Come fanno gli uccelli a decidere quando iniziare una migrazione? La risposta sta nel gene CLOCK, capace di regolare la loro risposta comportamentale alla variazione del fotoperiodo.
Per gli uccelli è importante decidere quando migrare
Molti uccelli migrano periodicamente – coprendo spesso grandi distanze – tra i siti di svernamento e quelli di cova. Lo scopo di queste migrazioni è perlopiù inseguire le condizioni climatiche e alimentari più favorevoli, che variano geograficamente con l’avvicendarsi delle stagioni.
Migrare richiede però un gran dispendio di energie, perché prevede molte giornate consecutive di volo con poche soste per rifocillarsi. Uno sforzo costante che rende importantissime le riserve di grasso corporeo accumulate degli animali: una sorta di investimento strategico, assolutamente da non sprecare, che deve anche bastare per essere pronti al periodo riproduttivo una volta arrivati ai terreni di cova.
L’accumulo di grasso si accompagna ad altri cambiamenti fisiologici, di carattere ormonale, che predispongono gli animali ai comportamenti migratori. Ad esempio, capita che uccelli solitari e territoriali divengano gregari durante il periodo della migrazione, per poter formare degli stormi di individui.
Partire troppo presto o troppo tardi comporta quindi dei rischi. Gli individui che iniziassero una migrazione prima del tempo potrebbero non aver accumulato grassi a sufficienza. Oppure potrebbe capitar loro di arrivare a destinazione quando ancora nel sito di arrivo le condizioni non sono le migliori per nidificare. Entrambe queste eventualità potrebbero significare una maggior mortalità nelle loro covate.
Anche tardare non è una buona prospettiva, per un uccello, dato che potrebbe significare arrivare dopo gli altri e subirne la competizione alimentare e riproduttiva in posizione di svantaggio.
Scegliere il giorno adatto in cui partire non è quindi un problema da poco ma richiede di essere temporizzato con precisione.
Questo in effetti accade: le migrazioni degli uccelli sono notevolmente sincronizzate con il mutare delle stagioni, che viene loro segnalato dalla variazione del fotoperiodo. Se le giornate si accorciano al di sotto di una certa durata, significa che si sta avvicinando la brutta stagione. Se si allungano oltre a un valore soglia, sta per arrivare la primavera.
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Il gene CLOCK orchestra la variabilità nella fenologia migratoria
Le cause remote della risposta migratoria al fotoperiodo negli uccelli dipendono dal gene CLOCK (Circadian Locomotor Output Cycles Kaput) che codifica per un fattore di trascrizione responsabile del regolamento dei ritmi circadiani in tutti i vertebrati.
Uno studio, realizzato nell’isola di Ventotene, ha preso in considerazione quattro specie di uccelli migratori trans-sahariani: l’Usignolo comune (Luscinia megarhynchos), la Balia nera (Ficedula hypoleuca), il Prispolone (Anthus trivialis) e lo Stiaccino (Saxicola rubetra). I volatili sono stati campionati, sull’isola, tramite il metodo della cattura con Mist-Nets per studiare i polimorfismi del gene CLOCK e i loro effetti sul giorno di arrivo a Ventotene dell’animale in migrazione.
I ricercatori hanno valutato, in particolare, la lunghezza di una regione polimorfica ricca di triplette CAG che codificano per l’amminoacido Glutammina. Ogni allele del gene che contenga un diverso numero di ripetizioni di CAG rispetto agli altri, codifica per una proteina di lunghezza differente. Lo studio ha evidenziato che individui con alleli ricchi di CAG migrano in ritardo rispetto agli altri, mostrando così un effetto dominante degli alleli lunghi su quelli corti.
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La variabilità del gene CLOCK è una risorsa contro il Global Warming
Queste scoperte sono di fondamentale importanza perché permettono di capire se e come gli uccelli migratori possano far fronte con adattamenti microevolutivi al Global Warming. Il rischio è che il riscaldamento globale desincronizzi rapidamente la stagionalità climatica dalla durata del fotoperiodo, anticipando progressivamente l’inizio della primavera.
Nel breve periodo i volatili possono far fronte a questi cambiamenti solo grazie alla loro plasticità fenotipica, anticipando i comportamenti riproduttivi legati all’arrivo della primavera.
Le nuove conoscenze sul gene CLOCK mostrano che modificare il loro comportamento migratorio richiede dei cambiamenti microevolutivi a livello di genetica di popolazione. I cambiamenti climatici avranno, probabilmente, l’effetto di selezionare gli individui con alleli corti del gene CLOCK in omozigosi, cosa che li porterà a migrare prima degli altri.
Questa prospettiva mostra i rischi dell’impoverimento genetico dovuto magari alla caccia o ad altre cause che abbiano portato a diminuzioni della biodiversità intraspecifica. Se una popolazione di uccelli non possiede una biodiversità adeguata, non contenendo alleli corti del gene CLOCK, le sarà difficile adattarsi ai cambiamenti climatici e rischierà più di altre di subirne l’impatto.
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Referenze
- Saino N et Al. – Polymorphism at the Clock gene predicts phenology of long-distance migration in birds – Molecular Ecology (2015) 24, 1758–1773.
