Da dove vengono i pinguini? Sono tutti originari dell’Australia e della Nuova Zelanda
Hanno conquistato i mari dell’emisfero meridionale ma potrebbero non sopravvivere al rapido cambiamento climatico in corso
[18 Agosto 2020]
Secondo lo studio “Genome-wide analyses reveal drivers of penguin diversification” tutti I pinguini avrebbero un’origine geografica comune e solo dopo questi uccelli incapaci di volare si sono espansi nel loro attuale areale che va dall’Antartide all’equatore.
Lo studio pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) da un folto team internazionale di ricercatori ha confrontato i genomi completi di 18 specie riconosciute di pinguini che fornisce indizi su come, nel corso di decine di milioni di anni, adattandosi a oscillazioni climatiche calde e fredde, hanno colonizzato un’area così estesa. Ma gli scienziati avvertono che l’odierno clima in rapida evoluzione potrebbe essere troppo anche per i pinguini.
I ricercatori hanno stabilito definitivamente che i pinguini hanno avuto origine nelle fresche regioni costiere dell’Australia e della Nuova Zelanda, non nella gelida Antartide, come pensavano molti scienziati, e hanno individuato l’origine dei pinguini a circa 22 milioni di anni fa.
Uno degli autori dello studio, Rauri Bowie, curatore del Museum of vertebrate zoology, del Department of integrative biology dell’università della California – Berkeley, spiega che «Possiamo dimostrare come i pinguini siano stati in grado di diversificarsi per occupare gli ambienti termici incredibilmente diversi in cui vivono oggi, passando dai 9 gradi Celsius nelle acque intorno all’Australia e alla Nuova Zelanda, fino alle temperature negative in Antartide e fino a 26 gradi nelle Isole Galápagos. Ma vogliamo sottolineare che ci sono voluti milioni di anni perché i pinguini siano stati in grado di occupare habitat così diversi e, alla velocità con cui gli oceani si stanno riscaldando, i pinguini non saranno in grado di adattarsi abbastanza velocemente per stare al passo con il cambiamento climatico».
Inoltre, nonostante il loro successo nel diffondersi ampiamente in tutto l’emisfero australe, attualmente molte popolazioni di pinguini sono minacciate di estinzione. In Antartide le colonie riproduttive di pinguini imperatore hanno dovuto trasferirsi a causa della ritirata del ghiaccio marino, mentre nel 2019 c’è stata una mortalità di massa dei pulcini di pinguino di Adelia. Le popolazioni di pinguini delle Galápagos stanno diminuendo man mano che gli eventi caldi di El Niño diventano più comuni. In Nuova Zelanda, sono state recintate le aree dove vivono le popolazioni di pinguini pigmei e dagli occhi gialli per proteggerle dalle predazioni di gatti rinselvatichiti, mentre le popolazioni di pinguini africani stanno diminuendo drasticamente a causa delle acque al largo dell’Africa meridionale che si riscaldano.
La principale autrice dello studio,Juliana Vianna, del Departamento de Ecosistemas y Medio Ambiente, Facultad de Agronomía e Ingeniería Forestal della Pontificia Universidad Católica de Chile, sottolinea che «Abbiamo visto che, nel corso di milioni di anni, la diversificazione dei pinguini diminuiva con l’aumentare della temperatura, ma questo era su una scala di lungo periodo. In questo momento, i cambiamenti del clima e dell’ambiente stanno andando troppo veloce perché alcune specie siano in grado di rispondere cambiamento climatico».
Per realizzare lo studio, ricercatori di musei e università di tutto il mondo hanno raccolto campioni di sangue e tessuti da 22 pinguini che rappresentano 18 specie e poi hanno sequenziato e analizzato i loro interi genomi per tracciare il movimento e la diversificazione dei pinguini nel corso dei millenni. Le loro conclusioni risolvono diverse questioni di vecchia data: «In particolare, dove hanno avuto origine i pinguini – lungo le coste dell’Australia, della Nuova Zelanda e delle isole vicine del Pacifico meridionale – e quando – 22 milioni di anni fa. L’evidenza genetica indica che gli antenati dei pinguini reali e imperatore, le due specie più grandi, si separarono presto dagli altri pinguini e si trasferirono rispettivamente nelle acque sub-antartiche e antartiche, presumibilmente per sfruttare le abbondanti risorse alimentari. Questo scenario è coerente con l’ipotesi contestata che il pinguino imperatore e il pinguino reale – le uniche due specie del genere Aptenodytes – siano il gruppo fratello di tutti gli altri lignaggi di pinguini». Il nuovo studio smentisce anche un documento pubblicato nel 2019 che suggeriva che i pinguini reali e imperatori, strettamente imparentati, fossero un gruppo gemello dei pinguini Gentoo e Adelia.
La Bowie aggiunge che «E’ stato molto soddisfacente essere in grado di risolvere la filogenesi, che è stata dibattuta per molto tempo. Il dibattito è imperniato su dove, esattamente, i pinguini imperatore e reali siano collocati nell’albero genealogico, se sono nidificati all’interno dell’albero più vicini ad altri lignaggi di pinguini o se sono fratelli di tutti gli altri pinguini, che è ciò che la nostra filogenesi ha dimostrato e alcuni altri studi precedenti avevano suggerito. E questo si adatta alla ricca storia fossile dei pinguini».
