Il DNA del polpo può contenere indizi sul futuro innalzamento del livello del mare

L'innovativa ricerca si è concentrata sulla storia genetica del polpo di Turquet (Pareledone turqueti), che vive sui fondali marini dell'Antartide, e su ciò che potrebbe rivelare sulla geologia della regione nel tempo.

Tracciando gli incontri passati tra le varie popolazioni della specie, si è ipotizzato che il crollo più recente della calotta glaciale sia avvenuto più di 100.000 anni fa, durante un periodo noto come Ultimo Interglaciale, cosa che i geoscienziati sospettavano ma che non erano stati in grado di confermare definitivamente, secondo lo studio pubblicato giovedì sullarivista Science.

"Questo progetto è stato entusiasmante perché offre una nuova prospettiva per risolvere una questione di lunga data nella comunità delle geoscienze", ha dichiarato l'autrice principale dello studio Sally Lau, ricercatrice post-dottorato presso la James Cook University in Australia.

"Il DNA degli animali viventi oggi contiene tutte le informazioni sui loro antenati (nel) passato, quindi è come una capsula del tempo".

Il team di ricerca è giunto alle sue conclusioni sequenziando il DNA di 96 polpi di Turquet raccolti nel corso degli anni da istituzioni di tutto il mondo e da pescherecci. I campioni più vecchi risalivano agli anni '90, ma quando sono stati sequenziati, i loro geni hanno fornito un albero genealogico dettagliato che risale a milioni di anni fa.

Albero genealogico del polpo

Il team ha studiato le informazioni genetiche del polpo di Turquet, raffigurato qui sopra.

L'analisi del DNA ha permesso ai ricercatori di capire se le diverse popolazioni di polpi di Turquet si sono incrociate tra loro e in quale momento è avvenuto l'incrocio.

"È come fare un 23andMe sul polpo", ha detto Lau, riferendosi alla società di test genetici. "Queste informazioni vengono trasmesse dai genitori ai figli, ai nipoti e così via".

Oggi le popolazioni di polpo di Turquet nei mari di Weddell, Amundsen e Ross sono separate dalle piattaforme di ghiaccio dell'Antartide occidentale, grandi come un continente, e non possono mescolarsi.

Tuttavia, lo studio suggerisce che c'è stata un'ultima connettività genetica tra queste popolazioni circa 125.000 anni fa, durante l'Ultimo Interglaciale, quando le temperature globali erano simili a quelle attuali.

Questa scoperta indica che la calotta glaciale dell'Antartide occidentale è crollata durante questo periodo - un evento che avrebbe inondato le regioni costiere, ma che avrebbe aperto aree ghiacciate sul fondo marino che i polpi sarebbero stati in grado di occupare, incontrando e riproducendosi con i membri delle popolazioni di Turquet che un tempo erano geograficamente separati gli uni dagli altri.

"L'importanza della WAIS è data dal fatto che è anche l'attuale maggior responsabile dell'innalzamento del livello globale del mare in Antartide. Un collasso completo potrebbe innalzare il livello globale del mare di circa 3-5 metri", ha dichiarato in un comunicato l'autore dello studio Jan Strugnell, professore e direttore del Centro per la pesca tropicale sostenibile e l'acquacoltura della James Cook University. Strugnell ha avuto per primo l'idea di utilizzare metodi genomici per indagare se la calotta glaciale fosse crollata durante l'Ultimo Interglaciale.

"Capire come si configurava la WAIS nel recente passato, quando le temperature globali erano simili a quelle attuali, ci aiuterà a migliorare le proiezioni future sull'innalzamento del livello del mare", ha dichiarato.

Sally Lau (a destra), ricercatrice post-dottorato presso la James Cook University in Australia, e Jan Strugnell, professore e direttore del Centre for Sustainable Tropical Fisheries and Aquaculture della James Cook University, hanno guidato la ricerca.

Perché i polpi?

Il team ha scelto questa specie di polpo per lo studio perché gli animali sono relativamente immobili - possono solo strisciare sul fondo del mare, il che significa che è più probabile che si riproducano all'interno delle loro popolazioni locali geneticamente distinte. Al contrario, una specie marina che si muove velocemente, come il krill, avrebbe un DNA più omogeneo, che renderebbe meno evidenti le connessioni genetiche storiche, ha detto Lau.

Inoltre, la biologia del polpo di Turquet è stata relativamente ben studiata e gli scienziati conoscono il tasso di mutazione del DNA e il tempo di generazione, elementi cruciali per una datazione molecolare accurata, ha aggiunto Lau.

Studi precedenti che coinvolgevano specie di crostacei e molluschi marini avevano rilevato una firma biologica del collasso della piattaforma di ghiaccio con una connessione diretta tra i mari di Ross e Weddell, ha osservato Lau. Ma il nuovo studio sul polpo di Turquet è stato il primo a disporre di dati ad alta risoluzione e di un campione di dimensioni adeguate per capire se la connettività genetica sia stata determinata dal crollo della banchisa o da un movimento molto più graduale dei polpi intorno ai suoi bordi.

Lau ha detto che l'approccio genetico del suo team non poteva rivelare esattamente quando la calotta glaciale è crollata o quanto tempo è durato l'evento. Tuttavia, con campioni di polpo freschi e tecniche di analisi del DNA più avanzate, potrebbe essere possibile risolvere queste domande in futuro.

"Ci piacerebbe continuare a usare il DNA come proxy per esplorare altre parti dell'Antartide con una storia climatica poco conosciuta", ha detto l'autrice. "Siamo costantemente alla ricerca di nuove specie per testare queste domande scientifiche".

Uno studio 'pionieristico

In un commento pubblicato insieme allo studio, Andrea Dutton, professore del dipartimento di geoscienze dell'Università del Wisconsin-Madison, e Robert M.DeConto, professore della School of Earth and Sustainability dell'Università del Massachusetts Amherst, hanno definito la nuova ricerca "pionieristica".

Hanno osservato che, sebbene le prove geologiche che la distesa ghiacciata della calotta antartica occidentale potrebbe essere crollata durante l'Ultimo Interglaciale si siano moltiplicate, "i risultati di ogni studio sono stati accompagnati da avvertenze".

L'utilizzo di una serie di dati completamente diversa per affrontare questo problema urgente "ha posto alcune domande intriganti, tra cui se questa storia si ripeterà, data l'attuale traiettoria della temperatura terrestre", hanno aggiunto.

L'uso della genomica del polpo è stato "un modo innovativo ed entusiasmante" per affrontare un'importante questione sui cambiamenti climatici storici, ha dichiarato Douglas Crawford, professore di biologia marina ed ecologia all'Università di Miami, che non era coinvolto nella ricerca.

"Si tratta di uno studio accurato, con un campione di dimensioni sufficienti e una serie di marcatori genetici attentamente verificati", ha aggiunto.

"Prende un'ipotesi impegnativa e utilizza una serie di dati totalmente indipendenti che (in ultima analisi) supportano il collasso della WAIS", ha detto via e-mail.

Il DNA del polpo può contenere indizi sul futuro innalzamento del livello del mare