Era l'agosto 2017, pochi giorni prima che un catastrofico uragano si diffondesse attraverso il piccolo arcipelago delle isole caraibiche di Turks e Caicos, e alcuni residenti erano terribilmente impreparati. Mentre gli isolani erano impegnati a attrezzare case o volare fuori dal paese, molte delle lucertole endemiche dell'isola non avevano le braciole evolutive per affrontare il diluvio imminente.
Colin Donihue, ricercatore post-dottorato della National Science Foundation presso l'Università di Harvard, ei suoi colleghi avevano appena concluso uno studio in cui hanno filmato, catturato e misurato gli anoli di Turks e Caicos nel tentativo di vedere se una prevista eradicazione di ratti neri invasivi su le isole avrebbero alcun effetto sul comportamento e sui corpi delle lucertole.
Tutto è andato secondo i piani fino a quattro giorni dopo la partenza di Donihue. L'uragano Irma ha colpito Turks e Caicos prima di spostarsi a nord-ovest per colpire la terraferma della Florida, quindi la sua scia devastante è stata seguita circa due settimane dopo dall'uragano Maria, che avrebbe continuato a devastare Puerto Rico e Dominica.
Il ricercatore si è subito preoccupato per i colleghi che lavoravano su altri aspetti del progetto di eradicazione del ratto. Ma dopo che le minacce iniziali si sono estinte, i suoi pensieri si sono rivolti alla scienza: il sondaggio sulla lucertola che aveva aiutato a condurre giorni prima presentava una rara opportunità per determinare non solo quali effetti delle tempeste erano sulla popolazione di lucertole, ma quali tratti le lucertole meglio attrezzate per sopravvivere la tempesta.
"Ci siamo resi conto di essere in una posizione unica, avendo avuto gli ultimi occhi su queste lucertole", dice. Sei settimane dopo la partenza di Donihue, era tornato sull'isola ripetendo le sue misurazioni sulla lucertola.
La posizione di Pine Cay e Water Cay rispetto agli uragani Irma e Maria. L'8 settembre 2017, l'uragano Irma ha colpito direttamente Turks e Caicos (cerchio nero). Due settimane dopo, il 22 settembre, l'arcipelago delle Indie occidentali è stato nuovamente colpito, questa volta dall'uragano Maria. (Donihue et al. Dati mappa: Google, © 2018 DigitalGlobe) Lui e i suoi colleghi hanno scoperto che molte lucertole non sono sopravvissute alla tempesta e quelle che probabilmente lo hanno fatto grazie alle differenze chiave nelle loro proporzioni corporee.
Mentre altre ricerche hanno esaminato gli effetti che gli uragani hanno avuto su animali come uccelli, rane e primati, si occupano principalmente delle conseguenze poiché è difficile per i ricercatori prevedere il percorso di future tempeste. Donihue afferma che questo nuovo studio, pubblicato oggi sulla rivista Nature , è uno sguardo unico nel suo genere prima e dopo i tratti fisici di una popolazione.
"Ciò che abbiamo documentato è un forte caso di selezione naturale a causa dell'uragano", afferma Donihue.
In entrambi i viaggi, hanno condotto la ricerca camminando transetti attraverso due piccole isole a Turks e Caicos: Pine Cay e Water Cay. Avrebbero catturato lucertole lungo questi sentieri usando lunghi pali dotati di nodi di scorrimento all'estremità. Nel primo viaggio, hanno riportato in laboratorio circa 70 lucertole e hanno misurato le loro varie parti del corpo.
Le lucertole di Anolis hanno toepad specializzati che consentono loro di aggrapparsi a superfici lisce. I ricercatori hanno fatto delle foto macro dei toepad e hanno misurato la loro superficie. Hanno scoperto che i quaderni delle lucertole sopravvissute dopo l'uragano erano significativamente più grandi di quelli di prima. (Colin Donihue) Durante il viaggio di ritorno, Donihue afferma di aver assistito a una devastazione significativa, sia per le strutture umane che per gli alberi e la natura selvaggia, con i tetti fatti esplodere dalle case, gli alberi rovesciati e la vegetazione spogliata delle sue foglie. I ricercatori hanno lavorato molto più duramente per catturare abbastanza lucertole a causa di una relativa carenza di anoli, ma alla fine sono finiti con più di 90.
In media, hanno scoperto che i sopravvissuti erano più piccoli e avevano caratteristiche fisiche diverse.
