Gli adattamenti genetici degli scimpanze

Gli scimpanzé possiedono adattamenti genetici che li aiutano a prosperare nei diversi habitat della foresta e della savana, alcuni dei quali potrebbero proteggerli dalla malaria

Il modo in cui le popolazioni si adattano al loro ambiente è una questione fondamentale in biologia. Tuttavia, sappiamo sorprendentemente poco di questo processo, soprattutto per quanto riguarda le specie in via di estinzione, come le grandi scimmie non umane. Gli scimpanzé, i nostri parenti viventi più stretti, sono particolarmente degni di nota perché abitano una varietà di habitat, dalla foresta pluviale alla savana boschiva. Le foreste hanno chiome chiuse con elevata disponibilità di cibo e acqua durante tutto l’anno, supportano elevate densità di popolazione e ospitano una varietà di agenti patogeni e vettori di malattie. Al contrario, le savane sono al limite della distribuzione degli scimpanzé nell’Africa orientale e occidentale e sono caratterizzate da tettoie aperte, temperature più elevate, precipitazioni annuali inferiori e stagionalità delle precipitazioni più elevata. Resta sconosciuto se l’adattamento genetico faciliti la diversità dell’habitat degli scimpanzé, nonostante abbia ampie implicazioni per la biologia evolutiva e la conservazione.

Gli scimpanzé sono i nostri parenti viventi più prossimi: condividono con gli esseri umani oltre il 98% del loro DNA e gli scienziati affermano che le loro scoperte, pubblicate su Science (1), possono insegnarci non solo informazioni sulla nostra storia evolutiva, ma anche sulla biologia dell'infezione della malaria negli esseri umani.

Gli scimpanzé sono in pericolo a causa della distruzione dell'habitat, del bracconaggio e delle malattie infettive. I risultati di questo studio potrebbero anche informare la conservazione poiché suggeriscono che i cambiamenti climatici e di utilizzo del territorio avranno probabilmente impatti diversi sui molteplici gruppi di scimpanzé.

L'autrice principale, la professoressa Aida Andrés (2) (UCL Genetics Institute), ha affermato: «Ci sono solo poche centinaia di migliaia di scimpanzé vivi, ma si trovano in paesaggi molto diversi dall'Africa orientale all'estremo ovest del continente, comprese le fitte foreste pluviali tropicali e le aree aperte di boschi e savane. Ciò li rende piuttosto unici, perché a parte gli umani, tutte le altre scimmie vivono esclusivamente nelle foreste. Qui abbiamo dimostrato che oltre ad acquisire adattamenti comportamentali, diverse popolazioni di scimpanzé hanno sviluppato differenze genetiche per sopravvivere nei loro diversi habitat locali. Dato che gli scimpanzé affrontano minacce in tutto il loro areale, tra cui cambiamenti ambientali, climatici e spostamenti dovuti alle pressioni umane, è importante che la loro diversità genetica venga preservata per mantenere la loro resilienza e garantire la sopravvivenza a lungo termine di questa specie intelligente e affascinante».

Per studiare l'adattamento genetico, il team internazionale di ricercatori, provenienti da istituzioni in Africa, Europa e Nord America, aveva bisogno di ottenere il DNA dagli scimpanzé selvatici in via di estinzione e altamente sfuggenti senza disturbarli. Per farlo, hanno utilizzato campioni fecali raccolti come parte del Programma Panafricano: The Cultured Chimpanzee (PanAf). Metodi di laboratorio e computazionali all'avanguardia hanno permesso agli scienziati di studiare il DNA degli scimpanzé in questi campioni e di eseguire il più grande studio sull'adattamento locale nei mammiferi selvatici in via di estinzione fino ad oggi.

I ricercatori hanno analizzato gli esomi (la parte del genoma che codifica le proteine) di 828 scimpanzé selvatici, 388 dei quali sono stati inclusi nell'analisi finale, che rappresentano 30 diverse popolazioni di scimpanzé nell'intervallo geografico ed ecologico delle quattro sottospecie di scimpanzé. Gli scienziati hanno confrontato le informazioni genetiche con i dati sull'ambiente locale in cui vive ogni popolazione di scimpanzé, identificando varianti genetiche che si distinguono per essere molto più frequenti in certe regioni rispetto ad altre e che probabilmente conferiscono un beneficio a coloro che portano la variante genetica in habitat particolari.

Gli scienziati hanno trovato prove di adattamento genetico nei geni correlati a certi patogeni (microrganismi patogeni) tra gli scimpanzé che vivono nelle foreste, dove c'è un'alta concentrazione di patogeni, con la prova più forte trovata nei geni collegati alla malaria. Ciò include due geni che sono anche noti per essere responsabili dell'adattamento e della resistenza alla malaria negli esseri umani: GYPA e HBB, quest'ultimo responsabile dell'anemia falciforme negli esseri umani.

I risultati suggeriscono che la malaria è probabilmente una malattia importante per gli scimpanzé delle foreste selvatiche e che l'adattamento al parassita della malaria è avvenuto, in modo indipendente, attraverso cambiamenti negli stessi geni negli scimpanzé e negli esseri umani.

Il primo autore, il dottor Harrison Ostridge (UCL Genetics Institute), ha affermato: «Le strette somiglianze genetiche tra le grandi scimmie hanno portato al passaggio di malattie dalle scimmie agli esseri umani, come la malaria e l'HIV/AIDS, quindi studiare gli scimpanzé selvatici è estremamente utile per comprendere queste e altre malattie infettive condivise negli esseri umani e potrebbe aiutare a sviluppare nuovi trattamenti o vaccini. Trovare prove di adattamento alla malaria negli scimpanzé collegate agli stessi geni che influenzano la resistenza alla malaria negli esseri umani è sorprendente da un punto di vista evolutivo, poiché suggerisce che potrebbero esserci modi limitati in cui possiamo sviluppare una resistenza al parassita della malaria».

Lo studio suggerisce che gli scimpanzé si sono adattati anche ai loro habitat della savana, che hanno temperature più elevate, precipitazioni più basse e minore disponibilità di cibo. Ciò dimostra che studiare gli scimpanzé della savana potrebbe far luce su come gli antenati umani si siano adattati ad habitat simili milioni di anni fa, quando si sono spostati per la prima volta dalla foresta africana alla savana.

Il coautore e co-direttore del PanAf, il dottor Hjalmar S. Kühl (3) (Museo di storia naturale Senckenberg, Germania), ha commentato: «Questo studio rivoluzionario sugli adattamenti locali degli scimpanzé non avrebbe potuto essere realizzato senza la straordinaria collaborazione di un team internazionale di scienziati che ha lavorato instancabilmente per raccogliere dati non invasivi, tra cui campioni fecali, da paesi in cui vivono gli scimpanzé».

La coautrice e codirettrice del PanAf, la dottoressa Mimi Arandjelovic (4) (Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology, Germania) ha aggiunto: «Invitiamo inoltre chiunque sia interessato alla nostra ricerca a contribuire come scienziati della comunità su Chimp&See — Zooniverse (5), dove è possibile aiutare ad annotare i video raccolti insieme ai campioni genetici provenienti da tutto l'intervallo degli scimpanzé».

Riferimenti:

(1) Local genetic adaptation to habitat in wild chimpanzees

(2) Aida Andrés

(3) Hjalmar S. Kühl

(4) Mimi Arandjelovic

(5) Chimp&See — Zooniverse

Descrizione foto: Chimpanzee in Tanzania. - Credit: Carolyn Fryns, GMERC.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Chimpanzees are genetically adapted to local habitats and infections such as malaria