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Risolto il mistero dei draghi marini

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I draghi marini (Phyllopetryx taeniolatus) vivono al largo delle coste dell’Australia occidentale e meridionale. Un team internazionale che coinvolge il biologo evoluzionista Axel Meyer dell’Università di Costanza ha trovato la base genetica per alcune caratteristiche esterne del drago marino, come la sua mancanza di denti e le sue distinte appendici simili a foglie. Il team ha anche localizzato il gene di determinazione del sesso nel genoma del drago marino. 

Esperti in mimetica

I draghi marini appartengono alla famiglia Syngnathidae insieme ai cavallucci marini e ai pesci ago. Il loro nome si riferisce alla forma dei loro corpi simile a un drago e alla spettacolare colorazione delle loro speciali appendici cutanee simili a foglie. Sono considerati esperti in mimetizzazione grazie alla loro capacità di imitare l’aspetto delle alghe. Come gli altri membri della famiglia Syngnathidae, i draghi marini mostrano adattamenti e comportamenti speciali: hanno una bocca a forma di tubo e senza denti, mancano delle pinne ventrali e pelviche e delle squame tipiche dei pesci, ma hanno invece un guscio osseo che copre tutto il loro corpo .

I cavallucci marini essiccati sono usati nella medicina tradizionale cinese, che ha portato molte specie ad essere altamente in pericolo. Non nuotano orizzontalmente, ma scivolano lentamente attraverso le barriere coralline e le acque costiere poco profonde, quasi verticalmente, come un cavallo, con la testa piegata verso il basso. La loro coda prensile può essere usata per trattenere le cose. Come altre specie di cavallucci marini , i maschi di drago marino sono responsabili della protezione delle uova rosa brillante attaccate all’esterno dei loro corpi fino alla schiusa.

Durante il sequenziamento del genoma e l’esame delle basi genetiche per altre caratteristiche esterne dei draghi marini, i ricercatori di cinque squadre provenienti da Cina, Singapore, Giappone e Germania hanno concentrato i loro sforzi sulla determinazione del sesso, l’assenza di denti e le appendici cutanee di nuova evoluzione nei draghi marini. Il team di ricerca, guidato dal professor Qiang Lin dell’Accademia cinese delle scienze di Guangzhou, ha dimostrato che una serie di geni è responsabile di questo sviluppo evolutivo che di solito controlla lo sviluppo delle pinne. Le appendici cutanee simili a foglie dei draghi marini sono quindi raggi delle pinne altamente alterati.

Come i cavallucci marini, anche i draghi marini sono sdentati. Usano i loro lunghi musi per succhiare il cibo, piccoli crostacei e ingoiarli interi. L’analisi del genoma mostra che, anche nei parenti dei cavallucci marini, mancano diversi geni che contribuiscono allo sviluppo dei denti in altri pesci oltre che nell’uomo. Il team di ricerca ha testato l’ipotesi sul corrispondente gene scpp5 disattivando questo gene nel pesce zebra, un organismo modello ben studiato con denti faringei. Come previsto, il pesce mutato mostrava denti ridotti. La funzione del gene mancante responsabile della perdita dei denti è stata quindi dimostrata negli esperimenti CRISPR-Cas di biologia molecolare.

I maschi si prendono cura delle uova fecondate

È anche tipico che i membri maschi della famiglia dei cavallucci marini si prendano cura delle uova fecondate fino alla schiusa. I maschi di cavalluccio marino hanno sviluppato sacchetti di covata, ma i maschi delle specie più antiche di draghi marini portano ancora visibilmente le uova appiccicose sulla coda. Le femmine depongono le uova in questa posizione speciale sui corpi dei maschi, e vengono quindi trasportate dai draghi marini maschi e quindi protette dai predatori. È generalmente più comune che i pesci maschi si prendano cura delle uova fecondate piuttosto che delle femmine, sebbene questa particolare forma si sia evoluta solo nei membri della famiglia dei cavallucci marini.

In questo contesto, i ricercatori hanno cercato meccanismi di determinazione del sesso precedentemente sconosciuti nei draghi marini. Nel complesso, è difficile localizzare la determinazione del sesso nei pesci, poiché, per la maggior parte, non hanno cromosomi sessuali speciali, come i cromosomi X e Y nei mammiferi. Il team ha scoperto che la base molecolare per la determinazione del sesso nei draghi marini risiede nell’ormone antimulleriano, come precedentemente documentato anche per i cavallucci marini.

Il sequenziamento del genoma dei draghi marini è stato completato come parte di un progetto aggiuntivo nel contesto di una collaborazione a lungo termine tra i team di ricerca di Guangzhou e Costanza. Nella ricerca, in primo luogo il genoma del cavalluccio marino, è stato pubblicato da entrambi i team nel 2016 su Nature, mentre una seconda ricerca con 21 nuovi genomi di cavalluccio marino è apparsa quest’anno sulla rivista Nature Communications.

Axel Meyer afferma che la loro “ricerca sul genoma cerca di derivare il fenotipo corrispondente o “essente” di questi animali. Stiamo cercando di capire che aspetto ha un animale in base alla sua sequenza di genomi e alla nostra comprensione della funzione dei geni. Questo tipo di pesce non sembra affatto il tipico pesce, ma nonostante ciò sono una specie particolarmente affascinante e bella”.

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