Pesci capaci di vivere in acqua tossica

Secondo uno studio della Kansas State University e della Washington State University, diverse specie di pesci si sono adattate ad ambienti difficili usando lo stesso meccanismo, il che mette in discussione la possibilità evolutiva.

Michi Tobler, (1) professore associato, Ryan Greenway, dottorando di maggio 2019 e Nick Barts, dottorando, tutti nella divisione di biologia; Joanna Kelley, (2) professoressa associata presso la Washington State University; e molti altri collaboratori hanno recentemente pubblicato un articolo sui reiterati adattamenti ad ambienti estremi negli Atti della National Academy of Sciences. (3)

«Stiamo cercando di capire come funzionano l'evoluzione e l'adattamento», ha detto Michi Tobler. «Ci siamo imbattuti in questi pesci che vivono in quest'acqua altamente tossica. Il livello di tossicità è molto elevato che uccide la maggior parte degli altri esseri viventi legandosi a un enzima nei mitocondri - la centrale elettrica delle cellule - e interrompendo la produzione di energia a livello cellulare.»

I flussi hanno alte concentrazioni di idrogeno solforato (H₂S), un gas che si dissolve naturalmente nell'acqua. Il professor Tobler e i suoi collaboratori hanno trovato almeno 10 diversi lignaggi di pesci che si sono adattati per vivere in un ambiente estremo.

«Il fatto che le popolazioni seguano o meno la stessa strada per adattarsi a nuovi ambienti è una questione di lunga data nella biologia evolutiva», ha affermato la dottoressa Joanna Kelly. «La nostra ricerca mostra che gli stessi percorsi sono stati modificati in più specie diverse di pesci adattati all'idrogeno solforato (H₂S).»

Tutti e 10 adattati, indipendentemente dalla posizione, usando lo stesso meccanismo: modificare l'enzima in modo che l'agente tossico non possa legarsi ad esso.

«L'aspetto interessante di questi enzimi è che tutti gli organismi li hanno», ha detto Michi Tobler. «Li abbiamo. I funghi li hanno. Le piante li hanno. È il modo universale di produrre energia. Tuttavia, è questo antico percorso, conservato per così tanto tempo, che viene modificato in questi pesci.»

Secondo il dottor Michi Tobler, i pesci hanno anche potenziato un meccanismo di disintossicazione esistente all'interno dei mitocondri in modo che possano liberarsi più rapidamente dell'idrogeno solforato (H₂S) e sopravvivere quando altri pesci, non adattati della stessa specie, non possono sopravvivere nell'acqua tossica. Le molteplici linee di pesci, con questa capacità, mettono in discussione un punto di vista proposto dal biologo evoluzionista Stephen Gould, che se l'evoluzione si ripetesse, porterebbe sempre a risultati diversi.

«Trenta anni fa, Stephen Gould ha detto 'se potessi riavvolgere il nastro della vita, otterresti un risultato diverso ogni volta', il che significa che l'evoluzione non troverà le stesse soluzioni adattative ogni volta», ha detto Michi Tobler. «Ciò che abbiamo effettivamente trovato in tutti questi lignaggi - in cui il nastro della vita è stato riprodotto quando sono stati esposti alle stesse fonti di selezione - è che l'evoluzione si svolge in modo molto simile. Penso che ci dica qualcosa di molto fondamentale come gli organismi si adattano e che le soluzioni adattive sono probabilmente limitate.»

I ricercatori sono in grado di confrontare con l'adattamento i pesci che vivono nell'acqua tossica con gli antenati che vivono in un habitat normale perché non esiste una barriera tra gli habitat. Il professor Michi Tobler ha dichiarato che, in conseguenza del fatto che i pesci si adattano all'ambiente tossico, si stanno effettivamente evolvendo in una nuova specie. In questo ambito, i suoi studenti laureati hanno ulteriori ricerche in sospeso.

Riferimenti:

(1) Michi Tobler

(2) Joanna Kelley

(3) Convergent evolution of conserved mitochondrial pathways underlies repeated adaptation to extreme environments

Descrizione foto: I biologi della Kansas State University e della Washington State University studiano pesci in grado di vivere in acqua con livelli altamente tossici di idrogeno solforato (H₂S). Individuati 10 lignaggi di pesci in grado di vivere in flussi altamente tossici. - Credit: Kansas State University.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Evolutionary biologists find several fish adapt in the same way to toxic water