Divergenza evolutiva nelle tartarughe delle Galápagos

Le tartarughe delle Galápagos rappresentano uno dei molteplici endemismi che hanno avuto origine nell'arcipelago delle Galapagos, il cui nome si origina dalla forma a sella del carapace di questi animali. Nonostante la loro notorietà, le origini evolutive di queste tartarughe, la storia della loro colonizzazione dell'arcipelago, ed i livelli di divergenza tra le varie popolazioni sono ancora incerti. Reperti fossili testimoniano che tartarughe giganti erano diffuse in passato in tutti i continenti (tranne Australia ed Antartide). In tempi storici questi giganti sono sopravvissuti solo in remote isole oceaniche (Mascarene, Seychelles, e Galápagos). La popolazione nelle Mascarene si è estinta nel 1804. Nelle Seychelles una popolazione sopravvive nell'atollo di Aldabra. Solo nelle Galápagos queste tartarughe persistono con popolazioni distinte in diverse località. Purtroppo anche nelle Galápagos la maggioranza delle sottospecie è a rischio di estinzione (tre delle quindici sottospecie descritte sono estinte nello scorso secolo). In collaborazione con Jeff Powell (Yale University), James Gibbs (SUNY University) e Michel Milinkovitch (University of Bruxelles) abbiamo intrapreso un progetto di studio a lungo termine sui livelli e la dinamica di variazione genetica esistenti in questa specie. In questa sede presentiamo i dati di sequenza a livello del DNA mitocondriale e nucleare. Abbiamo sequenziato regioni multiple di DNA mitocondriale (mtDNA) e nucleare per produrre una filogenesi molecolare del gruppo, individuare la specie continentale a loro più vicina, analizzare il livello di differenziamento genetico tra le varie sottospecie e confrontarlo con il corrispondente differenziamento morfologico. Dai quattro ai venti individui di ciascuna sottospecie sono stati sequenziati per complessivamente 8Kb di frammenti di DNA sia nucleare che mitocondriale. Come outgroups abbiamo utilizzato le tre specie sudamericane di Geochelone (G. carbonaria, G. denticulata, e G. chilensis) ed una specie congenerica africana, G. pardalis. I dati molecolari indicano chiaramente che la specie vivente più vicina alle tartarughe delle Galapagos è Geochelone chilensis. All'interno dell'arcipelago i dati sul DNA mitocondriale permettono di identificare gli individui di ciascuna isola e permettono di interpretare la dinamica di colonizzazione delle isole. Studi basati su analisi morfologiche e di allozimi non consentivano la discriminazione delle diverse sottospecie. Oltre allo studio della variazione genetica a livello mitocondriale sono state sequenziate sei regioni nucleari teoricamente ad alto tasso evolutivo (5 introni e la regione ITS del DNA ribosomale) per lo stesso gruppo di individui. Livelli e dinamiche di variabilità genetica in entrambe le regioni sono state confrontate e discusse, con particolare riferimento alla loro utilità per la discriminazione di taxa di origine recente. I siti diagnostici per ciascuna sottospecie sono stati inoltre utilizzati per identificare la linea paterna e materna di individui in cattività di origine incerta. Questo risultato è di notevole importanza pratica per la gestione sia di popolazioni naturali che in cattività di questa specie

