Le farfalle rivelano segreti della metapopolazione
Le farfalle Melitaea cinxia che vivono tra una rete di 4 000 appezzamenti abitati del territorio nelle isole Åland, in Finlandia, vengono studiate da oltre 22 anni come un sistema modello per metapopolazioni. La fenotipizzazione su larga scala e la genotipizzazione di questa metapopolazione è stata condotta dal progetto SPATIALDYNAMICS (Ecological, molecular, and evolutionary spatial dynamics). I ricercatori hanno sequenziato il genoma completo della Melitaea cinxia e costruito una mappa accurata di collegamento con i dati di polimorfismo a singolo nucleotide ultra-fitto di tutto il genoma. La ricerca genetica e genomica è stata poi integrata con la ricerca ecologica. I risultati rivelano una sorprendente variazione di espressione genica tra le popolazioni locali con storie demografiche dissimili. Le farfalle femmina da popolazioni di nuova costituzione hanno dimostrato di esprimere il gene associato alla produzione di uova e alla manutenzione del volo più delle femmine delle vecchie popolazioni. Ciò ha prodotto importanti analisi dei meccanismi molecolari alla base delle variazioni precedentemente riportate nelle caratteristiche della storia della vita e nei processi tra popolazioni nuove e vecchie. Gli scienziati hanno anche confrontato le popolazioni regionali che vivono in due habitat frammentati e in altri due continui nel Nord Europa. Hanno scoperto che un gran numero di geni (1 814) sono stati diversamente espressi tra i tipi di paesaggio. Questo ha dimostrato le estinzioni ricorrenti delle popolazioni locali e la ricolonizzazione di appezzamenti non occupati nel panorama frammentato selezionato per profili genici specifici. Tali risultati dimostrano che ci sono adattamenti genomici alla vita in un paesaggio frammentato, che richiede ad esempio voli frequenti. Tuttavia, i ricercatori hanno anche scoperto che piccole popolazioni insulari del Mar Baltico, che sono rimaste completamente isolate per oltre 100 generazioni, hanno accumulato molte mutazioni recessive dannose. Queste mutazioni compromettono la durata della popolazione, dimostrando ciò che è probabile che accada in innumerevoli popolazioni rimanenti che vivono in paesaggi frammentati dall’attività umana. Inoltre, la ricerca sull’isomerasi del gene metabolico del fosfoglucosio ha prodotto prove abbinando dinamiche ecologiche e microevolutive nelle popolazioni naturali. Ciò può migliorare la risposta delle specie all’alterazione delle condizioni ambientali in seguito a cambiamenti del clima e dell’uso del suolo.
Parole chiave
Farfalle, metapopolazione, paesaggi frammentati, Melitaea cinxia, Isole Åland, SPATIALDYNAMICS