I segreti del gambero che si clona da sé / The secrets of the shrimp that clones itself

I segreti del gambero che si clona da séThe secrets of the shrimp that clones itself


Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa



Un esemplare di Procambarus virginalis (Wikimedia Commons) / A specimen of Procambarus virginalis

L'analisi del DNA ha rivelato che il gambero marmorizzato, una specie fortemente invasiva che si riproduce per partenogenesi, ha avuto origine in un acquario negli anni novanta. I ricercatori stanno cercando di ridurne la diffusione soprattutto in Madagascar, dove rischia di soppiantare le specie di gamberi autoctone ma è molto apprezzato come fonte di proteine economica e diffusa.

I biologi molecolari hanno sequenziato il genoma di una specie invasiva di gamberi che può riprodursi senza accoppiamento e si sta diffondendo rapidamente attraverso il Madagascar.

Il gambero marmorizzato (Procambarus virginalis) fu individuato per la prima volta in alcuni acquari in Germania negli anni novanta. Ora, il sequenziamento del DNA indica che la specie probabilmente è il prodotto di due membri tra loro lontanamente imparentati di una diversa specie di gambero, come riportato il 5 febbraio su "Nature Ecology ed Evolution".

Il gambero marmorizzato è già stato bandito nell'Unione Europea e in alcune parti degli Stati Uniti per la minaccia che rappresenta per gli ecosistemi di acqua dolce. La specie si è ora diffusa all'interno del Madagascar e rischia di scalzare sette specie di gamberi autoctoni (si veda l'infografica di "Nature").

"E' una popolazione molto aggressiva", afferma Frank Lyko,  biologo molecolare del German Cancer Research Center di Heidelberg, in Germania, che ha codiretto lo studio. "Se il gambero marmorizzato continua a diffondersi al suo ritmo attuale, probabilmente soppianterà le specie endemiche".

I gamberi marmorizzati hanno tre copie di ciascun cromosoma invece delle solite due. Lyko e il suo team hanno sequenziato il genoma di un singolo individuo da un ceppo di laboratorio noto come Petshop. Il suo DNA ha rivelato una sorpresa: aveva due diversi genotipi in molti punti del genoma. La  spiegazione migliore, dice Lyko, è che due dei cromosomi sono quasi identici nella loro sequenza, mentre il terzo differisce sostanzialmente.

I due genomi distinti sono strettamente correlati a quelli 
di un altro gambero d'acqua dolce, il Procambarus fallax, originario della Florida e popolare tra gli acquariofili. Lyko ipotizza che il gambero marmorizzato sia emerso quando il genoma di uno spermatozoo di un P. fallax è stato duplicato, cosa che può succedere in risposta a improvvisi sbalzi di temperatura. Se queste cellule fossero poi state fecondate da un altro individuo che vive nello stesso acquario, si sarebbe ottenuto un embrione con tre copie del suo genoma, dice Lyko, che rappresenterebbe una nuova specie.

Lyko dice che il primo gambero marmorizzato probabilmente è nato in un acquario in Germania o negli Stati Uniti, e che i suoi discendenti sono stati scambiati un po' ovunque tra i collezionisti di pesci.

Origini di una specie
La prima descrizione scientifica del gambero marmorizzato apparve nel 2003 in un articolo su "Nature" che mostrava che tutti i membri osservati delle specie erano femmine e si riproducevano per partenogenesi, un processo mediante il quale una cellula uovo non fecondata si sviluppa in un adulto con un genoma identico a quello della cellula madre.

Come il primo gambero marmorizzato abbia acquisito la capacità di riprodursi per partenogenesi è un mistero, dice Lyko. Alla base della transizione potrebbero esserci la perdita o la mutazione dei geni della riproduzione sessuale.

La teoria di Lyko è ragionevole, afferma Gerhard Scholtz, zoologo della Humboldt University di Berlino che ha condotto il primo studio sui gamberi marmorizzati. Egli si chiede perché ci fossero due diverse popolazioni di P. Fallax nella stessa vasca. La specie potrebbe anche essere emersa in natura. "Il fatto che popolazioni naturali di gamberi marmorizzati non siano state trovate in natura non significa che non esistano", dice.


I ricercatori ritengono che il gambero marmorizzato abbia avuto origine in un acquario e si sia poi diffuso attraverso gli scambi tra collezionisti (Wikipedia/Public Domain) / The researchers believe that the marbled shrimp originated in an aquarium and then spread through exchanges between collectors

Per comprenderne meglio la diffusione, il gruppo di Lyko  ha selezionato i genomi di altri quattro gamberi marmorizzati, tra cui alcuni provenienti da popolazioni che sono fuggite da acquari e hanno colonizzato i laghi tedeschi, e un individuo proveniente da un mercato in Madagascar. Il team ha anche effettuato un sequenziamento del DNA più limitato di 49 individui catturati in tutta l'isola. Questi studi hanno mostrato una sorprendente mancanza di diversità genetica, dovuta probabilmente alla recente origine della specie e alla capacità di riprodursi attraverso partenogenesi.

