Differenze nei genomi tra cinciallegre cittadine e di campagna mostrano gli adattamenti di questi uccellini all’ambiente urbano: i geni interessati hanno effetti sul comportamento

Dal punto di vista di un uccello in volo, dev’essere molto evidente quanto l’uomo abbia modificato il paesaggio, stendendo cemento e innalzando edifici. È soltanto naturale che, con il trasformarsi dell’ambiente, cambino anche gli organismi. La città, in effetti, ha in sé molte sfide a cui un animale diverso dall’uomo deve adattarsi: luce notturna, rumori, inquinamento atmosferico, fonti di cibo differenti, soltanto per iniziare. Già da qualche tempo la ricerca esplora gli effetti dell’urbanizzazione sull’evoluzione, trovando che spesso le popolazioni cittadine hanno differenze con quelle rurali. Tuttavia, il più delle volte non è stato possibile attribuire queste differenze a una vera selezione di caratteri adatti all’ambiente urbano.

Uno studio firmato dai biologi evoluzionisti Pablo Salmón e Arne Jacobs e da colleghi di tutta Europa, pubblicato lo scorso maggio su Nature Communications, è un’eccezione a questa regola. Lo studio ha trovato i segni dell’adattamento all’ambiente urbano nei genomi delle cinciallegre (Parus major), variopinti uccellini dei Passeriformi che si possono trovare in tutta Europa. E tutta Europa, in un certo senso, è stata il laboratorio di questo studio: i ricercatori hanno prelevato campioni di DNA da popolazioni di cinciallegre “residenti” a Barcellona, Glasgow, Gothenburg, Lisbona, Madrid, Malmö, Monaco, Parigi e Milano, e in ciascuna delle zone rurali adiacenti. In questo modo, hanno potuto cercare le differenze nei genomi tra le cinciallegre di campagna e le loro vicine di città; i geni in cui le hanno trovate interessano soprattutto funzioni cognitive e comportamento.

Fenotipi urbani

Questo studio ha voluto portare la ricerca sugli adattamenti all’urbanizzazione su una nuova scala, sia geografica che dei geni analizzati. Con questo obiettivo, si è scelta la cinciallegra come modello perché ampiamente diffusa, perché il suo genoma è già stato oggetto di ricerche (cosa che fornisce agli studiosi una base solida da cui partire), e perché si erano già osservati cambiamenti in questa specie in risposta all’ambiente urbano. Sembra che le cinciallegre di città adattino il proprio canto per farsi sentire dai potenziali partner sopra il frastuono cittadino; in più, sembrano avere “personalità più attive” rispetto a quelle di campagna, che si manifestano in maggiori reattività allo stress e velocità nell’esplorazione.

Questi cambiamenti, però, sono fenotipici, riguardano ovvero i tratti osservabili negli individui. Il fenotipo è sì determinato dal DNA, ma anche da fattori ambientali. Salmón, Jacobs e colleghi si sono chiesti quanto degli adattamenti fenotipici fosse dovuto al genotipo, all’insieme dei geni. Per capirlo, hanno prelevato campioni di sangue a misura di uccellino (circa 25 microlitri, ovvero un duecentesimo dei 5 ml che potrebbe contenere un cucchiaino medio) da un totale di 192 cinciallegre, 10 o più da ogni sito, e ne hanno analizzato il DNA.

Genotipi urbani

Ciascun gene si trova in un particolare locus nei cromosomi, e di ogni gene ci sono diverse varianti, gli alleli. Alcuni alleli sono più comuni di altri in una popolazione; ogni allele ha quindi una certa frequenza con cui lo troviamo nei cromosomi rispetto agli altri alleli. Salmón, Jacobs e colleghi hanno visto che alcune di queste frequenze cambiavano nelle cinciallegre di città rispetto a quelle di campagna. Diversi loci sparsi per il genoma hanno mostrato sottili differenze nelle frequenze degli alleli, abbastanza per affermare che era avvenuto un adattamento all’ambiente urbano.

I ricercatori hanno quindi cercato dei selective sweeps in corso o appena avvenuti. Si tratta di un fenomeno che osserviamo quando una mutazione aumenta in frequenza nella popolazione perché vantaggiosa: la variabilità allelica nella popolazione diminuisce non solo nel locus selezionato ma anche in quelli adiacenti, essenzialmente perché il gene positivo “porta con sé” i propri vicini, vengono trasmessi insieme. Salmón, Jacobs e colleghi hanno trovato molti di questi sweeps nelle cinciallegre urbane. In gran parte erano specifici alle diverse popolazioni europee, ma alcuni erano condivisi, facendo concludere che la pressione selettiva della città porta a risposte comuni.

Le popolazioni di cinciallegre delle città europee si sono mostrate molto diverse a livello genetico; tuttavia, i ricercatori hanno ipotizzato che differenti processi di selezione potessero portare a ricadute funzionali simili. In effetti, hanno trovato che 57 geni si associavano a selective sweeps di varia natura in almeno cinque delle nove popolazioni urbane. La gran parte di questi geni sono stati collegati a funzioni cognitive, sensoriali e del comportamento: Salmón, Jacobs e colleghi ipotizzano che queste funzioni abbiano molta importanza nell’adattamento all’ambiente urbano. In effetti, anche altri studi avevano trovato variazioni delle stesse funzioni tra animali di campagna e di città, ad esempio in merli e civette delle tane.

Questo studio si propone di aiutarci a comprendere le spinte evolutive in azione sugli animali più vicini a noi. L’influenza umana, a quanto pare, si spinge fino al DNA.

Riferimenti:
Salmón, P., Jacobs, A., Ahrén, D. et al. Continent-wide genomic signatures of adaptation to urbanisation in a songbird across Europe. Nat Commun 12, 2983 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-23027-w

Immagini: Piero Carbonera