Come si sono evoluti i fringuelli di Daphne

Rivelata la base genetica dell’adattamento sul cambiamento evolutivo di quasi 4.000 fringuelli di Darwin Major, Isole Galápagos, Ecuador

Un team internazionale di ricercatori ha pubblicato, sulla rivista Science (1), uno studio fondamentale sul cambiamento evolutivo contemporaneo nelle popolazioni naturali. Il loro studio utilizza uno dei più grandi set di dati genomici mai prodotti per gli animali nel loro ambiente naturale, che comprende quasi 4.000 fringuelli di Darwin. Lo studio ha rivelato la base genetica dell’adattamento in questo gruppo iconico.

Da quando Darwin scrisse sui fringuelli delle Isole Galápagos, i biologi hanno studiato questi piccoli uccelli canori per comprenderne i meccanismi dell’evoluzione. Una specie ancestrale si è evoluta in 18 specie diverse negli ultimi milioni di anni. La forza dei fringuelli di Darwin come organismo di studio risiede in ciò che possono mostrare sulle prime fasi della speciazione. Peter (2) e Rosemary Grant (3) (Princeton University) hanno rintracciato quasi tutti gli individui su Daphne Major a partire dagli anni '70. Il loro lavoro dimostra che i fringuelli di Daphne Major si sono evoluti in risposta ai cambiamenti nell'ambiente e alle interazioni tra le specie. Un team internazionale ha sequenziato i genomi di quasi tutti i fringuelli studiati su Daphne e ha rivelato l’architettura genetica del cambiamento adattivo.

«Penso che sia un'opportunità davvero entusiasmante per collegare la nostra comprensione del cambiamento evolutivo nel profondo passato con le osservazioni nel tempo attuale», afferma il dottor Erik Enbody (4), l'autore principale dello studio ed ex ricercatore post-dottorato presso l'Uppsala University. «I dati genomici sono uno strumento potente per portare le nostre osservazioni sugli uccelli sul campo e conoscere i fattori che hanno modellato la loro evoluzione», aggiungendo che questo tipo di studio su questa scala non sarebbe stato possibile senza decenni di ricerca sulle Galápagos.

«Una delle cose più straordinarie che abbiamo scoperto è che solo pochi loci genetici spiegano gran parte della variazione nel becco del fringuello», afferma Leif Andersson (5) (Uppsala University and Texas A&M University), autore senior dello studio. «Sembra che uno dei modi in cui questi cambiamenti genetici si evolvono sia raggruppando insieme più geni, che sono poi soggetti alla selezione naturale man mano che l’ambiente cambia».

Questi risultati potrebbero sorprendere i genetisti umani, poiché molte varianti genetiche sono responsabili solo di una piccola quantità di variazione nell’altezza umana, ad esempio.

Nel corso dei tre decenni studiati, il becco del fringuello terrestre medio è diventato più piccolo. Utilizzando i genomi di tutti i fringuelli di Daphne, i ricercatori dimostrano che ciò è il risultato del trasferimento di geni dal piccolo fringuello terrestre attraverso l'ibridazione e periodi di siccità in cui gli individui con becchi più piccoli sono sopravvissuti meglio.

«Questo studio evidenzia il valore degli studi a lungo termine per comprendere il meccanismo del cambiamento evolutivo», afferma Peter Grant.

I ricercatori hanno raccolto una goccia di sangue dalla vena dell'ala e hanno fasciato ciascun uccello. Ciò ha permesso loro di seguirli e determinare quanto tempo sono sopravvissuti, con chi si sono accoppiati e la loro prole.

«Raccogliendo campioni di sangue durante lo studio, abbiamo avuto campioni disponibili per lo studio genomico quando la tecnologia è diventata disponibile», aggiunge la dottoressa Rosemary Grant.

I ricercatori hanno studiato non solo il fringuello medio, ma l'intera comunità di quattro specie di fringuelli presenti sull'isola. Il fringuello cactus comune ha sperimentato un graduale cambiamento verso il becco più smussato man mano che le condizioni sull'isola sono cambiate e l'ibridazione con il fringuello terrestre medio è aumentata. Questo studio dipinge un quadro dinamico di come le specie si adattano ai cambiamenti ambientali attraverso una combinazione di mutamenti genetici di grandi effetti fenotipici che a volte vengono trasferiti tra le specie. Mentre l’ambiente globale continua a cambiare, i fringuelli delle isole Galápagos forniranno una preziosa finestra per comprendere come gli uccelli, la loro costituzione genetica e il loro ambiente interagiscono per modellare il futuro delle popolazioni selvatiche.

Riferimenti:

(1) Community-wide genome sequencing reveals 30 years of Darwin’s finch evolution

(2) Peter Grant

(3) Rosemary Grant

(4) Erik Enbody

(5) Leif Andersson

Descrizione foto: Un grande fringuello terrestre ( Geospiza magnirostris ) su Daphne Major, Isole Galápagos, Ecuador. - Credit: Erik Enbody.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Genome study reveals 30 years of Darwin’s finch evolution