La complessa migrazione dei salmoni
Le migrazioni dei salmoni svelano il legame tra genetica e fattori ambientali.
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Indice
- Vita in Diversi Bacini Idrografici
- La Genetica del Momento della Migrazione
- Diverse Popolazioni di Salmoni
- Salmone Rosa e le Loro Linee Uniche
- Studio del Salmone Rosa in Alaska
- Metodi di Ricerca
- Differenze Genetiche tra le Specie
- Conservazione e Implicazioni Future
- Riepilogo
- Fonte originale
- Link di riferimento
Ogni anno, tanti animali migrano in grandi gruppi per cercare cibo, riprodursi o scappare da condizioni meteorologiche dure. Questo include creature come insetti, uccelli, rettili, grandi mammiferi e pesci. Una delle migrazioni più incredibili è quella dei salmoni. Questi pesci viaggiano dall'oceano a corsi d'acqua dolce per riprodursi. Questo viaggio colpisce non solo i salmoni, ma anche molti altri animali, compresi gli esseri umani, che dipendono da loro per il cibo.
Vita in Diversi Bacini Idrografici
I salmoni vivono in tanti ambienti diversi. Ognuno di questi posti può avere condizioni di vita diverse, che influenzano come i salmoni si adattano nel tempo. Alcune popolazioni di salmoni sviluppano caratteristiche uniche basate sui loro habitat specifici. Per i salmoni, uno dei fattori chiave che influisce sulla loro capacità di riprodursi è il momento della loro migrazione verso le acque dolci.
Il momento della migrazione, noto come "tempo di corsa", è cruciale per il successo riproduttivo dei salmoni. Si crede che questo tempo venga aggiustato in base alle condizioni dell'acqua, come temperatura e flusso, per garantire che possano riprodursi con successo.
La Genetica del Momento della Migrazione
Poiché il tempo di corsa è così importante per i salmoni, gli scienziati sono interessati ai fattori genetici che lo determinano. La ricerca mostra che c'è una Variazione Genetica significativa che influisce sul tempo di corsa. Questo significa che diverse popolazioni di salmoni hanno tempi di corsa differenti a causa di differenze genetiche.
A lungo si pensava che il tempo di corsa fosse controllato da molti piccoli geni. Tuttavia, studi recenti hanno trovato geni specifici e aree di cromosomi che influenzano fortemente il tempo delle migrazioni. Ad esempio, sono state identificate alcune regioni genetiche nei salmoni atlantici e nei salmoni Chinook che spiegano una sostanziale quantità di variazione nel loro tempo di migrazione.
Diverse Popolazioni di Salmoni
Le variazioni nel tempo di corsa non riguardano solo grandi differenze tra le stagioni. In alcune specie di salmoni, come il salmone sockeye, ci sono variazioni nel tempo di corsa che avvengono su intervalli più brevi-appena alcune settimane di distanza. Si pensa che queste differenze siano dovute ai cambiamenti ambientali, come le differenze di temperatura tra gli habitat di riproduzione.
Avere una varietà di tempi di corsa aiuta a garantire che se le condizioni sono brutte per un gruppo di pesci, non tutti vengano colpiti. Questa strategia permette ai salmoni di diffondere il rischio e fornire risorse alimentari per i predatori su un periodo più lungo.
Salmone Rosa e le Loro Linee Uniche
Il salmone rosa, che è il salmone del Pacifico più comune, mostra anche interessanti variazioni nel tempo di corsa. Hanno linee sia degli anni pari che di quelli dispari. Questi due gruppi si riproducono separatamente e non si mescolano geneticamente, anche se vivono negli stessi corsi d'acqua. Nonostante queste differenze, entrambi i gruppi affrontano simili sfide ambientali.
La ricerca ha dimostrato che anche se queste due linee sono diverse, possono comunque adattarsi alle condizioni locali nel tempo. Tuttavia, entrambe le linee hanno subito cambiamenti nel tempo di migrazione dagli anni '70, probabilmente a causa delle temperature più calde dei corsi d'acqua. Quelli che arrivano tardi hanno meno probabilità di sopravvivere.
Studio del Salmone Rosa in Alaska
In Alaska, i ricercatori stanno studiando il salmone rosa nel Auke Creek. Questa zona è un habitat unico con condizioni diverse che influenzano i salmoni. Gli scienziati hanno contato il numero di salmoni che tornano al creek ogni anno dal 1980. Questi dati li aiutano a capire i cambiamenti nei modelli di migrazione dei pesci.
