L’Incredibile Annaffiatoio Marino: Svelati i Segreti del Suo Genoma e Come Resta Ancorato!

Amici scienziati e curiosi della natura, preparatevi perché oggi vi porto nelle profondità marine a conoscere una delle creature più bizzarre e affascinanti che abbia mai incontrato: la conchiglia annaffiatoio, o per dirla con il suo nome scientifico, Verpa penis. Sì, avete letto bene, il nome è un po’ particolare, ma vi assicuro che l’animale lo è ancora di più! Immaginate un bivalve che, crescendo, decide di fondere le sue valve per formare un tubo calcareo che assomiglia incredibilmente al beccuccio di un annaffiatoio. Un vero e proprio mistero evolutivo che ci ha sempre incuriosito.

Recentemente, con un team di colleghi, abbiamo avuto l’opportunità di studiare da vicino questo enigmatico mollusco e, per la prima volta in assoluto, di sequenziarne il genoma a scala cromosomica. Pensate, è anche il primo genoma completo per l’intero clade dei bivalvi Anomalodesmata, un gruppo noto per le sue forme strane e specializzate. Questo lavoro ci apre un mondo di possibilità, permettendoci di gettare le basi per future ricerche che colleghino i geni alle incredibili forme che vediamo.

Ma com’è fatto questo “annaffiatoio vivente”?

La Verpa penis, che abbiamo raccolto nelle acque della Malesia, vive infossata nel sedimento. Solo la punta del suo tubo emerge dalla sabbia o dal fango, mentre la parte inferiore, quella che assomiglia alla “rosa” di un annaffiatoio con tanti piccoli fori, è ben ancorata sotto. I sifoni del bivalve, che servono per respirare e nutrirsi, si estendono verticalmente attraverso questo tubo. La cosa pazzesca è che questa struttura tubulare si è evoluta ben due volte, in maniera convergente, in due famiglie diverse di bivalvi clavagelloidei! Questo ci dice che deve esserci un vantaggio adattativo bello grosso.

Per anni ci si è chiesti perché questa forma. Qualcuno ha ipotizzato fosse una difesa contro i predatori, e in effetti i tubi mostrano spesso cicatrici di attacchi falliti. Ma questa spiegazione non ci convinceva fino in fondo, soprattutto per spiegare una convergenza evolutiva così marcata.

Un Tuffo nel DNA: Cosa ci Racconta il Genoma

Sequenziare il genoma di Verpa penis non è stata una passeggiata, ma i risultati sono stati entusiasmanti! Abbiamo ottenuto un genoma di circa 507 Megabasi (Mb), con un’ottima continuità (il famoso contig N50 è di 5.33 Mb) e ben il 96.5% delle sequenze ancorate su 19 pseudocromosomi. Per darvi un’idea, la qualità di questo assemblaggio è superiore a quella di molti altri genomi di bivalvi disponibili.

Le analisi filogenomiche, cioè quelle che ricostruiscono l’albero evolutivo basandosi sui geni, hanno confermato che gli Anomalodesmata (rappresentati dalla nostra Verpa) sono il gruppo fratello degli Imparidentia. Insieme formano il clade Euheterodonta. La sorpresa più grande? Nonostante il suo corpo altamente modificato, Verpa penis non mostra alcuna riduzione del numero di cromosomi rispetto al cariotipo ancestrale dei bivalvi eterodonti, che è di 19 cromosomi (1N=19). Ci aspettavamo magari qualche riarrangiamento o perdita, ma niente! Sembra che l’evoluzione possa prendere strade diverse per arrivare a forme specializzate, senza necessariamente stravolgere l’architettura genomica di base.

Abbiamo identificato circa 25.135 geni codificanti per proteine, un numero in linea con altri bivalvi. Circa il 45% del genoma è composto da elementi ripetitivi, come trasposoni e ripetizioni in tandem, che giocano ruoli importanti nell’evoluzione dei genomi.

