Il Michigan ospita 43 specie di cozze d'acqua dolce autoctone, 30 delle quali sono considerate a rischio di estinzione. Tra i molti fattori che minacciano gli abitanti dei fondali dal guscio duro ci sono la concorrenza delle invasive cozze zebra e quagga, l'inquinamento dell'acqua e, soprattutto, le dighe.
Il fiume Huron nel sud-est del Michigan, ad esempio, ha 19 dighe sul suo tronco principale e almeno 96 lungo tutto il suo drenaggio. La costruzione di una diga trasforma completamente l'ecologia di un fiume, sostituendo gli habitat nativi di banchi, fiumi e pozze ricchi di cozze con bacini artificiali meno adatti simili a laghi.
Due biologi dell'Università del Michigan hanno condotto un recente studio sulle cozze d'acqua dolce basato sul lavoro sul campo lungo il fiume Huron e il fiume Raisin, sempre nel sud-est del Michigan. Lo studio, pubblicato il 24 maggio sulla rivista PeerJ , studia lo straordinario ciclo riproduttivo dei mitili d'acqua dolce, che include l'uso di "esche del mantello" carnose da parte delle femmine incinte per attirare i pesci vicini e "infettarli" con larve di cozze.
L'autore principale dello studio, Trevor Hewitt, ha condotto il lavoro sul campo per la sua tesi di dottorato presso il Dipartimento di Ecologia e Biologia Evoluzionistica dell'UM. L'autore senior, Diarmaid Ó Foighil, è professore del dipartimento ed è stato consigliere di Hewitt.
Hewitt:Le cozze d'acqua dolce subiscono uno sviluppo larvale parassitario obbligato in cui le femmine gravide devono infettare con i suoi piccoli un pesce ospite adatto. Le larve dei mitili si attaccano tipicamente alle branchie del pesce ospite e dopo due o quattro settimane si trasformano in individui giovani e cadono nel letto del fiume. Molte specie di mitili sono specialisti dell'ospite, infettano solo una o poche specie di pesci e utilizzano strategie di infezione dell'ospite distinte.
Una delle strategie più sorprendenti prevede l'uso di un'esca a mantello. Si tratta di un lembo di tessuto pigmentato mostrato dalle femmine incinte per imitare la preda dell'ospite (un piccolo pesce, un invertebrato, ecc.), provocando un attacco da parte del pesce ospite e provocandone l'infezione.
Le esibizioni di esche artificiali sono un esempio notevole e poco studiato di mimetismo in natura che si verifica in molti dei nostri corsi d'acqua e fiumi ogni primavera ed estate.
Hewitt:La nostra ricerca si è concentrata sulla diversità delle esche del mantello presenti in una specie di mitili, il lampmussel dai raggi ondulati, che si trova dal Michigan all'Alabama. Questa cozza utilizza la spigola come pesce principale ospite e, cosa più insolita, ha due tipi di esche altamente distintive.
Uno, precedentemente chiamato "simile a un darter", assomiglia a un piccolo pesce chiamato darter, completo di macchie oculari, colorazione del corpo screziata ed estensioni marginali prominenti inclusa una coda. L'altro, precedentemente chiamato "simile a un verme", è uniformemente arancione brillante con sottofondo nero. Entrambe le forme di esca, o morph, si verificano contemporaneamente in tutto l'areale dell'animale.
I nostri obiettivi di ricerca erano:confermare che la diversità delle esche del mantello rappresenta un vero polimorfismo, ovvero una forma chiaramente diversa all'interno di una popolazione della specie; indagare la sua persistenza ecologica nel tempo; identificare la gamma di presunte specie modello prese di mira da questo sistema di mimetismo in una popolazione naturale; e determinare se i due morph dell'esca del mantello differiscono nel comportamento di visualizzazione oltre che nella pigmentazione e nella morfologia.
Ó Foighil:Siamo stati in grado di dimostrare che la diversità dei morph dell'esca del mantello in questa specie è un vero polimorfismo utilizzando due criteri indipendenti:alberi evolutivi basati su dati genomici ed eredità di entrambi i morph all'interno di una covata allevata in cattività:il primo record di questo tipo in acqua dolce cozze.
Utilizzando esemplari museali di una popolazione del fiume Raisin, abbiamo scoperto che il polimorfismo appare stabile nel corso dei tempi ecologici. Il rapporto tra i due morph dell'esca nel 2017 era coerente con quello dei campioni museali raccolti nello stesso sito sei decenni prima.
Siamo stati in grado di identificare probabili specie modello per le varianti delle esche del mantello – ovvero le specie di pesci o invertebrati imitate dalle esche del mantello – all’interno della popolazione di cozze del fiume Raisin. Quattro principali motivi di esca simili a darter si avvicinavano visivamente a quattro specie di pesci darter co-presenti e l'esca a forma di verme somigliava alla sanguisuga medicinale nordamericana. Darters e sanguisughe sono prede tipiche della spigola.
Utilizzando una videocamera GoPro, sono state effettuate registrazioni sul campo dei comportamenti di visualizzazione delle esche darter e sanguisughe nei fiumi Raisin e Huron. Le visualizzazioni erano in gran parte simili nonostante la marcata differenza nell'aspetto dell'esca e nelle specie modello, il che implica che il mimetismo è solo superficiale.
Hewitt:Ci sono state molte grandi sorprese. La cosa più importante è stata la scoperta inaspettata del polimorfismo dell'esca del mantello all'interno della covata, il che significa che diverse forme dell'esca del mantello sono state trovate all'interno di un singolo gruppo di prole deposta da una cozza femmina. Questo risultato fondamentale è stato ottenuto con fatica e ha richiesto l'infezione dei pesci ospiti e due anni di allevamento di giovani mitili presso l'Alabama Aquatic Biodiversity Center.
Un'altra sorpresa è stata la scoperta di campioni di cozze degli anni '50 provenienti dal nostro sito di studio sul fiume Raisin nella collezione di molluschi del Museo di Zoologia dell'UM. Le esche del mantello su questi vecchi esemplari erano ancora intatte e ci hanno permesso di confrontare il rapporto tra la metamorfosi dell'esca della sanguisuga e quella dell'esca del darter in un periodo di oltre 60 anni.
Ó Foighil:La scoperta dell'ereditarietà discreta del polimorfismo dell'esca del mantello all'interno della covata è particolarmente entusiasmante perché implica il potenziale controllo da parte di un singolo locus genetico. Non si sa praticamente nulla dei geni regolatori che controllano le esche del mantello, il che rappresenta un significativo divario di conoscenze. I nostri risultati identificano il mitilo dai raggi ondulati come un promettente sistema di studio per identificare i geni regolatori che controllano un tratto adattativo chiave dei mitili d'acqua dolce nordamericani in via di estinzione.
Gli altri autori dello studio PeerJ sono Paul Johnson e Michael Buntin dell'Alabama Aquatic Biodiversity Center e Talia Moore dell'Università del Michigan.
Ulteriori informazioni: Trevor L. Hewitt et al, Polimorfismo nel mimetismo aggressivo del mitilo parassita d'acqua dolce Lampsilis fasciola, PeerJ (2024). DOI:10.7717/peerj.17359
Informazioni sul giornale: PeerJ
Fornito dall'Università del Michigan
