Studio sulle risposte allo stress termico in differenti popolazioni mediterranee ed atlantiche di Cymodocea nodosa (Ucria) Ascherson

Lo studio dell'espressione dei geni che codificano per le proteine “di maggior interesse” in un determinato ambito è un utile collegamento tra il genotipo ed il fenotipo, poiché variando l'espressione genica varia il tipo di risposta, l'adattamento e la tollerabilità di un organismo ad uno stimolo ambientale. Ciò può essere studiato dal punto di vista della divergenza dell'espressione genica all'interno di una popolazione o tra popolazioni della stessa specie che vivono in ambienti diversi (Bergmann et al., 2010).

Comprendere il legame tra le risposte ecologiche e fisiologiche aiuta nella mitigazione degli impatti (Hernàn et al., 2017). L'importanza risiede nel fatto che l'induzione dei geni associati allo stress può esprimersi molto prima che gli effetti fenotipici siano evidenti. Particolari geni stress-inducibili potrebbero anche servire come precoci indicatori delle variazioni ambientali (Bergmann et al., 2010). Inoltre, lo studio di una possibile rapida variazione nell'espressione dei geni, presenti in una stessa popolazione o tra popolazioni, potrebbe essere utile per dimostrare l'adattamento termico in ambienti contrastanti.

Tali studi potrebbero portare a selezionare popolazioni adattabili a condizioni termiche stressanti utilizzabili per recuperare aree danneggiate (“genetic rescue”) (Winters et al., 2011). Simili considerazioni erano riportate da Procaccini et al. (2007) che affermavano che la comprensione delle basi genetiche per l'adattamento rimaneva una questione fondamentale per biologi e genetisti dell'evoluzione, e che tale comprensione doveva passare attraverso lo studio della correlazione genotipo-fenotipo. A livello applicativo, tale correlazione fornisce indicazioni per la selezione della fonte genetica, per la scelta del donatore e per le metodiche di recupero. Quindi la questione centrale nell'utilizzo delle tecniche ecogenomiche in ambito marino è capire come gli organismi reagiscono fisiologicamente a questi eventi di stress, capire quali meccanismi genetici molecolari conferiscono plasticità e tolleranza, e se tali caratteristiche hanno basi genetiche ereditabili. Nei sistemi marini, lo studio della trascrizione dei geni ha portato alla comprensione delle basi genetiche dell'adattamento alla temperatura, della calcificazione nel fitoplancton, e nella risposta di piante ed animali marini agli stress abiotici (Reusch et al., 2008).

La diversità biologica si distingue in livelli, dal livello di geni al livello di ecosistema. Reusch et al. (2005) andavano oltre il concetto di partenza secondo cui la diversità di specie influenza la resilienza dell'ecosistema. Nei loro lavori su Zostera marina essi osservavano che la diversità genotipica può sostituire il ruolo della diversità di specie là dove questa è bassa. Gli effetti della biodiversità netta sono in tal caso spiegati dalla complementarietà genotipica piuttosto che dalla selezione di particolari resistenti genotipi. Gli effetti positivi sugli invertebrati suggeriscono che la diversità genetica presenta anche effetti secondari, raggiungendo i vari livelli trofici: questo fatto contribuisce a proporre la questione del significato di tale diversità. Fino a tempi recenti, i processi ecologici e genetici erano considerati separatamente soprattutto perché era ampiamente creduto che i fattori ecologici e demografici avessero un impatto più immediato per la conservazione, piuttosto che i lenti processi genetici.

Tuttavia, Spielman et al. (2004) dimostravano che la maggior parte delle specie non è spinta all'estinzione fino a che i fattori genetici non hanno un impatto su di esse e quindi i processi ecologici, demografici e genetici devono essere considerati congiuntamente. La risposta delle fanerogame marine verso l'ambiente dipende dal repertorio genetico, e più precisamente dall'interazione di questi geni con l'ambiente. Ne sono un esempio il flusso genico, la deriva genetica e le mutazioni, unite al trascorso storico, alla demografia, all'isolamento ed adattamento ecologico. Le conseguenze della diversità genetica possono essere viste come effetti immediati nel caso della necessità di risposte a breve termine, e come conseguenze evoluzionistiche a lungo termine. La diversità genetica e clonale crea comunità di fanerogame più resilienti e tolleranti ai disturbi (Procaccini et al., 2007).