Basso tasso evolutivo del genoma nelle marmotte alpine

Le marmotte alpine sono riuscite a sopravvivere per migliaia di anni nonostante la loro bassa diversità genetica.

Quali effetti ha il cambiamento climatico sulla diversità genetica degli organismi viventi? In uno studio condotto da Charité - Universitätsmedizin Berlin, un team internazionale di ricercatori ha analizzato il genoma della marmotta alpina, un superstite dell'era glaciale che ora vive in gran numero nelle zone alpine situate ad alta quota.

I risultati sono stati inaspettati: La marmotta alpina ha perso la sua diversità genetica durante gli eventi climatici legati all'era glaciale e da allora non è stata in grado di recuperarla. I risultati di questo studio sono stati pubblicati sulla rivista Current Biology. (1)

Siccome la bassa diversità genetica della marmotta alpina non può essere spiegata dalle sue abitudini di vita, i ricercatori hanno usato l'analisi computerizzata per ricostruire il passato genetico della marmotta. Dopo aver combinato i risultati di analisi genetiche complete con i dati provenienti dalla documentazione di reperti fossili, i ricercatori sono giunti alla conclusione che la marmotta alpina ha perso la sua diversità genetica a causa di molteplici adattamenti climatici durante l'ultima era glaciale.

Uno di questi adattamenti si è verificato durante la colonizzazione animale della steppa del Pleistocene (2) all'inizio dell'ultima era glaciale (tra 110.000 e 115.000 anni fa). Un secondo adattamento accadde quando la steppa del Pleistocene scomparve di nuovo verso la fine dell'era glaciale (tra 10.000 e 15.000 anni fa). Da allora, le marmotte hanno popolato le praterie d'alta quota delle Alpi, dove le temperature sono simili a quelle dell'habitat della steppa del Pleistocene.

I ricercatori hanno trovato delle prove che suggeriscono che l'adattamento della marmotta alle temperature più fredde della steppa del Pleistocene ha comportato un tempo di generazione più lungo e una diminuzione del tasso di mutazioni genetiche. Questi sviluppi hanno impedito agli animali di rigenerare efficacemente la loro diversità genetica. I risultati complessivi suggeriscono che il tasso di evoluzione del genoma è eccezionalmente basso nelle marmotte alpine.

Commentando il significato dei loro risultati, (3) il Professor Markus Ralser, che è stato nominato Einstein Professor for Biochemistry presso Charité nel maggio 2018 (4) afferma: “Il nostro studio dimostra che i cambiamenti climatici possono avere effetti a lungo termine sulla diversità genetica di una specie, che non era stata precedentemente dimostrata in modo così chiaro. Il fenomeno della pochissima diversità genetica può essere dovuto a eventi climatici verificatisi molte migliaia di anni fa. È notevole che la marmotta alpina sia riuscita a sopravvivere per migliaia di anni nonostante la sua bassa diversità genetica. Dopotutto, una mancanza di variazione genetica può significare una ridotta capacità di adattamento ai cambiamenti, rendendo le specie colpite più suscettibili, sia a malattie, sia a condizioni ambientali alterate - inclusi cambiamenti nel clima locale.”

Riassumendo i risultati dello studio, il Professor Markus Ralser conclude: “Non dovremmo sottovalutare i risultati dello studio, poiché anche nel passato si sono manifestati simili fenomeni: nel diciannovesimo secolo, il piccione viaggiatore era una delle specie più abbondanti di uccelli terrestri dell'emisfero settentrionale. Tuttavia, è stato completamente spazzato via nel giro di pochi anni: è possibile che la bassa diversità genetica abbia avuto un ruolo in questo. Un importante passo successivo consisterebbe nel studiare più da vicino altri animali che, come la marmotta alpina, sono riusciti a sopravvivere all'era glaciale e potrebbero essere intrappolati in uno stato simile di bassa diversità genetica. Attualmente, le stime relative al rischio di estinzione di una particolare specie si basano principalmente sul numero di animali in grado di riprodursi e dovremmo riconsiderare se questo debba essere l'unico criterio utilizzabile.”

Riferimenti:

(1) Ice-Age Climate Adaptations Trap the Alpine Marmot in a State of Low Genetic Diversity

(2) Pleistocene

(3) Climate change affects the genetic diversity of a species

(4) Markus Ralser

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Climate change affects the genetic diversity of a species