I ricercatori devono "frenare un po'" prima di dichiarare che una specie è nuova per la scienza?

Un recente studio dell'Università del Kansas pubblicato sulla rivista peer-reviewed Ecologia Molecolare dimostra l'uso improprio e l'abuso dei metodi comunemente usati dagli scienziati per porre i confini tra specie diverse, specie cosiddette "criptiche", potrebbe portare a sopravvalutare la diversità delle specie.

I ricercatori della KU hanno valutato le differenze genetiche tra le popolazioni di rane dei torrenti malesi utilizzando due approcci:primo, hanno impiegato metodi di delimitazione delle specie (SDM) che si concentrano sull'identificazione e la demarcazione delle interruzioni genetiche nelle regioni geniche mirate (sequenze di DNA) per determinare i confini delle specie. Secondo, hanno usato i dati raccolti da tutto il genoma per eseguire un'analisi completa della variazione molecolare, per determinare se gli studi genetici mirati riflettono le "specie" reali.

Il nuovo studio, eseguita dal dottorando Chan Kin Onn e dal suo consigliere, KU Professor Rafe Brown, ha scoperto che gli SDM hanno dedotto fino a sette specie separate, mentre l'analisi più esaustiva suggeriva invece l'esistenza statisticamente giustificabile di sole tre specie, comprese varie popolazioni della stessa specie di rana, che aveva una storia di scambi di geni avanti e indietro.

"Gli SDM sono stati efficaci nel delimitare lignaggi divergenti in assenza di flusso genico ma specie sovrastimate in presenza di una marcata struttura della popolazione e flusso genico, " hanno scritto gli autori. Il flusso genico è lo scambio di geni da una popolazione all'altra, come lo scambio di materiale genetico tra rane che vivono su diverse catene montuose, facilitato dalla migrazione degli individui tra le popolazioni.

"Non mettiamo in discussione analisi o metodi del passato ma, piuttosto, sposiamo un'attuazione e un'interpretazione più prudenti, " ha detto Chan Kin Onn, dell'Istituto di biodiversità e del Dipartimento di ecologia e biologia evolutiva di KU, che ha condotto il nuovo studio. "Non stiamo dicendo che tutti quei documenti che descrivono nuove specie siano sbagliati. Ho descritto io stesso le specie usando gli SDM. Ma suggeriamo che, in alcuni casi, dovremmo essere più cauti nel descrivere nuove specie, soprattutto quando è coinvolto il flusso genico tra le specie. La maggior parte dei programmi disponibili non tiene conto del flusso genico, quindi se lo scambio genetico è presente, è un gioco da ragazzi. Potremmo facilmente ottenere risultati errati. In questo studio suggeriamo che il successo è probabilmente una questione di utilizzo dello strumento giusto per il compito giusto".

I coautori di Chan e Brown erano L. Lee Grismer della La Sierra University, Yong-Chao Su della Kaohsiung Medical University di Taiwan, Jesse Grismer della Auburn University e dell'UCLA, Evan Quah di Universiti Sains Malaysia e Alana Alexander di KU.

I ricercatori hanno effettuato le loro analisi comparative sulle popolazioni di un gruppo di rane di torrente malesi del genere Amolops, tutti inizialmente ritenuti della stessa specie.

"Queste rane di torrente sono ampiamente distribuite in gran parte dell'Asia, " Chan ha detto. "Studi precedenti li trattavano come 51 specie. Però, nella Malesia peninsulare, analisi precedenti suggerivano che esistesse una sola specie. Il nostro studio è iniziato quando abbiamo esaminato la penisola utilizzando la metodologia delle nostre solite indagini:abbiamo trovato queste rane in abbondanza nei torrenti puliti della foresta. Erano così comuni che non abbiamo prestato loro molta attenzione. Col tempo, però, abbiamo notato che popolazioni diverse sembravano fisicamente diverse in modo sorprendente. Ci siamo chiesti se ci potesse essere più di una specie in Malesia".