Gli altri pinguini si sono diversificati e si sono diffusi negli oceani meridionali, dopo che lo stretto di Drake, tra l’Antartide e la punta meridionale del Sud America si è completamente aperto circa 12 milioni di anni fa, facendo risalire vortici della corrente circumpolare antartica che si muove in senso orario e permettendo a questi uccelli incapaci di volare di farsi trasportare dalle correnti oceaniche in tutto l’oceano meridionale, popolando sia le fredde isole sub-antartiche che le zone costiere più calde del Sud America e dell’Africa, dove hanno popolato le coste e isole remote dove l’acqua fredda in risalita è ricca di sostanze nutritive.
Oggi, i pinguini vivono in Australia e Nuova Zelanda (pinguini occhigialli, blu pigmei e altri pinguini crestati), Antartide (imperatore, Adelia, gentoo e pigoscelide antartico), sulla costa tropicale occidentale del Sud America (Galápagos e Humboldt), lungo le coste meridionali di Sud America (Magellano e saltarocce meridionale), Atlantico meridionale (Magellano ed eudipte ciuffodorato), Africa meridionale (africano) e alcune regioni sub-antartiche (reale, gentoo ed eudipte ciuffodorato), nelle isole dell’Oceano Indiano (saltarocce orientale) e sub-tropicali (saltarocce settentrionale).
Utilizzando raffinate tecniche di analisi, alcune sviluppate di recente per analizzare le interazioni storiche tra gli esseri umani moderni e i nostri parenti Neanderthal e Denisovani, i ricercatori sono stati in grado di determinare che diversi gruppi di pinguini si sono incrociati nel corso della loro storia evolutiva e dicono che «Attraverso lo scambio di materiale genetico, i pinguini potrebbero aver condiviso tratti genetici che hanno facilitato la diversificazione dei pinguini attraverso i ripidi gradienti termici e di salinità incontrati negli oceani meridionali. I più ibridati sono i pinguini saltaroccia e i loro parenti stretti, che hanno subito almeno quattro introgressioni, o trasferimenti di informazioni genetiche, nel corso di milioni di anni».
Il team internazionale ha anche individuato «Adattamenti genetici che hanno permesso ai pinguini di prosperare in ambienti nuovi e difficili, compresi cambiamenti nei geni responsabili della regolazione della temperatura corporea, che hanno permesso loro di adattarsi alle temperature antartiche sotto lo zero, così come alle temperature tropicali vicino all’equatore; un basso consumo di ossigeno che ha consentito immersioni più profonde; e l’osmoregolazione, in modo che possano sopravvivere sull’acqua di mare senza la necessità di trovare acqua dolce».
Nuovi strumenti analitici hanno aiutato i ricercatori a dedurre le dimensioni delle antiche popolazioni di pinguini risalenti a circa 1 milione di anni fa e hanno scoperto che «La maggior parte delle specie di pinguini è aumentata fino al massimo numero quando il mondo si è raffreddato tra 40.000 e 70.000 anni fa durante l’ultima glaciazione» anche perché molte specie di pinguini preferiscono riprodursi sulla neve e sul ghiaccio. Mentre alcune hanno registrato un aumento della popolazione durante il precedente periodo glaciale, 140.000 anni fa.
Le popolazioni di due specie, il gentoo e il pinguino delle Galápagos, sembrano essere in declino almeno negli ultimi 1 milione di anni.
Per Quasi tutte le specie di pinguini sono stati fatti prelievi di sangue su individui viventi in natura e in cattività, ma per alcune specie difficili ormai perino da trovare i ricercatori hanno dovuto fare affidamento su tessuti di un esemplare museale conservato a Berkeley, mentre l’American Museum of Natural History in New York ha fornito tessuti di pinguino crestato maggiore e di eudipte beccogrosso.
Ogni genoma è stato sequenziato 30 volte, producendo così piccoli pezzi – lunghi circa 150 paia di basi – dell’intero genoma. Bowie sottolinea che «Avere un genoma di riferimento è come usare la copertina di una scatola di puzzle per assemblare un puzzle: puoi prendere tutti i tuoi pezzi super piccoli e allinearli a genoma di riferimento – (che era quello del pinguino imperatore, ndr). Lo abbiamo fatto con ciascuno di questi genomi di pinguino.”
Dal confronto dei genomi è venuto fuori che i pinguini sono nati tra 21 milioni e 22 milioni di anni fa, restringendo la finestra da 10 a 40 milioni di anni determinata in precedenza utilizzando i fossili di pinguini.
Vianna e Bowie ora dispongono delle sequenze genomiche di 300 esemplari di pinguini e si stanno scavando più a fondo nelle variazioni genetiche all’interno e tra le diverse popolazioni di pinguini. Recentemente hanno scoperto una nuova stirpe di pinguini che attende una descrizione scientifica.
Vianna conclude: «I pinguini sono certamente molto carismatici, ma spero che questi studi portino anche a una loro migliore conservazione».