Divergenza evolutiva nelle tartarughe delle Galápagos

Le tartarughe delle Galápagos rappresentano uno dei molteplici endemismi che hanno avuto origine nell'arcipelago delle Galapagos, il cui nome si origina dalla forma a sella del carapace di questi animali. Nonostante la loro notorietà, le origini evolutive di queste tartarughe, la storia della loro colonizzazione dell'arcipelago, ed i livelli di divergenza tra le varie popolazioni sono ancora incerti. Reperti fossili testimoniano che tartarughe giganti erano diffuse in passato in tutti i continenti (tranne Australia ed Antartide). In tempi storici questi giganti sono sopravvissuti solo in remote isole oceaniche (Mascarene, Seychelles, e Galápagos). La popolazione nelle Mascarene si è estinta nel 1804. Nelle Seychelles una popolazione sopravvive nell'atollo di Aldabra. Solo nelle Galápagos queste tartarughe persistono con popolazioni distinte in diverse località. Purtroppo anche nelle Galápagos la maggioranza delle sottospecie è a rischio di estinzione (tre delle quindici sottospecie descritte sono estinte nello scorso secolo). In collaborazione con Jeff Powell (Yale University), James Gibbs (SUNY University) e Michel Milinkovitch (University of Bruxelles) abbiamo intrapreso un progetto di studio a lungo termine sui livelli e la dinamica di variazione genetica esistenti in questa specie. In questa sede presentiamo i dati di sequenza a livello del DNA mitocondriale e nucleare. Abbiamo sequenziato regioni multiple di DNA mitocondriale (mtDNA) e nucleare per produrre una filogenesi molecolare del gruppo, individuare la specie continentale a loro più vicina, analizzare il livello di differenziamento genetico tra le varie sottospecie e confrontarlo con il corrispondente differenziamento morfologico. Dai quattro ai venti individui di ciascuna sottospecie sono stati sequenziati per complessivamente 8Kb di frammenti di DNA sia nucleare che mitocondriale. Come outgroups abbiamo utilizzato le tre specie sudamericane di Geochelone (G. carbonaria, G. denticulata, e G. chilensis) ed una specie congenerica africana, G. pardalis. I dati molecolari indicano chiaramente che la specie vivente più vicina alle tartarughe delle Galapagos è Geochelone chilensis. All'interno dell'arcipelago i dati sul DNA mitocondriale permettono di identificare gli individui di ciascuna isola e permettono di interpretare la dinamica di colonizzazione delle isole. Studi basati su analisi morfologiche e di allozimi non consentivano la discriminazione delle diverse sottospecie. Oltre allo studio della variazione genetica a livello mitocondriale sono state sequenziate sei regioni nucleari teoricamente ad alto tasso evolutivo (5 introni e la regione ITS del DNA ribosomale) per lo stesso gruppo di individui. Livelli e dinamiche di variabilità genetica in entrambe le regioni sono state confrontate e discusse, con particolare riferimento alla loro utilità per la discriminazione di taxa di origine recente. I siti diagnostici per ciascuna sottospecie sono stati inoltre utilizzati per identificare la linea paterna e materna di individui in cattività di origine incerta. Questo risultato è di notevole importanza pratica per la gestione sia di popolazioni naturali che in cattività di questa specie

Nuclear DNA variation in Galápagos tortoises: a study on introns and ITS based polymorphisms

The Galápagos giant tortoises, Geochelone nigra, are the largest living tortoises and one of the two remaining species of giant tortoises in the world. Within the archipelago, only 1l of the subspecies survive to the present. Most of the subspecies are endangered. The decline of the populations is primarily due to human impact. Buccaneers and whalers began in the 17th century to remove tortoises from the islands and use them as a source of fresh meat. Introduced ani maIs such as feral goat, pigs, dogs, rats and continued poaching represent more threats to the surviving populations. Although these tortoises have become a symbol of the conservation efforts to preserve the unique fauna of the Galápagos Islands, little is known about the levels of genetic divergence between the different subspecies. Previous work on several mtDNA has produced the first DNA based phylogeny of the group and shown the presence of fixed nucleotide differences between most of the 11 surviving subspecies (Caccone et al., 1999; Caccone et al., in prep.). Here we present data on fast evolving nuclear DNA regions. We assayed variation in five nuclear introns, located in the creatine kinase, actin, calmodulin, and aldolase genes, and in the rDNA ITS region. We compare the levels and pattems of genetic variation in nuclear regions with the ones obtained from the mtDNA ones. Moreover, we address thc finding of diagnostic DNA markers, which coupled with the mtDNA ones help diagnose each subspecies