Mice and the city

Il post di oggi è frutto dalla lettura di un articolo appena uscito su PlosONE che mi aveva già interessato quando era stato pubblicato in anteprima su PeerJ. Anche Carl Zimmer ha scritto un post sull’argomento e io, lungi da voler riscaldare la minestra, ho pensato di parlarne anche qui, approfittandone per introdurre qualche nozione di ecologia urbana.

Quando pensiamo alla parola “biodiversità” generalmente la associamo a immagini di lussureggianti foreste tropicali o di colorate barriere coralline. Non certo al grigio e monotono panorama cittadino. Tuttavia è sufficiente fare una passeggiata in un parco di sera o guardarsi intorno quando si fa jogging al mattino presto per scoprire che il deserto d’asfalto non è davvero “deserto”.

Sì, sono stato a casa quest’estate. Passiamo oltre.

Molte specie hanno imparato a vivere a stretto contatto con l’uomo. Da sinistra verso destra un piccione selvatico occidentale (Columba livia), uno scarafaggio nero comune (Blatta orientalis) e 4 esemplari di Testudo kawabangii.

Molte specie hanno imparato a vivere a stretto contatto con l’uomo. Da sinistra verso destra un piccione selvatico occidentale (Columba livia), uno scarafaggio nero comune (Blatta orientalis) e 4 esemplari di Testudo kawabangii. Immagini Wikimedia Commons

Più della metà della popolazione mondiale vive oggi in aree definite come “urbane”. Nel mondo le città con oltre 1000000 di abitanti sono circa 300 mentre almeno 20 megalopoli eccedono i 10000000 di concittadini. Tra migrazioni e nuove nascite ogni anno le metropoli guadagnano 67 milioni di persone.

Non siamo ancora su Coruscant ma ci siamo capiti.

Pur trovandosi in luoghi estremamente diversi, le città costituiscono ambienti con caratteristiche simili tra loro. La scarsa vegetazione, l’elevato numero di abitanti e i materiali di cui sono costruiti gli edifici favoriscono una temperatura generalmente più alta in città rispetto alle periferie. I fortunati che hanno la possibilità di visitare Bologna il 15 di Agosto sanno di cosa parlo. I corsi d’acqua, quando presenti, risultano fortemente alterati e ricevono ingenti quantità di nutrienti organici e inorganici frutto delle attività umane nella zona. Anche la composizione del suolo viene spesso alterata dalla presenza di metalli pesanti frutto del traffico cittadino e delle emissioni industriali. Per quanto riguarda le specie animali e vegetali, in città si osserva generalmente un minor numero di specie rispetto alle aree non urbane.

Molte specie autoctone, native del luogo, trovano spesso difficile adattarsi al nuovo ambiente e finiscono per abbandonare il campo in favore di colonizzatori importati, anche detti alloctoni. Questi nuovi venuti trovano nelle città un ambiente ideale, al punto di divenire, spesso, le specie dominanti in una comunità. Considerando che gli ambienti urbani sono tutti abbastanza simili tra loro non sorprende scoprire che anche le comunità animali che vi si trovano lo sono. Il fenomeno è così diffuso da avere un nome: omogeneizzazione biotica.

Il primo volatile che ho visto quando sono arrivato a Johannesburg non è stato un Tockus leucomelas o  un Scopus umbretta ma piuttosto un Passer domesticus.

Ma quali sono le caratteristiche di questi cittadini?

Anzitutto non sono choosy.

Le specie generaliste, capaci di utilizzare un ampio numero di risorse, riescono a sopravvivere e spesso aumentano di numero approfittando dell’assenza degli animali specialisti, più abili a sfruttare un ridotto numero di risorse ma vulnerabili ai drastici cambiamenti ambientali. Anche essere prolifici aiuta. Una femmina di Mus musculus, il classico topo domestico, ha mediamente tra le 5 e le 10 cucciolate all’anno (con un massimo di 15) caratterizzate ciascuna dalla nascita di 6-8 piccoli. Se aggiungiamo il fatto che questi teneri esserini ciechi possono riprodursi, a loro volta, dopo 6 settimane dalla nascita abbiamo una ricetta per il successo.

Negli ultimi 50 anni la rapida crescita della popolazione ha originato nuove situazioni in cui la città non risulta come un blocco unico di cemento separato nettamente dalle periferie meno urbanizzate. Questi nuovi centri abitati sono costituiti da numerose zone diverse (palazzi, case singole, campi coltivati, parchi…), alcune comunicanti, altre più remote. Alcune di queste “isole” possono aver mantenuto un ambiente simile a quello pre-cittadino ed è qui che possono sopravvivere le specie originarie della zona.

