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Adaptations to temperature regimes in sponges: Genomic insights into the developmental and physiological evolutionary changes of early-branching metazoans

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Scoprire i segreti della vita negli ambienti marini più estremi al mondo

Lo studio degli adattamenti genetici delle spugne che vivono in acque polari può aiutarci a capire meglio i meccanismi che utilizzano per sopravvivere

CAMBIAMENTO CLIMATICO E AMBIENTE

© NHM London

Anche nelle difficili condizioni antartiche e artiche, la vita ha trovato un modo per sopravvivere. Le creature marine hanno elaborato metodi per sopportare temperature che vanno dal punto di congelamento fino a -2 °C, spesso anche con scarse possibilità di imbattersi in cibo. Deve esistere un adattamento genetico sottostante e una maggiore conoscenza degli adattamenti molecolari può rivelarsi utile per future applicazioni commerciali, quali proteggere i veicoli dal freddo estremo. Il gruppo di ricerca di ADAPTOMICS, supportato dal programma Marie Skłodowska-Curie, ha intrapreso una missione per svelare questi segreti naturali negli organismi di entrambi i poli del pianeta. «Il nostro obiettivo era comprendere gli adattamenti molecolari che consentono alle spugne di vivere a temperature estremamente fredde, come quelle antartiche, confrontando i genomi e i trascrittomi delle spugne dell’Antartide con quelli delle loro controparti in regioni temperate e tropicali», afferma la dott.ssa Ana Riesgo del Museo di storia naturale di Londra, nonché coordinatrice del progetto ADAPTOMICS. «In particolare, cercavamo di capire se le specie indipendenti di spugna producessero le stesse risposte a condizioni di bassa temperatura o avessero sviluppato meccanismi completamente diversi per sopportarle», spiega il dott. Nathan Kenny, borsista MSCA e ricercatore principale del progetto.

Ottenere i campioni

La dott.ssa Riesgo si è recata in Antartide, immergendosi in acque con temperature inferiori allo zero per raccogliere spugne per lo studio. «È stato molto difficile a causa del freddo estremo e delle attrezzature molto ingombranti che dovevamo indossare, ma anche estremamente gratificante, poiché davvero poche persone al mondo hanno finora visto ciò che si osserva sott’acqua in quel luogo», dichiara la dott.ssa Riesgo. Il dott. Kenny ha viaggiato fino al circolo polare artico, effettuando il campionamento delle acque marine profonde a bordo di un’imbarcazione. L’aspetto più impegnativo del progetto è stato poter accedere a campioni freschi una volta tornati a casa. «Sebbene fossimo fortunati ad avere ottimi collaboratori in possesso dei campioni in Cile, non è stato semplice organizzare un trasporto intercontinentale!» afferma il dott. Kenny. Tornato a Londra, il gruppo ha utilizzato diverse tecniche analitiche di sequenziamento sulle spugne resistenti. Gli studiosi hanno sequenziato il genoma di sei specie diverse, prima di procedere alle analisi trascrittomiche (lettura delle linee genetiche) e hanno applicato una tecnica nota come ibridazione in situ dell’RNA, per soffermarsi su determinate porzioni di dati genetici.

Immergersi nei dati

Dopo molte analisi, i ricercatori hanno scoperto che in alcuni campioni erano stati alterati geni simili: un processo noto come «convergenza evolutiva», dove gli organismi sviluppano separatamente lo stesso tratto. Tuttavia, sono stati anche numerosi gli esempi di adattamento unico delle spugne. «Il risultato più sorprendente è stato vedere quanto fossero normali molti dei geni mutati. Sarebbe stato divertente trovare un gene “master” per l’adattamento nell’Antartide, ma abbiamo invece scoperto che ad essere implicati erano molti dei geni “costitutivi” che svolgono i ruoli basilari per la sopravvivenza», illustra il dott. Kenny.

Prospettive future

«Vorremmo sottolineare la grande opportunità concessaci da MSCA per esplorare il funzionamento della natura in ambienti remoti ed estremi. È stata veramente un’esperienza pionieristica», afferma la dott.ssa Riesgo. Il progetto apre la strada a un’analisi genomica comparativa su larga scala, per comprendere ulteriormente le strategie di adattamento al freddo di altri animali e in diversi luoghi del pianeta. «Rimane ancora molto da imparare sull’Antartide e sulle strane, ma meravigliose, creature che la abitano!» dichiara la dott.ssa Riesgo.

Parole chiave

ADAPTOMICS, estremo, vita, Antartide, Artide, polare, geni, sopravvivenza, meccanismo

Informazioni relative al progetto

ID dell’accordo di sovvenzione: 750937

  • Data di avvio

    1 Giugno 2017

  • Data di completamento

    31 Maggio 2019

Finanziato da:

H2020-EU.1.3.2.

  • Bilancio complessivo:

    € 195 454,80

  • Contributo UE

    € 195 454,80

Coordinato da:

NATURAL HISTORY MUSEUM