Lo tsunami del 2011 ha modificato l’evoluzione di una popolazione di pesci, provocando una mescolanza genetica tra due specie precedentemente separate. L’evento ha portato a un incontro inaspettato tra Gasterosteus nipponicus, uno spinarello marino, e Gasterosteus aculeatus, una specie d’acqua dolce, creando una popolazione ibrida. Dopo circa dieci generazioni, gran parte del materiale genetico introdotto dalla specie marina è stato eliminato, e la popolazione ha recuperato una composizione genomica quasi interamente riconducibile alla specie d’acqua dolce.
Un incontro causato da un disastro naturale
Secondo la ricostruzione degli studiosi, lo tsunami ha trasportato esemplari di Gasterosteus nipponicus dal mare, mentre il riflusso dell’acqua ha convogliato individui di Gasterosteus aculeatus da monte. Prima del disastro, le due specie vivevano in ambienti differenti, ma il nuovo bacino d’acqua dolce creato dal disastro ha reso possibile l’incrocio. Nel 2012, il 38% degli individui campionati era costituito da ibridi, cioè pesci che avevano ereditato materiale genetico da entrambe le specie.
Un monitoraggio durato nove anni
I ricercatori hanno seguito la composizione del genoma della popolazione per nove anni, verificando se la mescolanza fosse destinata a persistere. Le analisi hanno mostrato una progressiva diminuzione delle regioni genomiche provenienti dalla specie marina. Entro il 2020, il patrimonio genetico della popolazione era tornato quasi interamente riconducibile a G. aculeatus, la specie d’acqua dolce. Poiché il tempo di generazione di questi pesci è di circa un anno, gran parte del contributo genetico di G. nipponicus è stata eliminata nell’arco di circa dieci generazioni.
Il risultato non significa che gli habitat siano tornati alle condizioni precedenti allo tsunami, né che tutti gli individui ibridi siano scomparsi. La situazione precedente è stata recuperata soltanto sotto il profilo della composizione genetica predominante: dopo un’iniziale fase di ibridazione, il patrimonio ereditario della specie d’acqua dolce è tornato a prevalere quasi completamente nella popolazione studiata.
Le barriere riproduttive e le incompatibilità genetiche
Per comprendere come sia avvenuto questo processo, gli scienziati hanno esaminato le regioni genomiche coinvolte nell’isolamento riproduttivo, cioè nei meccanismi che limitano lo scambio di geni tra specie differenti. Le regioni genetiche provenienti dalla specie marina sono diminuite particolarmente in fretta in corrispondenza di importanti barriere riproduttive, tra cui quelle associate all’adattamento all’acqua dolce, alla migrazione verso il mare, alla scelta del partner e alla sterilità dei maschi ibridi. Attraverso simulazioni basate su individui, i ricercatori hanno individuato un possibile contributo aggiuntivo: numerose incompatibilità genetiche di effetto relativamente debole, distribuite in diverse regioni genomiche, potrebbero aver agito insieme alle barriere più forti. La loro azione combinata avrebbe favorito la rapida diminuzione del patrimonio genetico della specie marina. “In primo luogo, non ci aspettavamo che le regioni genomiche associate alle principali barriere riproduttive venissero eliminate così rapidamente”, hanno dichiarato i ricercatori.
Lo studio ha mostrato dunque che lo tsunami ha provocato una mescolanza genetica inizialmente estesa, senza determinare una fusione stabile dei patrimoni ereditari delle due specie. Nel bacino esaminato, il contributo della specie marina è diventato progressivamente residuale, mentre quello della specie d’acqua dolce è tornato quasi esclusivo. L’effetto evolutivo dell’incontro provocato dal disastro è stato così seguito per circa dieci generazioni, offrendo nuove indicazioni sui meccanismi attraverso i quali le specie possono conservare la propria distinzione genetica anche dopo un intenso scambio di geni.
