Le popolazioni insulari di Podarcis siculus: selezione e adattamento

Le pressioni selettive che agiscono sulle popolazioni insulari sono spesso differenti da quelle esistenti sulla terraferma, tendendo a diversificare gli animali che vivono in questi ambienti. Tali variazioni sono state ampiamente descritte per molti animali e piante, e possono essere inquadrate in almeno tre modalità dette sindromi o regole. La Regola Insulare, evidenzia il gigantismo nei mammiferi piccoli e il nanismo in quelli grandi. La Sindrome Insulare (IS) descrive la ridotta aggressività, il gigantismo, la riduzione nella dimensione della prole e il ritardo nella maturità sessuale. Infine, la Sindrome Insulare Inversa (RIS) descritta solo per la lucertola campestre, pone al centro dell’adattamento insulare gli adattamenti che favoriscono il rapido trasferimento del contributo genetico alle generazioni successive (Raia et al., 2010). Tra le condizioni necessarie al manifestarsi della RIS sembrerebbero necessarie l’instabilità ambientale e la scarsa aspettativa di vita da parte delle popolazioni animali. In questa ricerca si è cercato di svelare le basi genetiche della RIS e le implicazioni temporali che sono necessarie allo sviluppo degli adattamenti fenotipici (Monti et al., 2013). Lo studio è stato condotto su tre popolazioni che potevano rappresentare: la condizione wild-type (le lucertole della terraferma Punta Campanella), la condizione insulare senza evidenze di sindrome (le lucertole dell’isola di Capri) e la condizione insulare in cui erano evidenti i segnali della sindrome (le lucertole del faraglione Scopolo, a largo di Capri, noto anche come faraglione di Fuori). Come marcatori di sindrome sono stati esaminati la larghezza del capo, il grado di melanizzazione della pelle e il comportamento aggressivo. Per ognuno degli ambienti che ospitavano le tre popolazioni sono state studiate le pressioni selettive, considerando la pressione predatoria e il carico parassitario cutaneo. Le lucertole di Scopolo hanno un capo più largo, sono più aggressive e sono caratterizzate da un forte melanismo. La validità di questi marker ha reso questo approccio sperimentale un futuro strumento di indagine per investigare la RIS in altre popolazioni insulari. Le pressioni selettive indagate (predazione e carico parassitario) si sono rivelate nettamente più forti su Scopolo rispetto alle altre due aree di studio esaminate. Molto probabilmente queste estreme condizioni ecologiche rappresentano alcune delle spinte adattative alla base dei caratteri riconducibili alla RIS. Il gene per il recettore della melanocortina 1 (MC1R), responsabile dei processi di melanizzazione nei lacertidi insulari (Fulgione et al., 2015), si esprime differentemente nelle tre popolazioni, mostrando un forte incremento di mRNA in quella di Scopolo. Il mitogenoma è stato assemblato per approfondire eventuali variazioni tra le tre popolazioni, in termini di modalità di mutazione. Per questo marcatore, la popolazione sotto sindrome (Scopolo) evidenzia un basso numero di mutazioni nelle regioni codificanti, principalmente di tipo neutrale. Tutte queste evidenze hanno suggerito che la variazione mostrata dai fenotipi sotto sindrome può dipendere da un set di geni differentemente espressi piuttosto che da mutazioni a livello genico. Per indagare la veridicità di questa ipotesi è stata allestita un’analisi trascrittomica su due organi principalmente implicati nei caratteri fenotipici della sindrome, i testicoli e il cervello. L’elaborazione del trascrittoma mediante tecnologia de novo utilizzando più tessuti, è stata effettuata per la popolazione insulare (Scopolo) e per quella della terraferma (Punta Campanella). L’analisi trascrittomica ha rilevato un basso numero di SNPs nelle regioni codificanti e una maggiore espressione di molti geni legati alla RIS nella popolazione di Scopolo, dimostrando ancora una volta che la modalità regolativa può essere alla base delle variazioni osservate. Una sostanziale differenza nelle variazioni imputabili alla regolazione/metilazione del DNA piuttosto che alla modifica del genoma, sta nei tempi in cui è possibile attuare questi cambiamenti. Lucertole insulari sottoposte a forti pressioni selettive, possono rispondere attraverso la regolazione in tempi brevi e con adattamenti specifici. E’ stato quindi deciso di stimare i tempi di divergenza delle tre popolazioni e in particolare di Scopolo, la popolazione sotto sindrome. Utilizzando il genoma mitocondriale come molecular clock, è risultato evidente che la quantità di mutazioni nel mtDNA delle lucertole di Capri è proporzionata ai tempi di separazione di Capri dalla terraferma. Differentemente, la quantità di mutazioni accumulate sul genoma mitocondriale della popolazione di Scopolo è sensibilmente inferiore a quella attesa rispetto ai tempi di separazione del faraglione (Scopolo) dalla sua terraferma (isola di Capri). Questi dati confermano l’ipotesi che il genoma dei lacertidi della popolazione sotto sindrome (Scopolo) non ha subito sostanziali cambiamenti strutturali a fronte di una forte variazione fenotipica. Quest’ultima sarebbe il frutto di una regolazione genica che potrebbe dipendere da diversi fattori trascrizionali o dalla metilazione del DNA. Questa ricerca se da un lato ha aggiunto informazioni circa i modi e i tempi evolutivi del nostro caso di studio, dall’altro lato ha aperto numerosi spunti di indagine che riguardano appunto i meccanismi genetici alla base della strategia regolativa

