Un esperimento che si è protratto per trent’anni ha offerto nuove intuizioni sull’evoluzione della lumaca marina Littorina saxatilis. La ricerca, pubblicata su Science Advances, è il risultato di una collaborazione internazionale che ha coinvolto ricercatori dell’Istituto di Scienza e Tecnologia austriaco (Ista), della Nord University in Norvegia, dell’Università di Goteborg in Svezia e dell’Università di Sheffield nel Regno Unito.
Tutto ebbe inizio nel 1988, quando l’arcipelago di Koster, un gruppo di isole al largo della costa occidentale svedese vicino al confine con la Norvegia, fu colpito da una fioritura particolarmente densa di alghe tossiche, che devastò le popolazioni di lumache marine. In precedenza, le isole e i loro scogli intertidali ospitavano popolazioni densi e diversificati di Littorina saxatilis. Mentre le popolazioni di lumache delle isole più grandi furono ripristinate in due o quattro anni, alcuni isolotti non riuscirono a riprendersi da questo duro colpo.
L’evoluzione delle lumache marine
Kerstin Johannesson, ecologista marina dell’Università di Goteborg, colse un’opportunità unica. Nel 1992, reintrodusse le lumache L. saxatilis nel loro habitat perduto, avviando un esperimento che avrebbe avuto ampie implicazioni più di trent’anni dopo. “L. saxatilis è una specie comune di lumaca marina presente sulle coste dell’Atlantico settentrionale, dove le diverse popolazioni hanno evoluto tratti adattati ai loro ambienti. Questi tratti includono le dimensioni, la forma della conchiglia, il colore del guscio e il comportamento”, ha spiegato Johannesson.
Le differenze tra questi tratti sono particolarmente evidenti tra i cosiddetti ecotipi, “Granchio” e “Onda“. “Queste lumache si sono evolute ripetutamente in luoghi diversi, in ambienti esposti alla predazione dei granchi o su rocce esposte alle onde, lontano dai granchi”, ha aggiunto. Le lumache “Onda” sono generalmente più piccole, con una conchiglia sottile dai colori e disegni specifici, un’apertura ampia e arrotondata, e un comportamento audace. Le “Granchio“, invece, sono molto più grandi, con conchiglie più spesse e un’apertura più piccola e allungata, e si comportano in modo più cauto nel loro ambiente dominato dai predatori.
Nell’arcipelago di Koster convivono questi due diversi tipi di lumaca, spesso vicini sulla stessa isola o separati da poche centinaia di metri di mare. Prima della fioritura algale tossica del 1988, le chiocciole “Onda” abitavano gli scogli, mentre le coste vicine ospitavano sia le chiocciole “Granchio” che quelle “Onda”. Questa vicinanza spaziale si sarebbe rivelata cruciale. Vedendo che la popolazione di lumache “Onda” era stata completamente spazzata via, nel 1992 Johannesson decise di reintrodurre le lumache “Granchio” in uno di questi bacini.
“Con una o due generazioni all’anno, ci aspettavamo giustamente che le lumache ‘Granchio’ si adattassero al nuovo ambiente sotto gli occhi degli scienziati”, ha commentato Diego Garcia Castillo, studente laureato del gruppo Barton dell’Ista e coautore dello studio. “I nostri colleghi hanno visto le prove dell’adattamento delle lumache già nel primo decennio dell’esperimento – ha affermato – nel corso dei trent’anni, siamo stati in grado di prevedere con certezza l’aspetto delle lumache e le regioni genetiche coinvolte. La trasformazione è stata rapida”.
Tuttavia, le lumache non si sono evolute da zero. “Una parte della diversità genetica era già disponibile nella popolazione iniziale del granchio, ma con una bassa prevalenza, questo perché la specie aveva sperimentato condizioni simili nel recente passato – ha spiegato Anja Marie Westram, ex postdoc all’Ista e attualmente ricercatrice alla Nord University – l’accesso delle lumache a un ampio pool genetico ha guidato questa rapida evoluzione”.
Il team di ricerca ha esaminato tre aspetti nel corso degli anni: il fenotipo delle lumache, la variabilità tra i singoli geni e i cambiamenti genetici più ampi, noti come “inversioni cromosomiche”. Nelle prime generazioni, i ricercatori hanno assistito a un fenomeno interessante chiamato “plasticità fenotipica”: subito dopo il trasferimento, le lumache hanno modificato la loro forma per adattarsi al nuovo ambiente, ma la popolazione ha iniziato rapidamente a cambiare anche dal punto di vista genetico.
“Gli scienziati hanno dimostrato che la rapida trasformazione delle lumache era probabilmente dovuta a due processi complementari: una rapida selezione di tratti già presenti a bassa frequenza nella popolazione di lumache ‘Granchio’ trapiantata e un flusso genico dalle vicine lumache ‘Onda’ che avrebbero potuto semplicemente fare una zattera di oltre 160 metri per raggiungere lo Skerry”, ha spiegato Castillo.
In teoria, gli scienziati sanno che una specie con una variazione genetica sufficientemente elevata può adattarsi più rapidamente ai cambiamenti. Tuttavia, pochi studi hanno sperimentato l’evoluzione nel tempo in natura. “Questo lavoro ci permette di osservare più da vicino l’evoluzione ripetuta e di prevedere come una popolazione potrebbe sviluppare tratti che si sono evoluti separatamente in passato in condizioni simili”, ha evidenziato Castillo.
La squadra di ricerca desidera ora comprendere come le specie possano adattarsi alle sfide ambientali moderne, come inquinamento e cambiamenti climatici. “Non tutte le specie hanno accesso a grandi pool genetici e l’evoluzione di nuovi tratti da zero è noiosamente lenta – ha dichiarato Westram – l’adattamento è molto complesso e il nostro pianeta sta affrontando cambiamenti complessi, con eventi meteorologici estremi, cambiamenti climatici rapidi, inquinamento e nuovi parassiti”.
L’autrice spera che questo lavoro incoraggi ulteriori ricerche sul mantenimento di specie con un corredo genetico ampio e diversificato. “Forse questa ricerca aiuterà a convincere le persone a proteggere una serie di habitat naturali affinché le specie non perdano la loro variazione genetica”, ha concluso Westram. Oggi, le lumache che Johannesson ha portato allo Skerry nel 1992 hanno raggiunto una popolazione di circa mille individui.
