Il fast food delle donzelle blu. L'urbanizzazione costiera altera la fisiologia dei pesci

Gli ambienti costieri di tutto il mondo sono sempre più sottoposti a pressioni dovute all'urbanizzazione, comprese le attività agricole, industriali e residenziali. Nell’Isola giapponese di Okinawa, meno del 40% della costa è ancora naturale e inalterato. Questo è particolarmente rilevante per i giovani pesci della barriera corallina, che trascorrono le prime fasi della loro vita in acque calme e poco profonde vicino alla costa. Queste aree di riproduzione offrono condizioni relativamente sicure e cibo in abbondanza, ma la loro vicinanza alla terraferma espone anche i giovani pesci all'impatto dell'attività umana. Tuttavia, l'influenza di queste condizioni sui pesci durante questa importante fase della loro vita, e fino all'età adulta, è rimasta poco chiara – almeno fino ad ora.

Il nuovo studio “Landscape transcriptomics reveals ecological constraints on fish under anthropogenic coastal change”, pubblicato su Nature Communications da un team di ricercatori  dell’Okinawa Institute of Science and Technology (OIST), del Centre national de la recherche scientifique (CNRS) e dell’Indiana University School of Medicine dimostra che «I pesci che vivono in prossimità delle attività umane possono essere ben nutriti pur mostrando contemporaneamente segni molecolari di stress fisiologico cronico, suggerendo un possibile "effetto cibo spazzatura"».

Al CNRS sottolineano che «Turismo, inquinamento chimico, acustico e luminoso: l'urbanizzazione delle aree costiere espone i pesci a molteplici fattori di stress che ne influenzano la fisiologia. Le conseguenze sono numerose negli esemplari giovani e si riscontrano anche negli individui adulti: alterazioni del metabolismo, del sistema immunitario e dei meccanismi ormonali coinvolti nell'acclimatamento all'ambiente, nonché l'innesco di reazioni infiammatorie».

Le donzelle blu (Chrysiptera cyanea), una specie di castagnole che vive nell’Indo-Pacifico occidentale, sono ancora abbondanti lungo le coste urbanizzate di Okinawa, ma l'attività genetica rivela uno stress fisiologico che il monitoraggio ambientale convenzionale potrebbe non rilevare, derivante dal vivere in ambienti influenzati dall'uomo. 

La ricerca apre anche alla possibilità di utilizzare gli organismi stessi come indicatori delle condizioni ambientali, con l'attività genica a livello genomico in grado di rivelare impatti ecologici invisibili al monitoraggio ambientale convenzionale.

La prima autrice dello studio, Emma Gairin, ricercatrice ed ex dottoranda alla Marine Eco-Eco-Devo Unit dell'OIST, spiega che «I metodi classici di monitoraggio ecologico e ambientale prevedono il prelievo di campioni d'acqua o il conteggio delle specie ittiche, ma questo non ci dice molto sullo stato di salute dei pesci. Per capire cosa sta vivendo il pesce, è fondamentale analizzare l'attività genica».

Ma è più facile a dirsi che a farsi. Per gli animali selvatici in natura, gli scienziati si sono generalmente concentrati sull'attività di pochi geni alla volta, ma l'attività genica può essere influenzata da molti fattori diversi, come la temperatura e la salinità, rendendo difficile stabilire se le differenze nell'attività genica tra pesci provenienti da ambienti diversi siano effettivamente associate all'attività antropica.

La Gairin evidenzia che «Il nostro approccio è stato quello di esaminare l'attività di tutti i geni, non solo di alcuni, nei pesci provenienti da diverse località per vedere se riusciamo a distinguere delle chiare impronte ambientali».

