Spugne: quando la biodiversità è nascosta in bella vista

Un ricercatore californiano descrive 4 nuove specie di spugne che nessuno vedeva

[19 Maggio 2021]

L’oceano è grande e custodisce molti misteri profondi e oscuri: gli esseri umani ne hanno mappato non più del 20% e ne hanno esplorato molto meno.  Persino le foreste di alghe della California meridionale, tra i luoghi dell’oceano meglio studiati del pianeta, nascondono ancora specie sconosciute alla scienza, come quelle che Thomas Turner, del Dipartimento di ecologia, evoluzione e biologia marina, dell’università della California – Santa Barbara descrive nello studio “Four new Scopalina from Southern California: the first Scopalinida (Porifera: Demospongiae) from the temperate Eastern Pacific” che ha pubb,licato su Zootaxa.  Si tratta di 4 nuove specie di spugne e Turner non le ha r trovate immergendosi in oscure profondità o su qualche lontana montagna sottomarina, ma in noti e frequentati punti di immersione subacquea.

Lo studio porta a 5 le nuove specie di spugne scoperte da Turner. Infatti, nel 2020 lo scienziato californiano aveva descritto nello studio “The order Tethyida (Porifera) in California: taxonomy, systematics, and the first member of the family Hemiasterellidae in the Eastern Pacific”, sempre su Zootaxa, la sua prima nuova specie di spugna: Galaxia gaviotensis , che ha trovato appena ad ovest di Santa Barbara e alla quale ha dato il nome comune di spugna galassia Gaviota, perché «Come una galassia è ricca di una diversità di stelle», riferendosi alla forma delle sue microscopiche spicole che forniscono il supporto strutturale a molte spugne.

Turner è convinto che potrebbero esserci altre decine di specie di spougne sconosciute ancora da scoprire e descrivere lungo la costa occidentale Usa.

Queste scoperte sono frutto di un lavoro certosino: Turner ha raccolto a mano centinaia di campioni durante le immersioni che ha fatto in tutta la California meridionale e si è assicurato di fotografare ogni spugna nel suo habitat naturale, una documentazione che fornisce una ricchezza di informazioni non altrimenti disponibili una volta che un esemplare entra a far parte di una collezione. Poi, in n laboratorio, ha iniziato ad analizzare l’anatomia delle spugne e ha sequenziato i loro geni.

A un profano, le 4 specie descritte nel nuovo studio appaiono come anonime macchie beige sulle rocce che spuntano dalla foresta di alghe. All’inizio, Turner non sapeva nemmeno a quale ordine appartenessero. Ma evidenzia che «Mentre le creature semplici possono essere difficili da distinguere visivamente, i loro genomi possono rivelare le loro differenze». Ed è qui che Turner ha concentrato i suoi sforzi: «Quando ho ottenuto il DNA, e sono rimasto scioccato nell’apprendere che erano a Scopolinida, che sono quasi interamente tropicali». In effetti, le specie in questo ordine erano sconosciute per la Werso Coast Usa e nessuno aveva mai documentato le scopolinidi in nessuna zona del Pacifico orientale.

Eppure, almeno due di queste nuove specie erano facili da incontrare e vedere: «Vivono all’aperto; i subacquei nuotano accanto a loro da decenni – ha detto Turner – Ho anche trovato le foto di una di loro sull’app di citizen science iNaturalist. Sono super comuni in tutta la California meridionale. Nessuno scienziato ne aveva mai presa una e la aveva guardata per cercare di capire cosa fosse». ”

Quando si denomina una nuova specie, uno scienziato spesso cerca di evidenziare una caratteristica saliente dell’organismo, ma è difficile da fare con un mucchio di macchie beige. Così Turner ne ha denominate due specie in base ai luoghi in cui le ha trovate: Scopalina goletensis , per la città di Goleta; S. kuyamu , per il villaggio di Kuyamu, una comunità di Barbareño Chumash che un tempo sorgeva a terra nel luogo in cui è stata scoperta la spugna. Sulla base della loro genomica, Turner ha concluso che «Queste due sono specie sorelle, più strettamente imparentate l’una con l’altra rispetto a qualsiasi altra spugna conosciuta».

Turner ha chiamato la terza specie S. jali per i motivi sulla sua superficie, che gli ricordavano un jali, uno schermo reticolare comune nell’architettura indo-islamica. La quarta specie è stata battezzata S. Nausicaä, un personaggio del cartoon di Hayao Miyazaki “Nausicaä della Valle del Vento”, «Un film che parla degli esseri umani e della natura – ha spiegato lo scienziato – e molti degli strani organismi di quel mondo immaginario filtrano e puliscono l’ambiente come una spugna. In effetti, le spugne sono uniche nel consumare anche virus e batteri. Molti altri filtratori rinunciano a questi piccoli bocconi a favore di plancton molto più grandi».

