"Abbiamo iniziato a pensare che esistesse una specie di interesse conservazionistico", ha affermato J. Andrew DeWoody, professore di genetica presso il Dipartimento di silvicoltura e risorse naturali della Purdue University. "La preponderanza delle prove ora suggerisce che ci sono due specie dove pensavamo ce ne fosse una. Quindi, se avessimo una specie in pericolo, ora sembra che ne abbiamo due."

DeWoody e otto collaboratori delle università Purdue, Ohio State, Auburn e Texas A&M hanno pubblicato i loro risultati questa settimana negli Proceedings of the National Academy of Sciences .

L'evoluzione del pupfish di White Sands in due specie è insolita in quanto la deriva genetica è stata la forza trainante.

La deriva genetica risulta dall'eredità casuale di geni diversi dai genitori di un organismo. La selezione naturale, al contrario, avviene quando le popolazioni all'interno di una specie cambiano nel tempo a causa dell'adattamento a habitat diversi.

Le due specie si sono inoltre differenziate in modo insolitamente rapido.

"I parenti stretti dei mammiferi si sono differenziati gli uni dagli altri, in media, circa due milioni di anni fa", ha detto DeWoody. "Questo è circa quattrocento volte più veloce dell'evento medio di speciazione dei mammiferi."

Cyprinodon tularosa, una specie in via di estinzione, è originaria del bacino di Tularosa. Le popolazioni naturali vivono a Salt Creek e Malpais Spring. I gestori delle risorse stabilirono le altre due popolazioni a Lost River e Mound Spring negli anni '60 e '70, probabilmente da Salt Creek.

"Sapevamo che erano diversi, ma non conoscevamo la forza evolutiva che causava questa differenza", ha detto Erangi Heenkenda, co-autrice principale dell'articolo, che ha conseguito il dottorato di ricerca. in silvicoltura e risorse naturali da Purdue questo mese.

I ricercatori hanno considerato la selezione come la forza trainante dell'evoluzione perché la salinità, il flusso dell'acqua e i parassiti negli ambienti di Salt Creek e Malpais Spring erano piuttosto diversi, ha detto Heenkenda.

I ricercatori hanno sequenziato l'intero genoma dei singoli pupfish. Precedenti ricerche su questi pupfish si basavano su un campionamento genetico limitato. Heenkenda ha paragonato l'approccio all'intero genoma descritto nello studio alla lettura di un intero libro anziché solo di poche pagine.

"Ci aspettavamo di vedere alcune differenze nei geni, ma non abbiamo visto quella differenza rispetto alla selezione", ha detto Heenkenda, che presto inizierà a lavorare presso i National Veterinary Services Laboratories di Ames, Iowa, su un Oak Ridge Institute for Science. e borsa di studio post-dottorato in materia di istruzione. Ma ad esempio non hanno rilevato alcun gene che conferisse ai pesci la tolleranza al sale.

"Questa divergenza sembra essere stata guidata principalmente da alti livelli di deriva genetica negli ultimi 5.000 anni, a cui ci riferiamo come 'drift speciation'", ha detto il co-autore principale Andrew Black, ex scienziato post-dottorato nel gruppo di ricerca di DeWoody. Ora, presso il Center for Quantitative Life Sciences dell'Oregon State University, Black ha osservato che sono noti molti casi di evoluzione che si verificano nel corso di dozzine o migliaia di generazioni.

"Questi fenomeni sono tipicamente attribuiti alla selezione naturale. Il ruolo relativo della deriva è comunemente trascurato o ignorato nella speciazione", ha affermato Black. Ha osservato che fattori come le piccole popolazioni, l'isolamento geografico e il duro ecosistema desertico che ha prodotto colli di bottiglia nella popolazione hanno favorito la deriva genetica rispetto alla selezione naturale in queste popolazioni di pupfish.

"Mi chiedo se la speciazione della deriva sia probabilmente un meccanismo comune di evoluzione anche in altre specie di pupfish del deserto", ha detto Black.

Il flusso di lava Carrizozo in lenta eruzione proveniente da un vulcano nel New Mexico centro-meridionale copriva circa 130 miglia quadrate nell'arco di due o tre decenni circa 5.000 anni fa. Quella barriera probabilmente ha contribuito all'evoluzione della nuova specie.

"I dati genomici, indipendentemente dai dati geologici, suggerivano che queste due specie fossero una sola circa 5.000 anni fa", ha detto DeWoody. "Poi sovrapponi i dati geologici. La colata lavica del Carrizozo si è verificata in quel periodo. Ha senso."

Nella loro analisi delle varianti genetiche del pupfish, i ricercatori hanno scoperto che la popolazione ancestrale di Malpais Spring ha raggiunto una popolazione ampia e stabile di oltre 60.000 individui per un lungo periodo. Anche la popolazione ancestrale di circa 15.000 abitanti a Salt Creek e Lost River era stabile.

Entrambe le popolazioni subirono dei colli di bottiglia – forti riduzioni delle dimensioni – circa 2.500 anni fa. Tuttavia, i colli di bottiglia che hanno colpito le popolazioni di Salt Creek e Lost River sono stati molto più gravi di quelli sperimentati dal pupfish di Malpais Spring.

Man mano che le popolazioni si riducono, sperimentano fluttuazioni casuali delle frequenze genetiche o deriva genetica. Le piccole popolazioni subiscono una grande deriva genetica, che lascia grandi popolazioni, come i massicci banchi di sardine che solcano gli oceani, per lo più inalterate. In popolazioni così grandi, ha detto DeWoody, "la selezione naturale può sopraffare la deriva, ma in popolazioni piccole, la deriva prevale sulla selezione."

Due popolazioni di pupfish delle Sabbie Bianche avevano precedentemente ricevuto la designazione come meritevoli di misure di conservazione rafforzate. Una popolazione è costituita dal pupus primaverile Malpais. L'altra popolazione comprende i pupfish di Salt Creek e Lost River.

I loro risultati hanno portato i ricercatori a richiedere una revisione a livello di specie della classificazione del pupfish. Gli scienziati raccomandano che la nuova specie venga chiamata "il pupazzo incantato", un riferimento allo stato del New Mexico, noto anche come "la Terra dell'Incanto".