Sebbene la maggior parte degli organismi possieda ritmi circadiani sincronizzati con il ciclo giorno-notte di 24 ore, hanno sviluppato anche altri orologi interni per adattarsi ai loro ambienti locali. Gli animali marini hanno evoluto ritmi circatidali, allineando le attività con il ciclo di marea di 12,4 ore, integrando i ritmi circadiani.

I ricercatori dell’Università di Chiba hanno scoperto che le lumache che vivono nelle aree soggette a marea a valle hanno ritmi biologici sincronizzati con i cicli delle maree, a differenza di quelle che vivono nelle regioni non soggette a marea. Questa osservazione solleva la questione se i ritmi circatidali si sviluppino a causa delle differenze nell'habitat o siano causati da variazioni genetiche tra le popolazioni.

Basandosi sulle loro precedenti scoperte, il professore associato Yuma Takahashi, insieme al dottor Takumi Yokomizo dell'Università di Chiba (all'epoca dello studio e attualmente ricercatore post-doc presso il Centro per la ricerca ecologica dell'Università di Kyoto), hanno rivelato che le lumache d'acqua dolce che vivono in ambienti soggetti a maree adattano gradualmente i loro ritmi biologici per sincronizzarsi con i cicli delle maree.

Lo studio pubblicato sulla rivista Heredity il 27 marzo 2024, offre approfondimenti sull'adattabilità e sulla potenziale divergenza dei ritmi biologici in risposta agli ambienti di marea.

"Questo studio ha rivelato cambiamenti genetici e non genetici nei ritmi biologici durante l'adattamento agli ambienti di marea in una lumaca d'acqua dolce. Questo risultato potrebbe portare a comprendere il ruolo degli orologi biologici nell'adattamento all'ambiente ritmico, che è uno dei più importanti problemi di cronobiologia", afferma il dottor Takahashi.

I ricercatori hanno raccolto lumache d'acqua dolce (Semisulcospira reiniana) da aree soggette a marea e non mareali lungo il fiume Kiso in Giappone, a 20 km di distanza. Le lumache sono state divise in due gruppi:uno esposto a un ciclo luce-buio regolare di 24 ore, mentre l'altro ha sperimentato un ciclo di marea simulato di 12 ore, alternando l'immersione durante l'alta marea e l'esposizione all'aria durante la bassa marea.

Dopo un periodo di trascinamento di 4 settimane, i ricercatori hanno analizzato il comportamento e i modelli di espressione genetica delle lumache al buio, a una temperatura costante di 23°C. Tra le lumache provenienti da aree non soggette a marea, non sono state riscontrate differenze significative nell'intensità dei ritmi circadiani e circatidali tra i due gruppi. Tuttavia, le lumache provenienti da aree di marea esposte al ciclo di marea simulato hanno mostrato ritmi circatidali più forti rispetto al gruppo di controllo.

È interessante notare che sia le popolazioni mareali che quelle non mareali esposte alla marea simulata hanno mostrato un aumento del numero di geni oscillanti circadiani e una diminuzione dei geni oscillanti circadiani (geni che fluttuano nell'attività in sintonia con il ciclo di marea e diurno, rispettivamente). . Le lumache che si erano già adattate ai cicli delle maree nei fiumi nei primi anni di vita avevano un numero maggiore di geni oscillanti circatidali rispetto alla popolazione non soggetta a marea.

Questi risultati implicano che i ritmi di espressione dei geni controllati dall'orologio biologico sono sensibili ai cambiamenti ambientali e possono essere influenzati dai cambiamenti genetici derivanti dall'adattamento ambientale.

"Il nostro studio si è concentrato sulla flessibilità degli orologi biologici e ha scoperto il loro potenziale nel modificare i ritmi biologici in base ai cicli ambientali dominanti", afferma il dott. Takahashi.

Le interruzioni dei ritmi biologici possono avere un impatto negativo su vari processi fisiologici. I risultati di questo studio potrebbero migliorare la nostra comprensione di come gli organismi si adattano alle mutevoli condizioni ambientali e rivelarsi preziosi nel trattamento delle malattie cronobiologiche in futuro.