La Daphnia pulex, più comunemente nota come pulce d’acqua, è appena percettibile a occhio nudo, ma svolge un ruolo fondamentale negli ecosistemi d’acqua dolce di tutto il mondo, in quanto preda di specie sia vertebrati che invertebrati.
Le pulci d’acqua tengono anche sotto controllo le fioriture di alghe (che possono causare milioni di dollari di danni all’economia statunitense). Ma al di fuori del suo habitat acquatico, questo minuscolo crostaceo lascia allo stesso modo un’eredità importante nel mondo della scienza.
L’evoluzione della pulce d’acqua
Questo perché la pulce d’acqua quella che è nota come un “organismo modello”, una specie che è stata ampiamente studiata per comprendere particolari fenomeni biologici.
La pulce d’acqua è stato il primo crostaceo il cui genoma è stato sequenziato nel 2011, e la creatura è stata fondamentale per la missione in corso dei biologi per comprendere i meccanismi dell’evoluzione. A causa della loro riproduzione clonale, o asessuata, gli scienziati hanno studiato la variazione genetica tra i tratti, tra cui età, dimensioni alla nascita, tasso di crescita, risposta immunitaria e molto altro.
Gli scienziati dell’Arizona State University, insieme ai colleghi della Central China Normal University e di Notre Dame, hanno analizzato quasi 1.000 esemplari di pulce d’acqua e hanno scoperto la forza della selezione naturale sui singoli geni anno dopo anno.
Sorprendentemente, il team ha trovato una fluttuazione significativa nelle varianti geniche, note come alleli, anche in condizioni stabili, una strategia che potrebbe aumentare la capacità di adattarsi ad ambienti mutevoli mantenendo al contempo la variazione genetica. I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Lo studio
“Questo studio ci ha dato, per la prima volta, uno sguardo ai tipi di cambiamenti temporali nelle frequenze geniche che si verificano anche in ambienti apparentemente costanti”, ha affermato Michael Lynch dell’Arizona State University, autore principale del nuovo studio, “a sort of ongoing churn of genetic variation distributed across the genome”.
A causa del rapido ciclo di riproduzione della pulce d’acqua e della sua sensibilità agli inquinanti ambientali, i membri del genere vengono spesso utilizzati per testare la tossicità dell’acqua dolce, ma in laboratorio, queste caratteristiche sono diventate uno strumento fondamentale per studiare l’evoluzione.
In un arco di tempo di 10 anni, lo studio ha analizzato la varianza genetica di D. pulex in un ambiente stabile. Lo studio ha dimostrato che gli organismi hanno sperimentato pressioni di selezione mutevoli, ma che alla fine si sono tutte annullate, il che significa che nessuna caratteristica dominante ha preso il sopravvento e ha influenzato l’evoluzione dell’organismo. In altre parole, questo dimostra che l’evoluzione funziona a un livello molto più sottile di quanto gli scienziati credessero in precedenza.
Sebbene questo metta in discussione la tipica nozione di studio della diversità genetica e della divergenza come unici elementi di prova dell’intensità delle pressioni di selezione, questa strategia biologica aiuta anche l’organismo a conservare la diversità genetica, preparandosi anche per un rapido adattamento.
Ad esempio, gli scienziati notano che i geni situati sui cromosomi vicini tra loro si sono evoluti in coordinamento tra loro. Questo potrebbe causare l’ereditarietà di combinazioni benefiche di varianti geniche, accelerando così l’adattamento all’ambiente circostante.
Naturalmente, in un’epoca di cambiamenti climatici, è importante comprendere questi meccanismi evolutivi sottostanti. Poiché è impossibile ricreare perfettamente le pressioni evolutive sulle specie in natura, comprendere le funzioni di base di una specie in un ambiente stabile può aiutare a formare una base su come altre specie potrebbero essere adatte all’adattamento.
Conclusioni
Alla fine, questo potrebbe aiutare gli scienziati a sviluppare la resilienza in determinate popolazioni per proteggere reti alimentari di vitale importanza.
La scienza sta esplorando sempre più a fondo il meraviglioso mondo dell’evoluzione, e tutto grazie a un crostaceo microscopico.
