Geni e interruttori del calendario migratorio nel salmone atlantico
Il salmone atlantico utilizza «orologi» interni sincronizzati con la durata delle ore di luce (fotoperiodo) durante tutto l’anno per programmare la migrazione. I giovani salmoni lasciano i fiumi per raggiungere l’oceano quando le giornate si allungano. Gli adulti tornano ai loro fiumi di origine quando le giornate iniziano ad accorciarsi. Negli ultimi decenni, questa migrazione verso il mare e ritorno è avvenuta qualche settimana in anticipo, un fenomeno legato ai cambiamenti climatici. Sebbene le basi genetiche del calendario migratorio non siano ancora del tutto chiare, i dati suggeriscono che i pesci si stanno adattando alle temperature dell’acqua più elevate e ai regimi di flusso alterati. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie(si apre in una nuova finestra) (MSCA), il progetto SAL-MOVE(si apre in una nuova finestra) ha studiato le basi genetiche dei calendari di migrazione, principalmente nei salmoni del Nord America. I modelli hanno permesso di prevedere quali sottopopolazioni saranno più vulnerabili alle discrepanze tra le indicazioni interne ed esterne determinate dal clima.
Basi genetiche della migrazione dei salmoni
SAL-MOVE ha confrontato migliaia di date di ritorno di salmoni adulti registrate dagli anni settanta del secolo scorso a oggi con i dati climatici e ha esaminato il DNA nei genomi di circa 300 pesci di 11 popolazioni. «Un’analisi più approfondita delle differenze genetiche tra le popolazioni con migrazione più precoce o più tardiva ha dimostrato che i tempi di migrazione negli adulti sono determinati da più geni, tra cui PPFIA2, e da un ampio riorganizzazione del DNA», spiega Samantha Beck, borsista MSCA, della Università delle Highlands e delle Isole(si apre in una nuova finestra). L’analisi di 60 000 marcatori genetici nei giovani salmoni atlantici che lasciano i fiumi europei ha inoltre rivelato la presenza di un gene per la sincronizzazione delle migrazioni.
La genomica negli individui rivela un nuovo «interruttore» regolatore
SAL-MOVE ha sequenziato l’intero genoma dei salmoni adulti e lo ha abbinato alle date esatte di ritorno dei pesci, rivelando informazioni cruciali che erano state trascurate negli studi sulle popolazioni. «Abbiamo scoperto che un tratto di DNA appena a monte del gene PPFIA2 è fortemente legato alla tempistica della migrazione e può agire come un “interruttore” regolatore che influenza l’attività del gene PPFIA2. Questa regione potrebbe fornire un utile marcatore genetico da monitorare con il riscaldamento dei fiumi e degli oceani», afferma la ricercatrice. «Sebbene il fotoperiodo sia fisso, questo “interruttore” genetico non codificante potrebbe regolare la sensibilità dei salmoni ai segnali ambientali, una direzione interessante per il lavoro futuro. Comprendendo come questo interruttore risponda ai cambiamenti climatici e come questo influisca sui tempi di migrazione delle varie popolazioni, possiamo prevedere meglio quali gruppi di salmoni possono essere più resistenti e quali possono faticare a tenere il passo con i cambiamenti climatici», aggiunge. È interessante notare che il gene PPFIA2 è anche collegato al calendario della migrazione in un uccello canterino, suggerendo un «gene del calendario migratorio» altamente conservato nei vertebrati.
I modelli di apprendimento automatico fanno luce sui possibili scenari futuri
«Utilizzando le conoscenze genetiche e gli scenari climatici futuri, i nostri modelli di apprendimento automatico hanno suggerito che i salmoni dei fiumi più settentrionali saranno i primi a trovare i loro calendari incorporati fuori sincrono con i cambiamenti climatici. I pesci più tardivi sono i più a rischio, poiché i loro programmi genetici devono spostarsi maggiormente per adattarsi ai rapidi cambiamenti climatici», spiega. Soluzioni come il ripristino dei flussi naturali nei fiumi per facilitare l’accesso alle zone di riproduzione, la piantumazione di alberi lungo le sponde dei fiumi per mantenere le acque più fresche e, naturalmente, la riduzione delle emissioni di CO2 possono favorire la migrazione dei salmoni e la crescita della popolazione. «Le scoperte di questo progetto non sarebbero state possibili senza il supporto congiunto, la competenza e i dati di Victoria Pritchard (UHI), Ian Bradbury del Dipartimento della pesca e degli oceani (DFO), il team del DFO e molti altri scienziati e biologi della pesca provenienti da tutto l’areale del salmone atlantico», osserva la ricercatrice. Questo team altamente collaborativo ha indicato le basi genetiche del calendario migratorio del salmone atlantico, evidenziando come le migrazioni di alcune popolazioni possano essere più vulnerabili di altre ai cambiamenti climatici e fornendo una base per il monitoraggio della resilienza.