Il meccanismo genetico alla base della speciazione nei vertebrati è ancora largamente incompreso e le poche conoscenze sono limitate a specie modello: Drosophila e Mus musculus. Il presente progetto si
divide in due parti e si propone di indagare gli aspetti genetici e geografici della speciazione in una specie non modello di mammifero e nei pesci teleostei. Verrà sequenziato il gene Prdm9, unico gene della speciazione ad ora individuato per un vertebrato (Mus musculus), in altre specie di roditori per i quali è stata accertata la presenza di isolamento riproduttivo con sterilità degli ibridi. Verrà quindi valutato se il pattern osservato è compatibile con un ruolo di PRDM9 nella sterilità degli ibridi e si porranno le basi per studi sperimentali successivi. Per quanto riguarda i pesci teleostei verranno presi in esame la CR e la COI (mtDNA) e almeno uno tra ITS1 e Cyfun P (nDNA) nella rovella, un ciprinide incluso in Direttiva Habitat.
L'analisi della distribuzione della variabilità genetica dei marcatori mitocondriali verrà utilizzata per ricostruire le dinamiche di colonizzazione nei diversi bacini, identificare popolazioni che meritano azioni mirate di conservazione, e valutare se esemplari fenotipicamente atipici che caratterizzano alcuni siti siano geneticamente diversificati. I marcatori nucleari permetteranno invece di identificare la presenza di eventi di ibridazione, che sono piuttosto comuni nella famiglia ciprinidi, a cui la specie appartiene.
- "Speciation gene" nei Mammiferi
Il gene PRDM9 è l'unico "speciation gene" fino ad ora identificato nei vertebrati, e specificatamente nel topo Mus musculus. È stato ipotizzato che questo gene possa essere coinvolto nella speciazione di un ampia gamma di metazoi (Oliver et al. 2009), sebbene indagini specifiche non sono state ad ora mai effettuate. La ricerca rappresenta la prima indagine della diversità aplotipica del gene PRDM9 in altre specie di vertebrati e pone le basi per studi sperimentali successivi. Il modello proposto, "Microtus savii complex", già oggetto di studi precedenti focalizzati sulla sua sistematica, è stato scelto in quanto mostra fenomeni di sterilità negli ibridi e, pertanto, rappresenta un buon candidato a questa indagine. Le potenzialità di avanzamento rispetto allo stato dell'arte sono quindi notevoli. Va anche considerato che il genere Microtus è uno dei più diversificati tra i mammiferi con circa 70 specie (Conroy et al 2000), e numerosi sono i casi di specie affini che mostrano sterilità negli ibridi di prima generazione (ad esempio Torgasheva e Borodin 2016). Si prospettano quindi studi comparativi che possano mettere in luce le modalità di azione del gene in diversi background genetici.
- Filogeogafia applicata nei Teleostei
I ciprinidi sono i più rappresentati tra le specie ittiche dulciacquicole italiane, sia native che introdotte. Molte specie di questo gruppo sono minacciate e incluse tra quelle in allegato II della Direttiva Habitat, ovvero tra le specie che necessitano di particolari misure di conservazione a livello europeo, oppure minacciate nella lista Rossa IUCN. Allo stesso tempo queste specie hanno una spiccata tendenza all¿ibridazione. Studi mirati che hanno utilizzato un approccio integrato, morfologico/genetico, (Tancioni et al 2013; Rossi et al 2016) hanno evidenziato i limiti dell'approccio morfologico nel censimento e nella corretta identificazione delle popolazioni/individui puri rispetto agli ibridi e introgressi. L'approccio molecolare garantisce quindi non soltanto la ricostruzione della storia evolutiva di queste specie ma offre anche dei risvolti applicativi non trascurabili. Nel caso specifico della rovella, la specie target del progetto, negli ultimi anni il suo areale è in riduzione su quasi tutta la penisola italiana, in parte a causa di alterazione dell'habitat, ma anche per competizione e predazione da parte di specie alloctone che hanno determinato estinzioni locali (Nonnis Marzano et al 2016). L'analisi della distribuzione della variabilità genetica oltre a permettere di ricostruire le dinamiche di colonizzazione nei diversi bacini consentirà di identificare popolazioni che meritano azioni mirate di conservazione, rispetto a quelle in cui gli interventi di transfaunazione accidentali (a seguito di spostamento di altri ciprinidi) hanno alterato l'integrità genetica della specie a causa di ibridazione/introgressione. Saranno oggetto di campionamento anche siti in cui è nota la presenza di esemplari fenotipicamente atipici per dimensioni, al fine di verificare se tali differenze abbiano una base genetica.
Conroy, Chris J., and Joseph A. Cook. "Molecular systematics of a Holarctic rodent (Microtus: Muridae)." Journal of Mammalogy 81.2 (2000): 344-359.
Nonnis Marzano F et al 2016. Schede di Monitoraggio pesci (ciclostomi e osteitti). In Stoch e genovesi Manuali per il monitoraggio di specie e habitat di interesse comunitario.ISPRA.
Oliver (2009) Accelerated evolution of the Prdm9 speciation gene across diverse metazoan taxa. PLoS genetics 5.12 (2009): e1000753.
Rossi et al 2016. An integrated genetic and morphological approach to clarify the conservation status of the threatened Italian endemic species Alburnus albidus (Cypriniformes: Cyprinidae). Hydrobiologia 770:73¿87
Tancioni et al 2013. Testing species delimitations in four Italian sympatric leuciscine fishes in the Tiber River: A Combined Morphological and Molecular Approach. PlosONE 10.1371
Torgasheva, Anna A., and Pavel M. Borodin. "Cytological basis of sterility in male and female hybrids between sibling species of grey voles Microtus arvalis and M. levis." Scientific reports 6 (2016): 36564.