Topo dai piedi bianchi (Peromyscus leucopus). Immagine Phil Myers. A fianco, New York! Il posto che decenni di serie tv ci hanno detto essere pieno solo di artisti e tizi che passano le giornate sorseggiando caffè da Starbucks mentre scrivono su un mac! Immagine Wikimedia Commons

Topo dai piedi bianchi (Peromyscus leucopus). Immagine Phil Myers. A fianco, New York! Il posto che decenni di serie tv ci hanno detto essere pieno solo di artisti e tizi che passano le giornate sorseggiando caffè da Starbucks mentre scrivono su un Mac! Immagine Wikimedia Commons

Il topo dai piedi bianchi o topo cervo (Peromyscus leucopus) è un simpatico roditore diffuso in tutto il Nord America che sta rapidamente diventando un organismo modello per lo studio dell’evoluzione in ambiente urbano. Pur chiamandosi White-footed mouse anche nella lingua di albione questo animale non appartiene alla famiglia dei Muridi, che comprede i “classici” topi, bensì a quella dei Cricetidi. So che per la gggente un sorcio è un sorcio ma il primo antenato comune tra queste due famiglie risale a circa 25 milioni di anni fa. Non proprio ieri. Tornando all’argomento del post, il topo dai piedi bianchi è di casa in grandi città come New York dove, a differenza dei suoi lontani cugini, preferisce vivere in aree poco trafficate e più verdi. Considerando che queste ultime non rappresentano la maggior parte del panorama della grande mela e che i topi dai piedi bianchi non amano lasciare la loro casa in cerca di avventura, è inevitabile che le varie popolazioni di questo roditore siano divenute isolate le une dalle altre.

Perfette per osservare gli effetti della selezione naturale cittadina.

Non essendoci (o quasi) migrazioni di nuovi individui all’interno delle popolazioni le mutazioni che conferiscono un beneficio alle generazioni future potranno diffondersi efficacemente solo all’interno di un “isola”.

Il Munshi-South lab della Fordham University di New York è una autorità nel campo della ecologia urbana. Stephen Harris, insieme ai suoi collaboratori, ha catturato topi dai piedi bianchi da diverse popolazioni cittadine e anche alcuni provenienti da un’area non urbanizzata vicina a New York. Il suo obiettivo era cercare nei geni dei topi cittadini qualcosa che riflettesse le pressioni selettive a cui questi roditori sono sottoposti.

Aree di provenienza dei topi. I 4 campionamenti cittadini sono mostrati in basso a destra, l’azzurro rappresenta i maschi mentre il blu le femmine. Il campione “rurale” in alto a sinistra presenta invece le femmine in marrone ed i maschi in arancione. Immagine modificata da Harris et al. 2013.

Aree di provenienza dei topi. I 4 campionamenti cittadini sono mostrati in basso a destra, l’azzurro rappresenta i maschi mentre il blu le femmine. Il campione “rurale” in alto a sinistra presenta invece le femmine in marrone ed i maschi in arancione. Immagine modificata da Harris et al. 2013.

Cercare nuove mutazioni nei geni è relativamente semplice se si è mappato il genoma di un organismo. Anche se la tecnologia per sequenziare il DNA sta diventando ogni giorno più efficiente il costo di una simile operazione per un piccolo laboratorio è ancora proibitivo. Fortunatamente ci sono altri metodi. I geni nei filamenti di DNA contengono le informazioni per dare aminoacidi, le unità base delle proteine. Prima di venire tradotti in aminoacidi i geni vengono però copiati su una matrice costituita da un’altra molecola, l’RNA. Sarà questo trascritto, complementare alla originale sequenza di DNA dei geni, a venire poi tradotto. Quando il processo è terminato non si può risalire al singolo gene semplicemente conoscendo la sequenza di aminoacidi, in quanto questi possono essere dati da geni diversi. Tuttavia una buona mappa dei geni di un organismo può essere ricostruita utilizzando l’insieme dei trascritti: il trascrittoma.

Ed è proprio questo che hanno fatto i ragazzi del Munshi-South lab.

Analizzando le differenze tra i geni dei topi dai piedi bianchi cittadini e quelli campagnoli Harris e colleghi hanno identificato alcune mutazioni che potrebbero rispecchiare gli effetti di una selezione naturale “city-style”. Alcuni geni rinvenuti hanno un ruolo nel potenziamento del sistema immunitario e riconoscimento dei parassiti, altri migliorerebbero la capacità dei topi cittadini di vivere e riprodursi in piccole aree densamente popolate (dove, effettivamente, vivono). Bisogna essere cauti nell’assegnare alla selezione naturale il merito di avere premiato queste varianti, alcune potrebbero essersi originate per caso o per altri meccanismi , tuttavia al Munshi-South lab sono fiduciosi e continuano a lavorare per identificare gli effetti dell’evoluzione sui geni di questi roditori.

E lo fanno anche se non si trovano alle Galapagos, ma in una lurida stanza in un lurido angolo di una lurida città.

FONTI

  • Harris, S. E., Munshi-South, J., Obergfell, C., & O’Neill, R. (2013). Signatures of Rapid Evolution in Urban and Rural Transcriptomes of White-Footed Mice (Peromyscus leucopus) in the New York Metropolitan Area. PloS one, 8(8), e74938.
  • Pickett, S. T. a, Cadenasso, M. L., Grove, J. M., Boone, C. G., Groffman, P. M., Irwin, E., … Warren, P. (2011). Urban ecological systems: scientific foundations and a decade of progress. Journal of environmental management, 92(3), 331–62.

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