Questa illustrazione mostra la ricostruzione di un paleoartista delle tre specie estinte di rinoceronte i cui genomi sono stati sequenziati come parte dello studio. In primo piano c'è un unicorno siberiano (Elasmotherium sibiricum), e subito dietro ci sono due rinoceronti di Merck (Stephanorhinus kirchbergensis). Sullo sfondo un rinoceronte lanoso (Coelodonta antichitatis). Credito: Beth Zaiken
C'è stata una domanda secolare che risale ai tempi di Darwin sulle relazioni tra le cinque specie viventi di rinoceronte del mondo. Uno dei motivi per cui è stato difficile trovare risposte è che la maggior parte dei rinoceronti si estinse prima del Pleistocene. Ora, i ricercatori riportano nella rivista Cella il 24 agosto hanno contribuito a colmare le lacune nell'albero genealogico evolutivo del rinoceronte analizzando i genomi di tutte e cinque le specie viventi insieme ai genomi di tre specie antiche ed estinte.
I risultati mostrano che la scissione più antica separava i lignaggi africani ed eurasiatici circa 16 milioni di anni fa. Scoprono anche che, mentre oggi le popolazioni di rinoceronti in diminuzione hanno una diversità genetica inferiore e più consanguineità rispetto al passato, i rinoceronti hanno storicamente avuto bassi livelli di diversità genetica.
"Ora possiamo dimostrare che il ramo principale dell'albero della vita dei rinoceronti è tra le regioni geografiche, Africa contro Eurasia, e non tra i rinoceronti che hanno uno contro due corna", afferma Love Dalén del Center for Paleogenetica e del Museo Svedese di Storia Naturale. “La seconda scoperta importante è che tutti i rinoceronti, anche quelli estinti, hanno una diversità genetica relativamente bassa. In una certa misura, ciò significa che la bassa diversità genetica che vediamo nei rinoceronti odierni, che sono tutti in pericolo, è in parte una conseguenza della loro biologia.
"Tutte le otto specie hanno generalmente mostrato una diminuzione continua ma lenta della dimensione della popolazione negli ultimi 2 milioni di anni, o dimensioni della popolazione continuamente ridotte per lunghi periodi di tempo", ha affermato Mick Westbury dell'Università di Copenaghen, in Danimarca. "Le dimensioni della popolazione costantemente basse possono indicare che i rinoceronti in generale sono adattati a bassi livelli di diversità".
Questa nozione è coerente con un'apparente mancanza di mutazioni deleterie accumulate nei rinoceronti negli ultimi decenni. Westbury afferma che i rinoceronti potrebbero aver eliminato mutazioni deleterie negli ultimi 100 anni, consentendo loro di rimanere relativamente sani, nonostante la bassa diversità genetica.
Il nuovo studio è stato ispirato da un incontro scientifico. Dalén e Tom Gilbert, dell'Università di Copenaghen, avevano lavorato separatamente su diverse specie di rinoceronte. Si sono resi conto che se avessero unito le forze, insieme ai colleghi di tutto il mondo, avrebbero potuto fare uno studio comparativo di tutti i rinoceronti viventi insieme alle tre specie che si sono estinte durante l'ultima era glaciale.
C'erano alcune sfide da superare, afferma Shanlin Liu, China Agricultural University, Pechino. "Quando abbiamo deciso di mettere insieme tutti i dati dei rinoceronti e condurre uno studio di genomica comparativa, abbiamo anche affrontato il problema dei 'big data'", ha spiegato Liu.
I dati del genoma rappresentavano diversi tipi di dati, in parte a causa dell'inclusione sia del moderno che dell'antico DNA. Il team ha dovuto sviluppare nuovi strumenti di analisi per tenere conto di tali differenze. I nuovi approcci e strumenti che hanno sviluppato possono ora essere applicati a studi in altri gruppi tassonomici.
Dalén afferma che i risultati sono "in parte buone notizie e in parte no". Sembra che bassi livelli di diversità genetica nei rinoceronti facciano parte della loro storia a lungo termine e non abbiano portato a un aumento dei problemi di salute legati alla consanguineità e alle mutazioni che causano malattie.
"Tuttavia, scopriamo anche che i rinoceronti odierni hanno una diversità genetica inferiore e livelli più elevati di consanguineità, rispetto ai nostri genomi di rinoceronti storici e preistorici", afferma. “Ciò suggerisce che il recente declino della popolazione causato dalla caccia e dalla distruzione dell'habitat ha avuto un impatto sui genomi. Questo non va bene, dal momento che una bassa diversità genetica e un'elevata consanguineità possono aumentare il rischio di estinzione nelle specie odierne".
I risultati hanno alcune implicazioni pratiche per la conservazione dei rinoceronti, affermano i ricercatori.
"Ora sappiamo che la bassa diversità che vediamo negli individui contemporanei potrebbe non essere indicativa di un'incapacità di riprendersi, ma invece di uno stato naturale di rinoceronte", afferma Westbury. "Possiamo guidare meglio i programmi di recupero per concentrarci sull'aumento delle dimensioni della popolazione piuttosto che sulla diversità genetica individuale".
Il team spera che le nuove scoperte saranno utili per lo studio continuo dei rinoceronti e della loro conservazione. Dalén riferisce che il suo team sta ora lavorando a uno studio più approfondito del rinoceronte lanoso estinto. Nel frattempo, Westbury è coinvolto nel confrontare i genomi del rinoceronte nero africano campionati prima della recente diminuzione delle dimensioni della popolazione con quelli degli individui contemporanei.
"Ci auguriamo che questo fornisca un quadro per capire meglio da dove potrebbero essere derivate le popolazioni traslocate, i cambiamenti diretti nella diversità genetica e se alcune popolazioni potrebbero essere andate perse per sempre a causa degli esseri umani", ha affermato Westbury.
Riferimento: 24 agosto 2021, Cella.
DOI: 10.1016/j.cell.2021.07.032
I ricercatori hanno ricevuto il sostegno del Consiglio europeo della ricerca, dell'Independent Research Fund Denmark, dell'Australian Research Council, dell'Agencia Estatal de Investigación, dell'Howard Hughes Medical Institute, del GENCAT, del Swedish Research Council e di Formas.
