Pinguini, genoma diverso rivela l’adattamento al clima antartico

Per la prima volta in assoluto sono stati sequenziati due diversi genomi di pinguino. Lo riferisce la rivista ad accesso libero GigaScience, pubblicando i risultati di uno studio che ha ripercorso le diverse modalità evolutive con cui questi uccelli sono riusciti ad adattarsi all’ambiente antartico, freddo e ostile.

I pinguini antartici sono soggetti a temperature estremamente basse, venti forti e notevoli differenze di luce. In simili condizioni estreme, questi uccelli particolari hanno sviluppato sistemi biologici complessi per regolare la temperatura corporea e per conservare l’energia necessaria a fronteggiare i prolungati digiuni.

Finora dei pinguini sono stati studiati solo gli aspetti fisici, fisiologici e comportamentali, ma ora un team internazionale di ricerca ha analizzato il DNA di due specie, il pinguino Adelia (Pygoscelis adeliae)  e il pinguino imperatore (Aptenodytes forsteri), cercando la base genetica dei loro adattamenti evolutivi in risposta ai cambiamenti climatici.

A sinistra: colonia di pinguini imperatore. A destra: esemplare di pinguino Adelia

La prima comparsa dei pinguini risale a circa 60 milioni di anni fa.

Le due specie esaminate, pur appartenendo alla stessa Famiglia (Spheniscidae), hanno avuto due percorsi evolutivi diversi e i ricercatori hanno cercato di ricostruirne, in primo luogo, le differenze geniche basilari, particolarmente in relazione all’ambiente.

Nello studio si evidenzia che la popolazione dei pinguini Adelia andò aumentando rapidamente circa 150mila anni fa, in condizioni di clima più caldo; ma in seguito, durante un periodo glaciale freddo e secco, diminuì del 40 per cento nell’arco di 60mila anni.

Al contrario, la popolazione dei pinguini imperatore rimase stabile, facendo ipotizzare che questa specie fosse più adatta alle condizioni glaciali.

Le differenze nelle covate possono servire a comprendere meglio i loro distinti stili di vita.

Nella specie pinguino imperatore, viene deposto un solo uovo, dopo di cui è il maschio che lo cova in posizione eretta sulle zampe e, per proteggerlo meglio dal gelo, lo ricopre con una sorta di tasca ventrale.

  Nella specie Adelia, le uova deposte sono due e i genitori si alternano nella cova per 35 giorni, e dopo la schiusa, continuano a proteggere i piccoli sotto la piega ventrale per 2-3 settimane, finchè non sono pronti per vivere in colonie.

Cai Li, ricercatore del Beijing Genomic Institute (BGI) edella Scuola di Biologia Chimica di Shenzhen, in Cina, che ha condotto la ricerca, afferma: “I diversi modelli di adattamento nelle due popolazioni suggeriscono che i futuri cambiamenti climatici potrebbero avere un impatto estremamente negativo sulla specie imperatore che, rispetto alla specie Adelia, probabilmente soffrirà di più il caldo. E di questo va tenuto conto, se si vuol preservare la fauna dell’Antartide”.

Dal punto di vista genetico, è stato osservato che in entrambe le specie sono aumentati i geni correlati alle proteine, che costituiscono il 90% delle piume, identificandone 13 come responsabili della produzione di beta-cheratina in percentuale più alta rispetto agli altri uccelli, probabilmente in relazione al mantenimento della forma e della composizione delle piume, adattate per garantire protezione, calore e impermeabilità.

Anche per il metabolismo dei lipidi, essenziali per questi uccelli, costretti a digiuni di 3-4 mesi, sono state individuate differenze nei geni delle due specie: otto nei pinguini Adelia e tre nel pinguino imperatore.

Durante la loro storia evolutiva, le ali (o arti anteriori) sono cambiate profondamente in funzione delle immersioni in acqua e dei movimenti nel nuoto.

“I pinguini mostrano una distinta evoluzione rispetto agli altri uccelli”, ha aggiunto il professor Guojie Zhang, docente presso l’Università di Copenhagen. “I pinguini non possono volare, hanno pelle e piume estremamente specializzate, ali inefficaci e vivono in un ambiente che è ostile per la maggior parte degli uccelli. La genomica comparativa è un mezzo potente per poter spiegare su basi molecolari i cambiamenti evolutivi di queste specie, i cui segreti sono stati ampiamente chiariti dal nostro studio”.

Davide Lambert, professore di Biologia evolutiva alla Griffith University, in Australia, ribadisce: “Anche se le due specie di pinguini appartengono alla stessa Famiglia, abbiamo potuto confrontare numerosi geni responsabili delle diverse capacità di fare una stessa cosa; di mostrare reazioni quindi molto differenti, tese comunque a vivere e riprodursi in Antartide. Questo studio è particolarmente importante perché fornisce l’opportunità di condurre su larga scala studi evolutivi su entrambe le specie”.