La ricerca si è concentrata anche sulle differenze all'interno delle linee degli anni pari e dispari. Entrambi i gruppi hanno corse precoci e tarde che avvengono circa 20 giorni di distanza. Gli esperimenti indicano che ci sono differenze genetiche in queste corse, anche se sono all'interno della stessa specie.
Metodi di Ricerca
Per esplorare queste differenze genetiche nel salmone rosa, gli scienziati hanno usato il Sequenziamento dell'intero genoma. Hanno analizzato campioni di DNA sia dai salmoni che tornano presto che da quelli che tornano tardi per identificare le regioni chiave del genoma associate al tempo di corsa.
L'analisi ha rivelato aree specifiche del genoma che mostrano una significativa divergenza tra le corse precoci e tarde del salmone rosa. Questi risultati evidenziano come piccoli cambiamenti genetici possano avere un grande impatto sul momento delle migrazioni.
Differenze Genetiche tra le Specie
I ricercatori hanno anche esaminato come queste differenze genetiche nel salmone rosa si comparassero con quelle del salmone sockeye. Entrambe le specie hanno mostrato regioni simili associate al tempo di corsa. Tuttavia, i modelli di divergenza variavano. Nel salmone sockeye, diversi geni oltre a quello principale identificato nel salmone rosa erano significativamente diversi tra le popolazioni.
Le regioni genetiche che mostrano queste differenze suggeriscono che il tempo di corsa possa essere influenzato da molti fattori. Ogni specie si è adattata ai propri ambienti unici, portando a cambiamenti genetici diversificati nel tempo.
Conservazione e Implicazioni Future
Comprendere le basi genetiche del tempo di corsa nei salmoni è importante per la loro conservazione. Se un singolo gene o regione ha una grande influenza su questo tratto, potrebbe aiutare i salmoni ad adattarsi più rapidamente alle condizioni ambientali in cambiamento. Questa adattabilità è cruciale, soprattutto con il cambiamento climatico in corso.
Man mano che i ricercatori continuano a indagare su questi fattori genetici, possono capire meglio come diverse popolazioni di salmoni potrebbero rispondere ai futuri cambiamenti ambientali. Gli sforzi di conservazione possono quindi essere adattati per mantenere la diversità genetica nei salmoni, garantendo la loro resilienza di fronte a queste sfide.
Riepilogo
Le migrazioni animali su larga scala, specialmente tra i salmoni, rivelano interazioni complesse tra genetica e fattori ambientali. Lo studio del salmone rosa e del salmone sockeye mostra che il tempo di corsa è influenzato da regioni genetiche specifiche. Queste intuizioni non solo arricchiscono la nostra comprensione della biologia dei salmoni, ma sottolineano anche l'importanza di conservare la diversità genetica tra le popolazioni di salmoni per aiutarli a resistere ai cambiamenti futuri nei loro habitat.
Titolo: A major effect locus involved in migration timing is shared by pink and sockeye salmon
Estratto: Migration is an important component of the life cycles of many organisms and differences in migration timing can greatly influence fitness. Variation in migration timing (hereafter referred to as run timing) is found in many salmon species and contributes to the portfolio of life history diversity that is vital for maintaining healthy populations. Pink salmon (Oncorhynchus gorbuscha) are composed of temporally isolated lineages that spawn in even and odd years. Here, we focus on early and late runs of pink salmon in Auke Creek, Alaska, which spawn a few weeks apart in the same {approx}50m stretch of stream. We conducted low coverage, whole genome sequencing on pink salmon from the early and late runs of both even and odd lineages to investigate the genetic basis of run timing in this system. Within the even lineage we detected a major effect locus displaying high genetic divergence between early and late run individuals on chromosome 10 of the pink salmon genome. This same locus showed a lower - but still elevated - amount of genetic divergence in the odd lineage. The region of high divergence includes the Leucine Rich Repeat Containing 9 gene (lrrc9), and genetic divergence was substantially reduced outside of this gene. The lrrc9 gene also shows high divergence between two ecotypes of sockeye salmon (Oncorhynchus nerka) that differ in both run timing and spawning habitat. Comparison of the lrrc9 gene region in pink and sockeye salmon shows that variation within this gene is associated with run timing in both species. However, the polymorphic sites (i.e, SNPs) and run timing alleles are unique to each species and arose from independent mutations following divergence from a common ancestor. These results demonstrate that adaptation in pink salmon can occur at small temporal scales and that complex traits can be controlled by similar genetic mechanisms in multiple species.
Autori: Patrick D Barry, D. A. Tallmon, N. Howe, D. Baetscher, K. D'Amelio, S. Vulstek, J. Russell, A. J. Gharrett, W. Larson
Ultimo aggiornamento: 2024-04-01 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.30.587279
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.30.587279.full.pdf
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