Chan ha deciso di esaminare le rane del torrente utilizzando sia gli SDM comunemente usati che un approccio più moderno alla genomica delle popolazioni per vedere se c'era una differenza tra i risultati.

"Questo è stato uno studio comparativo metodologico, " Chan ha detto. "Volevo esaminare l'efficacia degli approcci tradizionali per l'identificazione di nuove specie. Ero motivato a farlo perché le "nuove specie" vengono descritte come pazze in Asia, ma la maggior parte di questi studi esamina lo stesso tipo di dati, utilizzare lo stesso tipo di analisi e impiegare un modello quasi formule negli studi di 'delimitazione di specie'. Però, la maggior parte di questi approcci di delimitazione delle specie non tiene conto del flusso genico tra le popolazioni:un vero, fenomeno biologico. A causa di ciò, i modelli di delimitazione delle specie potrebbero non adattarsi correttamente agli studi sulla divergenza quando è presente il flusso genico".

Il team ha analizzato 225 campioni di rane di torrente utilizzando metodi morfologici, DNA mitocondriale e dati sul polimorfismo a singolo nucleotide dell'intero genoma per trovare oggettivamente i confini delle specie tenendo conto del flusso genico passato e presente tra le popolazioni di rane.

"Nell'era odierna della scienza genomica, è molto importante guardare la struttura genetica nei minimi dettagli, Chan ha detto. "Non è più sufficiente identificare semplicemente le 'rotture' genetiche tra le popolazioni per giustificare il loro riconoscimento come 'nuova specie'. Dobbiamo anche esaminare come i geni si muovono tra le popolazioni e come ciò influisca sull'integrità dei confini delle specie».

Prossimo, Chan utilizzerà i risultati delle rane di torrente della Malesia peninsulare come base per condurre uno studio più ampio sui gechi carsici della Malesia. Di recente ha ricevuto $ 19, 500 sovvenzione della National Science Foundation per testare l'ipotesi di speciazione ecologica nei gechi piegati.

"Il programma NSF Dissertation Improvement Grant ha reso possibile la mia tesi, " Chan ha detto. "È un peccato apprendere che la NSF ha interrotto il programma quest'anno. In che modo i futuri scienziati statunitensi impareranno a scrivere proposte di sovvenzione NSF?"

Chan ha affermato che il suo lavoro sulle rane dei torrenti della Malesia peninsulare è stato una "prova di concetto" per il suo studio di tesi più ampio con i gechi.

"Volevo utilizzare metodi genomici per vedere se fossero in grado di delineare con precisione i confini delle specie criptiche come prova, " ha detto Chan. "E 'stato un enorme successo per un sistema di rane torrent, che si pensava comprendesse una sola specie. Ora, applicheremo lo stesso framework a un sistema molto diverso, compresi quelli che potenzialmente potrebbero essere sovradescritti."

Il lavoro in collaborazione di Chan con Lee Grismer della La Sierra University, guidando la ricerca sui gechi della Malesia (paese d'origine di Chan), ha contribuito a dare priorità agli sforzi di conservazione e ha persino influenzato l'uso del paesaggio e i piani di gestione relativi all'estrazione di formazioni carsiche al fine di preservare un nuovo, habitat delle specie minacciate.

"Uno dei motivi principali per cui lo stiamo facendo è perché abbiamo trovato così tante specie su formazioni carsiche isolate, i cui habitat sono minacciati dall'essere macinati per il cemento, " Chan ha detto. "Abbiamo scoperto e descritto nuove specie che sono già note per essere a rischio di estinzione. Questo perché l'unico habitat disponibile viene estratto per la massiccia produzione commerciale di cemento. Siamo riusciti a fermare uno di questi progetti alcuni anni fa. Alcune organizzazioni di conservazione ci hanno contattato, detto, "Voi ragazzi dovete venire a ispezionare la nostra montagna:i cementifici vogliono ridurla in polvere." Abbiamo visitato i siti e trovato nuove specie di lucertole che non si trovano da nessun'altra parte sulla Terra e la società di cemento si è tirata indietro".