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Alla ricerca del nostro passato e presente nelle fosse delle Marianne

tempo di lettura: 4 minuti

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livello medio
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ARGOMENTO: BIOLOGIA MARINA
PERIODO: ODIERNO
AREA: OCEANO PACIFICO
parole chiave: genetica, pesce lumaca, abissi, fossa delle Marianne

 

Un “non proprio attraente” pesce lumaca, appartenente alla famiglia di pesci ossei marini dei Liparidi (Pseudoliparis swirei), è il primo essere vivente proveniente dalle profondità estreme dell’oceano di cui è stato sequenziato il  genoma.

La sua mappa genetica sta rivelando la base degli adattamenti che consentono agli animali di vivere in ambienti ostili come la Fossa delle Marianne, il posto più profondo dell’Oceano Pacifico, generatosi da uno spasmo geologico iniziato 190 milioni di anni fa, quando la crosta terrestre si squarciò e la lava sgorgò dal basso.


articolo https://www.europapress.es/ciencia/laboratorio/noticia-primer-genoma-animal-abisal-ilustra-limites-adaptacion-20190416141330.html Il primo genoma di un animale abissale illustra i limiti dell’adattamento – image credit SOI/HADES/UNIVERSITY di ABERDEEN/Dr. Alan Jamieso da studio  

Come abbiamo descritto in altri articoli, gli oceani nacquero nelle giunzioni instabili nella crosta terrestre dove le placche si separarono, consentendo alla roccia fusa di colmare il vuoto e solidificarsi. La nuova crosta spinse la più vecchia lontano dalla spaccatura, verso il bordo di un continente. Alla fine, la crosta oceanica si fermò nella crosta continentale e, attraverso il processo della tettonica delle placche, venne riportata in profondità all’interno del pianeta. Negli abissi degli oceani, all’interno di queste spaccature abissali la vita è ancora presente con creature che si sono nel tempo evolute per poter sopravvivere a quelle condizioni ambientali. Molto c’è ancora da scoprire su questi animali e nuovi strumenti oceanografici disponibili ai ricercatori consentono oggi di scoprire nuove forme di vita e di raccogliere in situ dei campioni.  Di fatto le creature abissali devono fare i conti con un ambiente freddo, buio e sottoposto a condizioni fisiche estreme. Al fine di poter determinare quali geni si modificarono per permettere la loro sopravvivenza gli scienziati hanno prelevato dei campioni di questi animali per studiarne il genoma. I risultati della ricerca, pubblicati il 15 aprile su Nature Ecology & Evolution, inerenti un pesce lumaca (Pseudoliparis swirei) hanno indicato degli interessanti cambiamenti scheletrici e cellulari che il pesce ha sviluppato nella sua evoluzione per sopportare queste dure condizioni.

Negli abissi profondi
Gli autori dello studio hanno catturato questi pesci lumaca a circa 7.000 metri di profondità nella Fossa delle Marianne nell’Oceano Pacifico occidentale. Dopo aver sequenziato il loro genoma, il team ha cercato degli indizi che potessero spiegare come uno scheletro fatto di cartilagine e membrane cellulari che continuano a funzionare anche a grandissime pressioni esterne. Pe dare un’idea della pressione a cui sono sottoposti nella Fossa delle Marianne essa è simile a quella che proverebbe qualcuno se l’intero peso della Torre Eiffel fosse appoggiato sul proprio piede (circa 770 bar).

I ricercatori hanno confrontato il DNA del pesce lumaca con quello di un suo parente stretto, il pesce serpente di Tanaka (Liparis tanakae), che vive nelle pozze di marea. Le due specie si sono separate da un antenato comune circa 20 milioni di anni fa.

Fig. 1 | Sampling information and morphological characteristics of the MHS.
 a, ArcGIS Online map (left; Map data, 2019 Esri) and topographic base map (right; plotted using Generic Mapping Tools software (see Methods) of the collection locations within the Mariana Trench. b, RV Tan Suo Yi Hao. c, The deep-sea lander Tianya. d,e, In situ observations of the MHS (P. swirei). f, Fresh MHS specimen (holotype; Liparidae sp. 2 MT-2016; female). g, A Tanaka’s snailfish caught off the coast of Matsue city, Shimane Prefecture, Japan – photo of Tanaka’s snailfish taken by Takuya Morihisa in 2003.

L’analisi ha rivelato che vi sono stati diversi cambiamenti genetici nel genoma del pesce legati ad un rapido adattamento al mare profondo, dice Shunping He, un ittiologo presso l’Accademia cinese delle scienze di Wuhan, e co-autore principale dello studio. Normalmente le alte pressioni nella Fossa delle Marianne avrebbero schiacciato le ossa del pesce ma un gene che ha lo scopo di integrare le ossa (rendendole dure) non è attivo nel pesce. Questo conferma che scheletri cartilaginei sono più tolleranti alle alte pressioni. Inoltre, è stato scoperto che vi sono state delle modifiche a diversi geni coinvolti nella percezione della luce. In realtà cinque di questi geni sono ancora attivi, suggerendo che il pesce potrebbe avere ancora una capacità residua di vedere.

Alcuni gruppi di geni, molti dei quali coinvolti nel metabolismo degli acidi grassi, si sono espansi. La presenza degli acidi grassi aiuta le membrane cellulari a rimanere flessibili a grandi profondità, evitando che la pressione possa far diventare rigide e impenetrabili queste membrane. Altri geni agiscono per impedire che le proteine si pieghino in modo errato sotto gli effetti della pressione.

Lo studio crea anche una base per il lavoro futuro, guardando a come questi pesci si siano evoluti per sopravvivere in ambienti estremi modificando i geni per esplorare i tratti che controllano. I progressi nelle tecnologie di immersione profonda e di sequenziamento del genoma permettono ora di studiare le basi genetiche dell’adattamento dei vertebrati all’ambiente estremo delle fosse sottomarine.

Sarà interessante vedere se la genetica che sta dietro agli adattamenti dei pesci lumaca sia rappresentativa degli animali nelle profondità abissali degli oceani, o se ogni specie abbia sviluppato il proprio insieme di strategie genetiche per sopravvivere a questo ambiente estremi.

 

immagini dallo studio citato Morphology and genome of a snailfish from the Mariana Trench provide insights into deep-sea adaptation | Nature Ecology & Evolution

 

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