Julia Jones, conservazionista della Bangor University, nel Regno Unito, ha guidato il gruppo che per primo ha esaminato la diffusione di gamberi marmorizzati in Madagascar dopo la loro scoperta nel 2007. Dice che la diffusione della specie è dovuta in gran parte alla sua popolarità come fonte di cibo. Nel 2009, incontrò un uomo su un autobus che trasportava un sacchetto di plastica pieno di questi gamberi che aveva progettato di liberarli nelle sue risaie nella speranza di creare una popolazione sostenibile, dice.

Fermare la loro diffusione in Madagascar sarà "praticamente impossibile", dice Lyko. I suoi collaboratori hanno iniziato campagne per spingere la gente a non trasportarli o liberarli nelle risaie. Il messaggio è difficile da trasmettere in un paese con un alto tasso di povertà e in cui i gamberi marmorizzati sono una fonte di proteine economica e diffusa. La collega di Lyko ne ha portate alcune dozzine prese a un barbecue di famiglia. "L’hanno presa abbastanza bene", ha detto.

ENGLISH

DNA analysis revealed that the marbled shrimp, a highly invasive species that reproduces by parthenogenesis, originated in an aquarium in the nineties. Researchers are trying to reduce its spread especially in Madagascar, where it risks supplanting native crayfish species but is highly regarded as an economic and widespread source of protein.

Molecular biologists have sequenced the genome of an invasive species of shrimp that can reproduce without coupling and is spreading rapidly through Madagascar.

The marbled shrimp (Procambarus virginalis) was first identified in some aquariums in Germany in the nineties. Now, DNA sequencing indicates that the species is probably the product of two distantly related members of a different shrimp species, as reported on February 5 in "Nature Ecology and Evolution".

The marbled shrimp has already been banned in the European Union and in parts of the United States due to the threat it poses to freshwater ecosystems. The species has now spread within Madagascar and is likely to undermine seven species of native prawns (see the infographics of "Nature").

"It's a very aggressive population," says Frank Lyko, a molecular biologist at the German Cancer Research Center in Heidelberg, Germany, which co-directed the study. "If the marbled shrimp continues to spread at its current rate, it will probably supplant endemic species".

The marbled shrimps have three copies of each chromosome instead of the usual two. Lyko and his team have sequenced the genome of a single individual from a laboratory strain known as Petshop. His DNA revealed a surprise: he had two different genotypes in many parts of the genome. The best explanation, says Lyko, is that two of the chromosomes are almost identical in their sequence, while the third differs substantially.

The two distinct genomes are closely related to those of another freshwater crayfish, the Procambarus fallax, originally from Florida and popular with aquarists. Lyko hypothesizes that the marbled shrimp has emerged when the genome of a P. fallax spermatozoon has been duplicated, which can happen in response to sudden temperature changes. If these cells were then fertilized by another individual living in the same aquarium, an embryo would be obtained with three copies of its genome, says Lyko, which would represent a new species.

Lyko says that the first marbled shrimp was probably born in an aquarium in Germany or the United States, and that his descendants were traded almost everywhere among fish collectors.

Origins of a species
The first scientific description of the marbled shrimp appeared in 2003 in an article in "Nature" which showed that all observed members of the species were females and reproduced by parthenogenesis, a process by which an unfertilized egg cell develops into an adult with a genome identical to that of the mother cell.

As the first marbled shrimp has acquired the ability to reproduce for parthenogenesis is a mystery, says Lyko. At the base of the transition there could be the loss or mutation of genes of sexual reproduction.

Lyko's theory is reasonable, says Gerhard Scholtz, zoologist at Humboldt University in Berlin who conducted the first study on marbled shrimps. He wonders why there were two different populations of P. Fallax in the same tank. The species could also have emerged in nature. "The fact that natural populations of marbled shrimps have not been found in nature does not mean that they do not exist," he says.

To better understand its spread, Lyko's group selected the genomes of four other marbled shrimps, including some from populations that escaped from aquariums and colonized German lakes, and an individual from a market in Madagascar. The team also performed a more limited DNA sequencing of 49 individuals captured across the island. These studies showed a surprising lack of genetic diversity, probably due to the recent origin of the species and the ability to reproduce through parthenogenesis.

Julia Jones, conservationist at Bangor University in the United Kingdom, led the group that first examined the spread of marbled shrimps in Madagascar after their discovery in 2007. She says that the spread of the species is due in large part to its popularity as source of food. In 2009, he met a man on a bus carrying a plastic bag full of these shrimp that he had planned to free them in his rice fields in the hope of creating a sustainable population, he says.

Stopping their spread in Madagascar will be "virtually impossible", says Lyko. His collaborators have started campaigns to encourage people not to transport them or free them in the rice fields. The message is difficult to transmit in a country with a high poverty rate and where marbled shrimps are an economic and widespread source of protein. Lyko's colleague brought some dozens of them to a family barbecue. "They took it quite well," he said.

Da:

http://www.lescienze.it/news/2018/02/08/news/genetisti_rivelano_segreti_gambero_superinvasivo-3854638/?ref=nl-Le-Scienze_09-02-2018

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