Seeing through the skin: dermal light sensitivity provides cryptism in moorish gecko

Concealment by means of colour change is a pre-eminent deceptive mechanism used by both predators and prey. The moorish gecko Tarentola mauritanica is able to blend into the background by either darkening or paling according to the substrate darkness. Here we examined the functioning of background perception in moorish gecko. We experimentally excluded the involvement of melanophore-stimulating hormone in camouflage. Blindfolded individuals change their colour consistently with the background. Surprisingly, individuals with covered flanks were not able to change colour, no matter whether they were allowed to see the substrate or not. Accordingly, we found high levels of opsin transcript and protein in the flank region of the gecko. These observations suggest that T.mauritanica skin melanophores are able to activate a process of colour change autonomously. This study yields the first evidence of crypsis mediated by dermal light sensitivity in amniote

Selection for background matching drives sympatric speciation in Wall Gecko

The Wall Gecko shows heterogeneous colour pattern, which may vary among individuals, depending on the time of day and on the habitat segregation. Nocturnal pale geckos live exclusively on walls. Diurnal dark geckos preferentially live on olive tree trunks, demonstrating an ability to change skin colour that is superior to that of the pale gecko and allows diurnal geckos becoming camouflaged on the diverse substrates occupied during the day. In our study, the nocturnal/pale/wall and diurnal/dark/trunk geckos could be considered the extremes of an ecological cline of morphological variation on which divergent selection may be acting. Combining the effect of balancing selection on nocturnal geckos and disruptive selection between two sympatric populations could lead to speciation. All geckos analysed here belong to the same species, as confirmed by genetic characterization, however diurnal and nocturnal gecko populations seem to be in an early stage of incipient speciation. These two different morphs still combine genes, as revealed by neutral genetic markers, yet they show complete separation according to the analyses of mtDNA coding genes. Experimental results show that diurnal and nocturnal geckos do not swap their niches, likely because the predation pressure causes severe selection for background matching. Genomic analysis of complete mtDNA suggests that nocturnal geckos seem to be under balancing selection perhaps due to the narrow niche in which they live, whereas the daytime population has more opportunity in fitting into the multiple available niches, and they experience positive selection. Here we hypothesize that the ecological segregation that we are witnessing between the nocturnal and diurnal geckos, can lead to a ecological speciation

