Ogni primavera, i giovani gamberi nel Mar Mediterraneo si trasformano da maschio a femmina, una tappa importante nel loro sviluppo riproduttivo. Questo cambiamento si verifica a causa dell'abbondanza di un certo tipo di microalghe su cui i gamberi di colore verde al neon occasionalmente si affidano per la sopravvivenza della loro specie. Tuttavia, mentre l'acidificazione dell'oceano si intensifica, potrebbe cambiare la composizione chimica delle microalghe, arrestando potenzialmente il progresso riproduttivo dei gamberi e minacciando la loro esistenza, i ricercatori riportano questa settimana su PLOS ONE .
Il gambero, Hippolyte inermis Leach, pranza su un tipo specifico di microalghe chiamato Cocconeis scutellum parva, che fiorisce nei prati di alghe del Mar Mediterraneo, comprese le prese d'aria acidificate nel Golfo di Napoli. Mangiare le microalghe regola il ciclo riproduttivo dei gamberetti.
Gli scienziati sono stati affascinati dallo sviluppo sessuale di questi strani gamberetti per anni. Sebbene Hippolyte inermis sia considerato un ermafrodito come molti altri crostacei, è insolito in quanto passa rapidamente da maschio a femmina senza mai passare attraverso uno stadio intermedio con attributi di entrambi. Questo sistema di inversione sessuale ha due distinte stagioni riproduttive. Durante l'autunno, quando le microalghe Cocconeis sono scarse, la maggior parte dei gamberetti appena nati nasce maschio. Dopo la primavera, le loro gonadi maschili invecchiano e cadono in una sola muta e si sviluppa un'ovaia.
Ma i gamberetti più giovani che nascono in primavera quando le microalghe sono abbondanti possono svilupparsi immediatamente in femmine attraversando un inversione del sesso ancora più rapida. Precedenti studi hanno dimostrato che Cocconeis è responsabile di questo rapido cambiamento. Rilasciando un composto ancora sconosciuto quando viene mangiato, Cocconeis uccide le cellule nella ghiandola sessuale maschile del gambero, causandone la transizione prematura. Questo cambio di primavera aiuta a ristabilire l'equilibrio dopo che la popolazione subisce un colpo in inverno quando i predatori, come lo scorfano nero, divorano i gamberi.
L'autore principale dello studio Mirko Mutalipassi, un biotecnologo marino della Stazione Zoologica Anton Dohrn di Napoli, sottolinea che la dipendenza dei gamberetti dalle microalghe è così forte che la loro crescita della popolazione si sincronizza con la fioritura delle microalghe.
"È davvero importante per questi gamberetti", afferma Mutalipassi. "Questo è il fattore stabilizzante per la loro popolazione naturale, perché consente ai gamberetti la capacità di produrre molte uova ed evitare di essere spazzati via a causa della predazione."
La presenza di un rapporto così forte pianta-animale in condizioni acide ha ispirato Mutalipassi a usarlo come strumento per studiare come una maggiore acidificazione degli oceani avrà un impatto su questo ecosistema. "Sono davvero affascinato dalla coevoluzione, sia dal punto di vista fisiologico che molecolare", afferma. “È un modo davvero interessante di vedere come due organismi interagiscono tra loro. È anche un buon modello per studiare l'effetto dei cambiamenti globali su microalghe e invertebrati. ”
Mutalipassi e i suoi coautori Valerio Zupo e Valerio Mazzella, entrambi ricercatori della Stazione Zoologica, hanno utilizzato la popolazione di gamberi come sonda per vedere cosa succede alla composizione chimica delle microalghe man mano che l'oceano diventa più acido. Il team di ricerca ha sviluppato Cocconeis a due diversi livelli di acidità: uno alle condizioni attuali e uno basato sul previsto aumento dell'acidità degli oceani nel corso del secolo successivo con l'aumento dei livelli di anidride carbonica. Successivamente, hanno alimentato i gamberetti appena nati di uno dei due gruppi di microalghe e hanno osservato se avevano un numero diverso di femmine, il che indicherebbe un cambiamento nel composto delle microalghe che guida lo sviluppo dei gamberetti.
I risultati del team sono stati sorprendenti. A differenza di altre microalghe che non sono riuscite a prosperare sotto alti livelli di CO 2, Cocconeis ha prosperato, crescendo quattro volte più cellule in condizioni acidificate. Questo aumento della crescita implica che le microalghe potrebbero avere un vantaggio competitivo negli oceani acidificati del futuro.
Al contrario, i gamberetti nutriti con microalghe coltivate a livelli più elevati di acidificazione in acqua sono finiti con circa la metà delle femmine rispetto ai gamberetti alimentati con le normali microalghe. Una differenza così drastica suggerisce che il composto chimico che distrugge le ghiandole sessuali maschili dei gamberetti può essere modificato dalle condizioni acidificate, producendo meno femmine. In altre parole, Cocconeis prospera, ma i gamberi soffrono.
"Questo lavoro è un chiaro esempio di ricercatori che spingono oltre alcune delle domande fondamentali di sopravvivenza e crescita di un singolo organismo per esaminare anche le relazioni tra le specie", afferma la biologa marina Kaitlyn Lowder della Scripps Institution of Oceanography dell'Università della California di San Diego in un'e-mail. "Per capire meglio come saranno i nostri ecosistemi marini in futuro, è incredibilmente importante guardare l'interazione tra i livelli trofici, che può essere difficile da fare in un ambiente di laboratorio."
Cambiamenti apparentemente sottili come questo che potrebbero innescare effetti domino in un ecosistema sono emblematici dell'impatto del cambiamento climatico. Mentre l'acidificazione degli oceani continua a sconvolgere le condizioni dell'acqua di mare, i ricercatori si stanno arrampicando per scoprire come tali cambiamenti potrebbero influenzare anche le più piccole forme di vita sul nostro pianeta.
Lowder, che non è stato coinvolto in questo studio, sostiene che lo studio dei cambiamenti nei comportamenti degli organismi è cruciale per acquisire consapevolezza sul cambiamento dell'ambiente. "È solo perseguendo queste domande sulla transizione sessuale dei gamberi ... che noi scienziati possiamo avere un'idea migliore di come potrebbero essere i nostri oceani in futuro", afferma. "E, soprattutto, [possiamo] avere più storie sui potenziali impatti dell'acidificazione degli oceani per aumentare la preoccupazione pubblica per questo cambiamento in atto nei nostri oceani."
Mutalipassi ha punti di vista simili, sostenendo che il composto chimico è davvero un "infochmical" per l'ambiente, una versione subacquea di un canarino in una miniera di carbone.
"Ora sappiamo che l'acidificazione degli oceani può interrompere una delicata relazione ecologica che si è evoluta nel corso di un milione di anni", afferma Mutalipassi. "Ciò significa che abbiamo conseguenze idiosincratiche con i cambiamenti che stiamo facendo al nostro mondo".
Sottolinea inoltre che la relazione microalghe-gamberetti è solo una delle tante che potrebbero essere colpite. "L'impatto dell'acidificazione degli oceani è maggiore di quello che vediamo nello studio", afferma. "Stiamo solo guardando un piccolo pezzo del puzzle."
