I rettili dell’Egeo rivelano i segreti della speciazione
La filogeografia utilizza il DNA per studiare la distribuzione geografica della biodiversità al fine di determinare i processi evoluzionistici ed ecologici che hanno lasciato un’impronta genetica sugli organismi viventi. Questo offre una prospettiva storica, fondamentale per lo studio della speciazione, della biogeografia, della tassonomia e della biologia della conservazione. Sita tra Africa e Asia, la regione dell’Egeo è una delle regioni più ricche di specie dell’Europa e un laboratorio naturale per gli studi filogeografici. La storia geologica della regione include molti periodi in cui le barriere marine comparivano e scomparivano, isolando le popolazioni o permettendogli di entrare in contatto tra loro. Le barriere sono essenziali per il processo di speciazione, durante il quale si creano nuove specie. Il progetto CO-PHY-MED ha utilizzato i rettili squamati (lucertole e serpenti) come organismi modello per condurre un’analisi filogeografica confrontando più specie su larga scala nella regione dell’Egeo. «I rettili sono modelli straordinari nell’ecologia e nell’evoluzione perché la loro dipendenza dalla temperatura li rende particolarmente sensibili ai cambiamenti climatici e per via della diversità che mostrano nella loro capacità (o incapacità) di superare le barriere», spiega il ricercatore principale, Panagiotis Kornilios.
Una migliore comprensione della speciazione
La filogeografia si basa tradizionalmente sull’analisi del DNA mitocondriale, la parte del genoma solitamente ereditata solo dalla madre. Tuttavia gli studi moderni si basano su più marcatori genetici, distribuiti su tutto l’intero genoma, per fornire risultati più solidi, precisi e affidabili. I ricercatori hanno studiato più di 700 campioni museali di oltre 40 specie di lucertole e serpenti. Attraverso l’uso del sequenziamento di ultima generazione (NGS, next generation sequencing) per analizzare migliaia di marcatori genomici indipendenti, hanno identificato dei modelli che differiscono notevolmente da quanto si sapeva finora sulla storia delle specie studiate. «La nostra comprensione dei meccanismi di fondo sta cambiando perché usare solo il DNA mitocondriale nello studio della speciazione e della biogeografia può portare a risultati semplicistici», spiega Kornilios. Combinare il DNA mitocondriale all’analisi NGS offre un quadro più preciso della storia della diversificazione degli organismi studiati, fornendo una testimonianza più dettagliata della biodiversità e identificando elementi criptici della biodiversità, addirittura nuove specie, e regioni geografiche e importanti barriere che hanno agito come cause nella speciazione.
Naufraghi in isole
Alcuni risultati rivelano schemi biogeografici inattesi. Ad esempio, le lucertole verdi del genere Lacerta sembrano aver colonizzato la penisola balcanica dall’Asia Minore attraversando l’antico Mar Egeo, usando le isole di quell’era come tappe intermedie. Milioni di anni dopo, le lucertole-naufraghe rimaste nelle isole dell’Egeo centrale possono essere identificate come distinte specie «criptiche». Invece i risultati sul serpente cervone hanno mostrato alcune isole dove le popolazioni sono geneticamente mescolate tra gli antichi abitanti e i coloni più recenti, come risultato di colonizzazioni multiple. Avviato con il sostegno del programma Marie Skłodowska-Curie, CO-PHY-MED rappresenta un approccio innovativo su vasta scala per le ricostruzioni filogeografiche comparative. «Il progetto offre non solo una prova dettagliata sulla biodiversità, ma anche una sua causa determinante. Può quindi aiutare nell’efficace gestione e conservazione della biodiversità, una grande sfida, specialmente rispetto al mutamento ambientale» conclude Kornilios.
Parole chiave
CO-PHY-MED, biodiversità, Egeo, sequenziamento di ultima generazione (NGS), filogeografia, evoluzione, DNA mitocondriale, isole, barriere marine