La genomica del clima

Andare o restare? Questa è la domanda che alcuni animali selvatici si pongono da quando i cambiamenti climatici rendono i loto habitat inospitali. Uno studio, pubblicato su Science, sottolinea come avere dei geni che inducono alla migrazione verso ambienti più promettenti possa fare favorire alcune specie di uccelli a rischio estinzione. Insomma, se il clima cambia, cambiano i fattori selettivi.
Pietro Greco, 23 Gennaio 2018
Micron
Micron
Giornalista e scrittore

È stata la grande scoperta di Charles Darwin: l’evoluzione delle specie avviene per selezione naturale dei più adatti a vivere in un certo ambiente. E poiché l’ambiente cambia, la selezione naturalesancisce di volta in volta il successo riproduttivo di chi, statisticamente, è più adatto a sopravvivere nelle nuove e mutevoli condizioni.
Oggi, a differenza di Darwin, sappiamo che la selezione naturale premia statisticamente (anche) chi ha, nella contingenza, igeni buoni”: ovvero i geni più adatti alla contingenza ambientale. Non solo: oggi abbiamo gli strumenti tecnici e teorici per capire, dato un cambiamento ambientale, quali tratti genetici e quali geni sono più adatti e quali, invece, costituiscono una palla al piede. Sulla base di un’analisi del genoma, abbiamo così la possibilità di prevedere con una certa precisione quali specie (e, all’interno di una specie, quali pool genici) sopravvivranno e quali invece soccomberanno. Una possibilità che è, per ora, largamente teorica. Dobbiamo ancora affinare sia le nostre conoscenze genetiche sia quelle epigenetiche, ovvero il rapporto tra DNA e ambiente.
Nei giorni scorsi la rivista americana Science ha pubblicato un articolo a firma di Rachael Bay, giovane ricercatrice del Center for Tropical Research presso l’Institute of the Environment and Sustainability della University of California di Los Angeles (UCLA), e altri sulla genomica dei cambiamenti climatici.
Il clima è uno dei fattori più dinamici, in questo momento, dell’ambiente globale. Se il clima cambia, cambiano i fattori selettivi. Anche i fattori selettivi genetici. In altri termini, il cambiamento del clima premia alcuni tipi genetici e i possessori di alcuni geni e sfavorisce altri che, magari, fino a ieri avevano una migliore fitness. Cioè chi era più adatto ieri non è detto che lo sia oggi. Rachael Bay e i suoi collaboratori hanno esaminatoil genoma di 229 individui appartenenti a 21 diverse popolazioni di uccelli canterini gialli (parulide) tipici del Nord America. Hanno poi utilizzato qualcosa come 100.000 nucleotidi marcatori del DNA per ottenere un quadro abbastanza completo dell’associazione tra il dato demografico (l’abbondanza delle popolazioni) e le varianti genetiche. Hanno poi intrecciato questi dati con 25 variabili ambientali associate ai cambiamenti climatici, tra cui le variazioni nella temperatura, nelle precipitazioni, nella copertura arborea e così via.
In generale, si è visto che il cambiamento del clima sta determinando una diminuzione delle popolazioni di parulidi. Gli uccelli cantatori gialli del Nord America non hanno geni particolarmente adatti a sopravvivere nel nuovo ambiente. Si è visto che il fattore climatico che più influenza la sopravvivenza sono le precipitazioni. Se piove di meno, gli uccelli nel complesso hanno meno risorse per alimentarsi.
Non basta. I ricercatori californiani hanno studiato anche le aree del DNA di questi uccelli più sensibili al cambiamento climatico.
Verificando quali popolazioni o quali sottogruppi di popolazione hanno il pool genico migliore per sopravvivere nel nuovo ambiente e chi no. La ricerca sembra aver dato i suoi frutti: Bay e colleghi hanno infatti trovato una forte associazione tra il clima e i marcatori genetici vicini ai geni DRD4 e DEAF1, due geni coinvolti nella capacità di migrare e di esplorare l’ambiente sia degli uccelli sia degli umani. Ne hanno dedotto che la pressione selettiva si eserciterà soprattutto su questi geni e sulle loro varianti. E hanno azzardato una previsione: la popolazione degli uccelli cantatori gialli correranno seri rischi di erosione a causa dei cambiamenti climatici, ma non in maniera omogenea.
Se lo studio del gruppo californiano troverà conferme, avremo un duplice progresso significativo.
Da un lato l’acquisita possibilità di studiare i meccanismi fini del rapporto tra geni e ambiente. Dall’altro la possibilità di prevedere, almeno a grana grossa, quali specie (e quali sottospecie) hanno maggiori chance di sopravvivenza e quali meno nei nuovi ambienti creati dal cambiamento climatico.
È inoltre molto significativo che i geni sensibili siano i DRD4 e i DEAF1. Quando l’ambiente cambia, un vantaggio adattativo decisivo per gli uccelli come per gli uomini e come tutte le specie animali è proprio la capacità di esplorare nuovi ambienti e di migrare verso quelli più promettenti.

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