Adattamento al clima degli ecosistemi


Adattamento al clima degli ecosistemi

L'attuale ritmo del cambiamento climatico supera gli eventi storici di 1-2 ordini di grandezza, il che renderà difficile l'adattamento degli organismi e degli ecosistemi. Per molto tempo, si è ipotizzato che l'adattamento fosse possibile solo attraverso mutamenti nella composizione genetica - la sequenza base del DNA. Di recente è stato messo a fuoco un altro livello informativo del DNA, vale a dire l'epigenetica.

Utilizzando una specie ittica del Mar Baltico, lo spinarello a tre spine, un team internazionale ha studiato se e come l'epigenetica contribuisce all'adattamento. «Il nostro esperimento mostra che le modifiche epigenetiche influenzano l'adattamento, ma anche che i cambiamenti da una generazione all'altra sono più piccoli di quanto si pensasse in precedenza», afferma la biologa Melanie Heckwolf (1) del GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel. Ella è l'autrice dello studio pubblicato su Science Advances. (2)

Cosa distingue i cambiamenti nel DNA dai cambiamenti nell'epigenetica? «Gli individui con determinati tratti ereditari codificati nel DNA possono far fronte all'ambiente prevalente meglio di altri. In media, quegli individui possono affrontare meglio il proprio ambiente, quindi sopravvivere più a lungo e produrre più prole. A lungo termine, le loro caratteristiche codificate nel DNA prevarranno. Questo processo si riferisce alla selezione naturale», spiega la dottoressa Britta Meyer (3) di GEOMAR. Tuttavia, la selezione richiede tempo e il tempo è scarso di fronte ai rapidi cambiamenti climatici.

Al contrario, i processi epigenetici influenzano chimicamente la struttura del DNA. Attivano o disattivano aree del genoma che sono responsabili di determinati tratti o risposte a condizioni ambientali. Da un lato, marcatori epigenetici “stabili”, attraverso la selezione naturale, contribuiscono all'adattamento in modo simile al DNA stesso. D'altra parte, i marcatori “inducibili” sono quelli che possono cambiare durante la vita di un individuo. In teoria, se ciò accade nei gameti dei genitori, alla loro prole viene dato un vantaggio per far fronte al loro ambiente. Molti scienziati pertanto si aspettano che i marcatori inducibili reagiscano in modo particolarmente rapido e assicurino così la sopravvivenza degli organismi a fronte di rapidi cambiamenti.

I gruppi di ricerca del Dottor Thorsten B. Reusch (4) (GEOMAR, Germania) e del Dottor Christophe Eizaguirre (5) (Queen Mary University di Londra, Regno Unito) hanno studiato se e come questi marker stabili e inducibili contribuiscono all'adattamento.
Essi hanno utilizzato il pesce spinarello a tre spine del Baltico perché attualmente è adattato alle diverse condizioni di salinità che vanno dall'acqua salata all'acqua dolce. Inoltre, il Mar Baltico è un laboratorio naturale per la ricerca sui cambiamenti climatici perché gli effetti dei cambiamenti climatici sono già evidenti lì.

Il team ha scoperto che le diverse popolazioni differivano per la loro composizione genetica ed epigenetica e avevano anche tolleranze diverse ai cambiamenti nella salinità. In un esperimento che ha coinvolto due generazioni di spinarelli, il team ha dimostrato che marcatori inducibili migliorano la risposta della seconda generazione ai cambiamenti ambientali, sebbene in misura minore di quanto inizialmente ipotizzato.

Nel complesso, lo studio mostra che gli organismi alla fine raggiungeranno i loro limiti per rispondere ai cambiamenti climatici, anche con modalità di adattamento epigenetico.

La biologa Melanie Heckwolf spiega: «dobbiamo stare attenti a non interpretare in modo eccessivo questo interessante ma poco compreso campo di ricerca sull'epigenetica come un 'proiettile d'argento' contro i cambiamenti climatici per tutte le specie. Il cambiamento climatico è una delle maggiori sfide per le specie e gli ecosistemi e i meccanismi naturali disponibili alle specie per rispondere potrebbero non essere sufficienti se il cambiamento climatico rimane così forte e rapido.»

Riferimenti:

(1) Melanie Heckwolf

(2) Two different epigenetic information channels in wild three-spined sticklebacks are involved in salinity adaptation

(3) Britta Meyer

(4) Thorsten B. Reusch

(5) Christophe Eizaguirre

Descrizione foto: gli spinarelli a tre spine sono stati utilizzati come organismi modello in questo studio. - Credit: M. Heckwolf, GEOMAR - Usage Restrictions: solo nel contesto di questo comunicato stampa.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Epigenetic inheritance: A silver bullet against climate change?

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