I mitocondri offrono indizi sulle modalità di sopravvivenza dei granchi invasivi
Un piccolo granchio costiero originario delle coste dell’Europa e del Nord Africa si è insediato in altre parti del mondo. Diffuso dall’attività umana, il granchio ripario (Carcinus maenas) vive ora in Australia, Giappone, Sudafrica e nelle Americhe, ed è stato inserito nell’elenco delle 100 specie alloctone invasive più dannose al mondo(si apre in una nuova finestra). Che siano state introdotte naturalmente o intenzionalmente, queste specie sono una delle principali cause della perdita di biodiversità e, in un mondo caratterizzato dai cambiamenti climatici e dall’inquinamento, spesso si adattano meglio di quelle autoctone. Ma cosa le rende così adattabili? Ricerche recenti hanno collegato questo fenomeno alla loro evoluzione rapida, che permette loro di adattarsi velocemente ed evitare l’estinzione. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie(si apre in una nuova finestra), il progetto MitoRescue(si apre in una nuova finestra) ha cercato risposte all’interno delle cellule, nei mitocondri che forniscono loro energia. Concentrandosi su C. maenas, il progetto è partito dalla premessa che, in condizioni di stress, le cellule ricche di mitocondri presenti nelle sue branchie possono produrre energia supplementare, che potrebbe aiutare gli animali ad adattarsi.
Flessibilità energetica
L’équipe di ricerca ha prelevato campioni di granchi in 12 siti: popolazioni autoctone provenienti dalle acque più fredde della Francia e da quelle più calde del Portogallo, nonché una popolazione invasiva di lunga data, originaria delle acque calde, presente in Australia. Ha quindi misurato la respirazione dell’animale intero, la diversità genetica, i marcatori biochimici legati allo stress nelle branchie e la struttura dell’epatopancreas, un organo digestivo. È emerso che il successo dell’invasione dei granchi in Australia non è dovuto a una condizione fisica migliore o a un fabbisogno energetico maggiore, ma alla regolazione biochimica. «I nostri risultati indicano che il successo della popolazione invasiva di C. maenas potrebbe dipendere dalla flessibilità regolatoria e metabolica piuttosto che da cambiamenti nel bilancio energetico di base», afferma il coordinatore del progetto Jehan-Hervé Lignot. Generalmente, ci si aspetta che le popolazioni invasive abbiano una minore diversità rispetto a quelle autoctone, poiché discendono da pochi individui fondatori. Tuttavia, i granchi australiani dimostrano una diversità genetica mitocondriale paragonabile a quella delle popolazioni autoctone. Come osservato da Lignot, questo non è insolito quando le invasioni comportano introduzioni multiple o mescolanze tra popolazioni di origine.
Cosa ci insegnano le acque inquinate
Il team ha anche esaminato come i granchi reagiscono al cadmio, un metallo tossico. I granchi provenienti da siti con una storia di esposizione al cadmio hanno mostrato una respirazione mitocondriale più elevata e hanno prodotto una maggiore quantità di specie reattive dell’ossigeno (sottoprodotti naturali della produzione di energia che possono danneggiare le cellule) insieme a difese antiossidanti più forti. I granchi senza precedente esposizione hanno reagito in modo diverso al cadmio. I loro mitocondri hanno modificato l’equilibrio tra due componenti chiave, il che potrebbe limitare la formazione di sottoprodotti, consentendo il funzionamento dei processi di disintossicazione e di altre difese. «Questi risultati ci portano a pensare che l’esposizione a lungo termine ai metalli induca adattamenti mitocondriali che aumentano la resilienza all’inquinamento, e possono favorire il successo dell’invasione del granchio ripario in ambienti contaminati», spiega Lignot. MitoRescue ha inoltre sviluppato un protocollo per lo studio dei crostacei marini e d’acqua dolce, come i granchi. Le branchie dei granchi, più spesse e meno permeabili rispetto a quelle dei pesci, richiedono un trattamento più aggressivo per misurare la funzione mitocondriale. La sostanza chimica comunemente usata allo scopo, la saponina, può di per sé danneggiare i mitocondri: l’équipe ha dunque testato diversi trattamenti, scoprendo che un’esposizione di 30 minuti ha dato i risultati migliori. L’approccio del progetto sarà testato su altre specie autoctone e invasive, come il granchio comune insieme al granchio blu invasivo. Il lavoro, aggiunge Lignot, «offre nuove prospettive per la gestione degli invasori marini in un oceano in continua evoluzione.»