L’Ipotesi dell’Ancora a Suzione: Un Capolavoro di Bio-Ingegneria?

Ora, torniamo alla domanda cruciale: a cosa serve quel tubo? Basandoci sulla morfologia e su principi di ingegneria, abbiamo formulato un’ipotesi affascinante. Pensiamo che questa struttura sia ottimizzata per garantire stabilità verticale in sedimenti relativamente soffici, un po’ come le ancore a suzione usate dall’uomo per installazioni marine!

Vediamo come potrebbe funzionare. Ingegneristicamente parlando, per essere stabili nel fango o nella sabbia, le strutture hanno bisogno di una base larga, un baricentro basso e resistenza alla suzione. La “rosa” perforata alla base della conchiglia annaffiatoio potrebbe agire proprio così.

• Una base larga distribuisce il peso e previene l’affondamento.
• Un baricentro basso (con il corpo dell’animale nella parte inferiore del tubo) previene il ribaltamento.
• La resistenza alla suzione è fondamentale: il fango, soprattutto, crea una forza che tende a “risucchiare” gli oggetti verso il basso, rendendoli difficili da smuovere. Questo, per un bivalve che deve rimanere in posizione per filtrare l’acqua e nutrirsi, è un vantaggio enorme!

Le ancore a suzione ingegneristiche sono cave e penetrano nel sedimento grazie a una depressione creata al loro interno. Una volta posizionate, sono incredibilmente stabili. La nostra Verpa penis potrebbe fare qualcosa di simile. Sappiamo che può pompare acqua fuori dalla cavità del mantello attraverso i fori della “rosa” usando il suo disco pedale (una sorta di piede modificato). Questo potrebbe fluidificare il sedimento circostante, riducendo la resistenza e permettendo al bivalve di infossarsi o riposizionarsi. Inoltre, ritraendo i sifoni e sigillando la cavità del mantello, potrebbe creare un vuoto parziale, aumentando l’effetto “suzione” che la tiene ancorata.

Questa teoria è supportata da diverse modifiche anatomiche viste nei clavagelloidei adulti, come un piede ridotto, muscoli adduttori degenerati e una cavità del mantello espansa. L’intero apparato dell’annaffiatoio, quindi, non sarebbe solo una conchiglia protettiva, ma un sofisticato sistema per scavare, stabilizzarsi e resistere allo sradicamento, sfruttando le proprietà fisiche dei sedimenti marini molli.

Un Futuro Incerto per una Rara Meraviglia

Trovare questi animali non è facile. La nostra raccolta di sei esemplari è stata un colpo di fortuna, avvenuta in condizioni particolari dopo forti piogge. Questo ci ricorda quanto siano rari e potenzialmente vulnerabili ai cambiamenti ambientali, come quelli causati dalla bonifica dei terreni o dall’inquinamento, che possono alterare i profili dei sedimenti. La popolazione che abbiamo studiato in Malesia è minacciata da queste attività umane, e una popolazione vicina, a Singapore, è stata riscoperta solo di recente dopo essere stata considerata estinta localmente.

Cosa Abbiamo Imparato?

Questo studio ci ha regalato due perle: primo, una risorsa genomica preziosissima che aiuterà a capire meglio l’evoluzione dei molluschi, la biomineralizzazione (come costruiscono le loro conchiglie) e potrebbe persino ispirare nuovi design biomimetici. Secondo, abbiamo proposto una nuova, intrigante interpretazione per una delle forme corporee più misteriose del regno animale. L’evoluzione, a volte, sembra seguire percorsi quasi “ingegneristici” per risolvere problemi funzionali, e la convergenza della forma a tubo negli annaffiatoi marini ne è un esempio lampante.

Certo, le nostre interpretazioni morfologiche sono ancora teoriche e avranno bisogno di ulteriori conferme sperimentali, ma è proprio questo il bello della scienza: ogni risposta apre la porta a nuove, eccitanti domande! E chissà quali altri segreti nasconde il mare profondo.

Fonte: Springer