Le punte dei piedi sulle loro zampe anteriori erano circa il 9 percento più grandi mentre le punte dei piedi posteriori erano circa il 6 percento più grandi. Donihue afferma che le punte dei piedi più grandi sarebbero fondamentali poiché le appendici simili a gechi consentirebbero loro una presa migliore su rami o foglie di fronte a venti a livello di uragano.
Gli scienziati hanno scoperto che le zampe anteriori dei sopravvissuti erano in media circa il 2% più lunghe, ma sono state sorprese nello scoprire che le zampe posteriori erano circa il 6% più corte.
Per scoprire perché, hanno eseguito un altro esperimento sugli anoles catturati per vedere le loro strategie di sopravvivenza. Hanno scatenato venti a livello di uragano usando un soffiatore di foglie sugli anoles di cattura su un trespolo di legno simile a un ramo di un albero. Le lucertole prima hanno posizionato il trespolo tra loro e il vento, quindi hanno snellito il loro corpo per ottenere la minima esposizione alla burrasca artificiale. Ripiegarono le braccia vicino al corpo e abbassarono la testa ma i ricercatori notarono che le loro zampe posteriori erano visibilmente esposte a tutta la forza del vento.
"Man mano che la velocità del vento aumentava sempre di più, queste zampe posteriori avrebbero catturato sempre più vento, un po 'fungendo da vele, fino a quando alla fine gli arti posteriori sono stati spazzati via dal pesce persico", dice Donihue.
(In questo esperimento non sono state danneggiate lucertole e tutte sono state rilasciate al punto di cattura originale.)
Gli anoles si sarebbero aggrappati agli arti anteriori per un po 'prima di essere spazzati via e contro una parete imbottita dietro. "Nessuna lucertola è stata danneggiata, tutti sono tornati al punto di cattura", sottolinea Donihue, ma aggiunge che durante l'uragano reale, le lucertole con le zampe posteriori più grandi sarebbero state probabilmente espulse in mare.
Dice che è possibile che alcune lucertole con questi tratti siano state soffiate nelle baie di Pine e Water durante le tempeste, ma è improbabile. "Questa è una selezione naturale in azione", afferma.
Scatti fissi che mostrano il comportamento della lucertola in condizioni di vento forte simulato (Colin Donihue) Martha Muñoz, professore di biologia presso il Virginia Polytechnic Institute e la State University che studia lucertole e salamandre, afferma che lo studio è entusiasmante e "davvero interessante" in quanto mostra un esempio di evoluzione che si verifica in tempo reale - qualcosa che la comunità scientifica non pensava possibile con i vertebrati fino a quando uno studio pubblicato nel 2006 ha dimostrato come la siccità potrebbe influire sulla selezione naturale tra i fringuelli di Darwin.
"Penso che arricchisca la nostra comprensione di come gli organismi rispondono e sono influenzati dalle pressioni selettive contemporanee", afferma Muñoz, che non è stato coinvolto nello studio di Donihue.
Donihue afferma che ulteriori ricerche devono essere intraprese per vedere se questa selezione naturale si estenderà alla prossima generazione di anole Turks e Caicos, ma Muñoz non sarebbe sorpreso di vedere un miglioramento della capacità di aggrapparsi nelle lucertole che avanzano.
"L'evoluzione ci sciocca per quanto può essere veloce", afferma. "Hai solo bisogno di una generazione per osservare l'evoluzione che si verifica anche nei vertebrati."
Donihue ritiene che sia possibile che gli anoli possano riguadagnare le zampe posteriori più grandi poiché nella vita di tutti i giorni, questo tratto li aiuta a saltare per evitare i predatori o catturare le prede.
"Sono in questo costante feedback nel loro ambiente", dice, aggiungendo che quelli adattati ad alcune condizioni potrebbero non essere in grado di sopravvivere ad altri.
David Spiller, uno scienziato del progetto presso l'Università della California, Davis, che è stato coinvolto in uno studio sugli effetti degli uragani Irene nel 2011 e Sandy nel 2012 sui livelli di popolazione di anole marroni cubane ( anolis sagrei ) su piccole isole delle Bahamas, preoccupazioni che il cambiamento climatico potrebbe avere un impatto negativo su questo feedback se gli uragani diventano più frequenti e sempre più distruttivi come previsto.
"Se i disturbi diventano ancora più frequenti, le specie non saranno adattate allo stesso modo al loro ambiente", afferma Spiller, che non è stato coinvolto nello studio di Donihue. "Li tiene fuori dall'equilibrio."
Muñoz concorda: "Che cosa succede se i tratti che ti consentono di sopravvivere a un impatto maggiore sono in conflitto con i tratti che sono normalmente selezionati per altri motivi?"