The first transcriptome of Italian wall lizard, a new tool to infer about the Island Syndrome

Some insular lizards show a high degree of differentiation from their conspecific mainland populations, like Licosa island lizards, which are described as affected by Reversed Island Syndrome (RIS). In previous works, we demonstrated that some traits of RIS, as melanization, depend on a differential expression of gene encoding melanocortin receptors. To better understand the basis of syndrome, and providing raw data for future investigations, we generate the first de novo transcriptome of the Italian wall lizard. Comparing mainland and island transcriptomes, we link differences in life-traits to differential gene expression. Our results, taking together testis and brain sequences, generated 275,310 and 269,885 transcripts, 18,434 and 21,606 proteins in Gene Ontology annotation, for mainland and island respectively. Variant calling analysis identified about the same number of SNPs in island and mainland population. Instead, through a differential gene expression analysis we found some putative genes involved in syndrome more expressed in insular samples like Major Histocompatibility Complex class I, Immunoglobulins, Melanocortin 4 receptor, Neuropeptide Y and Proliferating Cell Nuclear Antigen

WILD BOAR INVASION TREATS BIODIVERSITY IN MEDITERRANEAN NATIONAL PARKS

The Wild Boar (Sus scrofa) is the most-widely distributed ungulate of the world. Since the 1960s, wild boars went through a worldwide population expansion that increased their overall geographic distribution as well as their population density in many areas in Europe. For example studies documented an increase of wild boar hunting bag by 540% during 1960 - 2002 in Northern Germany, meanwhile in France by 500% during the 1973 - 1993, and in the next five years by an additional 900%. The widespread increase in numbers and geographica l range of this species might have a remarkable impact on many plant communities and animal species, habitat structure and crop and livestock production. The Cilento and Vallo di Diano National Park has instituted in the 1995 in the hotspot of Mediterranea n region. From this period the administration of Park has refunded, to the local communities, some of the damage declared for the agricultural or traditional manufacture constructions imputable to wild boar actions. Just at the end of 2009 National Park go vernance started an organic plan to manage the wild boar problem, in collaboration with University of Naples Federico II. Here we report this action plan, arisen from an interdisciplinary approach in consideration of all the components that are associated to this problem. We developed simulation of population dynamics in the national park, as well as to verify the effectiveness of the management operations in progress throughout the action planed. We analysed the population genetic characteristic, in the li ght of European wild boar phylogenesis and human translocation, hybridization with the domestic form and their effect on the wild populations. We evaluated also population structure arising from this overpopulation. The lack of natural predators, the eleva ted environmental plasticity, and peculiar reproductive biology of some hybrid populations would seem concomitant causes of the high density both in natural and anthropic areas. Moreover wild boar ecological invasion can create problem to some critical spe cies like as orchids, birds nesting on ground (i.e. Alectoris graeca ) or lizards ( Podarcis sicula ). Wild boar problem involves progressively many protected areas in Italy and the divulgation of a scientific management can represent key factor for an organic approach and a prompt for research in conservation biology

Data from: Unexpected but welcome. Artificially selected traits may increase fitness in wild boar

Artificial selection affects phenotypes differently by natural selection. Domestic traits, which pass into the wild, are usually negatively selected. Yet, exceptionally, this axiom may fail to apply if genes, from the domestic animals, increase fertility in the wild. We studied a rare case of a wild boar population under the framework of Wright's interdemic selection model, which could explain gene flow between wild boar and pig, both considered as demes. We analysed the MC1R gene and microsatellite neutral loci in 62 pregnant wild boars as markers of hybridization, and we correlated nucleotide mutations on MC1R (which are common in domestic breeds) to litter size, as an evaluation of fitness in wild sow. Regardless of body size and phyletic effects, wild boar sows bearing nonsynonymous MC1R mutations produced larger litters. This directly suggests that artificially selected traits reaching wild populations, through interdemic gene flow, could bypass natural selection if and only if they increase the fitness in the wild