I ricercatori hanno raccolto esemplari di Chrysiptera cyanea in 18 diverse località dell'isola principale di Okinawa, caratterizzate da vari livelli di urbanizzazione, che vanno dalle barriere coralline quasi incontaminate del nord di Okinawa alle coste fortemente urbanizzate del sud dell'isola. La Gairin ricorda che «Alcuni dei siti che abbiamo campionato erano davvero sporchi e inquinati, eppure le donzelle blu c’erano. Ma il fatto che siano presenti non significa che non siano sotto stress».

Analizzando l'attività genica di questi pesci, i ricercatori hanno scoperto, con loro grande sorpresa, che «Molti dei geni tradizionalmente utilizzati come indicatori di inquinamento non mostravano alcuna correlazione con l'urbanizzazione. La loro attività era spesso meglio spiegata da fattori come la temperatura o lo stato nutrizionale». Solo quando hanno esaminato l'attività genica dell'intero genoma è emersa chiaramente l'impronta dell'attività umana.

I ricercatori hanno identificato 425 geni nei fegati di esemplari giovani e 585 geni in quelli di esemplari adulti la cui attività era associata all'urbanizzazione, ma a nessuno degli altri fattori ambientali misurati. Tra questi, figuravano geni coinvolti nell'infiammazione e nelle risposte immunitarie, che risultavano più attivi nei pesci provenienti da aree urbanizzate.

Gli scienziati hanno quindi confrontato le donzelle blu selvatiche con quelle allevate in laboratorio in diverse condizioni di alimentazione e ne è venuto fuori che «I pesci adulti provenienti da aree urbanizzate hanno mostrato modelli di attività genica simili a quelli dei pesci di laboratorio ben nutriti. Tuttavia, questi stessi pesci urbani hanno anche mostrato risposte immunitarie e infiammatorie aumentate, rivelando un sorprendente compromesso tra stato nutrizionale e stress fisiologico».

Questi risultati potrebbero contribuire a rispondere a una domanda a lungo dibattuta: perché i giovani pesci di barriera si insediano in aree costiere fortemente urbanizzate, a volte visibilmente degradate, quando nelle vicinanze sono disponibili habitat più puliti e naturali? Per i ricercatori, «Una possibile spiegazione è che questi ambienti siano arricchiti di materia organica, rendendo il cibo abbondante e facilmente reperibile».

L’autore senior dello studio, Vincent Laudet, responsabile della Marine Eco-Eco-Devo Unit dell'OIST e del CNRS e ricercatore dell’Academia Sinica di Taiwan,  spiega: «Riteniamo che si tratti di un "effetto cibo spazzatura". E’ come quando gli adolescenti vanno in una catena di fast food: c'è tanto da mangiare, è economico, ma potrebbe non essere salutare! Per i pesci giovani, un ambiente costiero urbanizzato potrebbe offrire un compromesso simile. C'è cibo in abbondanza, ma a un costo fisiologico».

Nel complesso, lo studio rivela il potenziale dell'utilizzo dell'attività genica per comprendere meglio le condizioni ambientali e come l'urbanizzazione influisce sugli organismi che ci vivono.

Per il CNRS, «Questa ricerca apre la strada a un nuovo metodo per monitorare gli effetti dei cambiamenti ambientali: anziché limitarsi a misurare le caratteristiche ambientali, l'analisi del trascrittoma permette ai ricercatori di esaminare direttamente lo stato fisiologico degli organismi che ci vivono».

Laudet  conclude: «L'aspetto entusiasmante è che, invece di limitarci a misurare l'ambiente circostante a un animale, possiamo chiedere all'animale stesso cosa ha sperimentato. L'attività genica a livello dell'intero genoma integra le molteplici influenze ambientali che agiscono su un organismo e può rivelare effetti fisiologici che rimangono invisibili quando misuriamo la qualità dell'acqua o ci limitiamo a contare le specie presenti. E non c'è motivo per cui questo approccio debba essere limitato ai pesci o alle barriere coralline. In linea di principio, qualsiasi animale, in qualsiasi ecosistema, potrebbe diventare un sensore vivente dei cambiamenti ambientali».