Le spugne si sono discostate da tutti gli altri animali oltre 600 milioni di anni fa, con i loro principali sottogruppi che si separarono non molto tempo dopo. «Quindi, la quantità di evoluzione indipendente all’interno delle spugne è paragonabile a quella di tutti gli altri animali – ha spiegato ancora Turner – Poiché si sono discostati dagli altri animali molto tempo fa, possono potenzialmente dire molto agli scienziati sulle nostre origini».

Le spugne sono molto interessanti anche per  ricercatori biomedici: «Data la loro porosità, le spugne sono molto più intrecciate con il loro ambiente esterno rispetto a qualsiasi altro animale. Di conseguenza, devono gestire attivamente le loro cariche batteriche e virali. Questo ha portato le spugne e il loro microbiota a produrre molti composti antimicrobici e persino anti-cancro – fa notare Turner – Nonostante la loro lunga storia evolutiva, la maggior parte delle spugne ha mantenuto somiglianze come un piano corporeo semplice e uno stile di vita da filtratori. La semplicità e la somiglianza tra le spugne hanno a lungo irritato gli scienziati, che erano soliti classificare la vita in base alla morfologia: la forma e la funzione degli organismi. Fondamentalmente per 200 anni, i tassonomi hanno lottato per capire come classificare le spugne perché offrono così poche caratteristiche morfologiche».

Solo negli ultimi decenni i ricercatori hanno rivisto e ricatalogato diversi ordini di spugne.  Turner ricorda che «Un ordine tassonomico è un gruppo piuttosto grande di animali. Ad esempio, gatti, cani e trichechi sono tutti nello stesso ordine: carnivori. La tassonomia non viene mai realizzata solo per i tassonomisti. E’ fatta  per gettare le basi su cui costruire i ricercatori in altri campi. Cercare di condurre ricerche senza la tassonomia è un po’ come se tu andassi alla Library of Congress e non ci fossero bibliotecari, e tutti i libri fossero solo in una grande pila. Lì ci sono molte informazioni, ma non puoi farci niente. Il lavoro del tassonomo è il lavoro del bibliotecario: organizzare tutte quelle informazioni in modo che tutti possano studiarle. Gli ecologisti sono spesso perplessi quando si tratta di spugne, semplicemente perché la tassonomia e la sistematica non sono state fatte per capire cosa sia cosa».

Questa è la situazione che ha trovato Turner quando, alcuni anni fa, ha cominciato a interessarsi di spugne: «Mi stavo immergendo per sport nella foresta di alghe e vedevo tutte queste spugne. Non sapevo dire cosa fossero, non sapevo cosa fosse importante per loro, non riuscivo a capire cosa ci fosse di diverso dall’una all’altra e stavo diventando davvero frustrato».

Alla fine Turner decise che qualcuno doveva chiarire le cose e che quel qualcuno era lui. E aveva ragione: la sua esperienza come subacqueo scientifico, combinata con il suo background in genomica, lo ha reso perfettamente adatto per iniziare a selezionare la tassonomia e la sistematica delle spugne della West Coast. Dal 2018 ha raccolto circa 800 esemplari di spugne Le 4 specie descritte nel nuovo studio, più quella del 2020, sono solo l’inizio del suo lavoro che alla fine descriverà forse 100 nuove specie e aggiungerà informazioni essenziali per centinaia di altre.

Il sequenziamento del DNA fornisce un percorso per comprendere questi animali, ma nel futuro di Turner ci sono ancora molte minuziose analisi morfologiche, perché solo combinando queste due metodologie si può colmare il gap tra la moderna biologia molecolare e la nostra dipendenza storica dalla fisiologia. Turner conferma: «Questa è l’unica via d’uscita da questo pantano in cui ci troviamo per quanto riguarda la tassonomia delle spugne, combinare la morfologia con la genetica».

Sfortunatamente, in passato, molti esemplari di spugne sono stati conservati in modi che non salvaguardavano il loro DNA e questo rende problematico utilizzare le vecchie collezioni museali per la biologia molecolare. Alla luce di questo, Turner chiede finanziamenti per studiare come estrarre il DNA da vecchi campioni di spugna. Essendo forse l’unico tassonomista di spugne sulla costa Usa del Pacifico, Turner intende anche continuare la sua ricerca sulle spugne della regione. Ha in programma di iniziare a sequenziare l’intero genoma delle spugne che ha raccolto, alla ricerca di modelli di evoluzione molecolare per cercare di capire cosa rende una specie diversa dall’altra e cosa può dirci sulla loro ecologia ed evoluzione. La sua ricerca è supportata dal Southern California Bight Marine Biodiversity Observation Network (SCB MBON), una collaborazione a lungo termine guidata da Robert Miller dell’UC Santa Barbara. I risultati dovrebbero chiarire il ruolo che questi animali svolgono nei loro ecosistemi.

Turner conclude: «Si tratta di costruire una base sulla quale speriamo che molte altre persone possano costruire e di stabilire una nuova direzione per gli studi marini in California, nella quale le persone possono utilizzare le spugne nella loro ricerca».