Il muschio che si evolve più velocemente al mondo potrebbe non adattarsi ai cambiamenti climatici.

Il muschio più antico del mondo ha subito tre estinzioni di massa, ma potrebbe non sopravvivere ai cambiamenti climatici.

Il genere Takakia ha il più alto numero di geni ad evoluzione rapida di qualsiasi muschio, come riportato dai ricercatori il 9 agosto su Cell. Uno studio decennale su Takakia negli Himalaya ha dimostrato che il muschio è ben adattato al suo habitat ad alta quota, con resistenza al freddo estremo e alla luce ultravioletta intensa. Tuttavia, non importa quanto velocemente riesca a modificare i suoi geni, gli scienziati hanno scoperto che l'aumento rapido delle temperature nella regione è stato associato a una diminuzione dell'ampiezza del muschio - una diminuzione più rapida rispetto a qualsiasi altro muschio presente intorno a esso.

Takakia è costituito solo da due specie di muschio. Mentre possono essere trovate singolarmente negli Stati Uniti e in Giappone, entrambe le specie si trovano insieme solo sull'altopiano tibetano negli Himalaya. Le due sono diverse da qualsiasi altra pianta del mondo. Il ramo evolutivo contenente Takakia si è separato dagli altri briofiti - muschio, epatiche e Anthocerotes - circa 390 milioni di anni fa.

"La posizione evolutiva di Takakia nelle piante è simile a quella dell'ornitorinco nei mammiferi", afferma Yikun He, un genetista vegetale della Capital Normal University di Pechino. Proprio come l'ornitorinco ha molti tratti strani, non del tutto simili ai mammiferi - come la deposizione delle uova e il becco - Takakia ha una serie di caratteristiche che lo rendono diverso dalle altre piante, come foglie simili a piume e l'assenza di pori per controllare il flusso di ossigeno e di anidride carbonica.

"È molto diverso dagli altri muschi", afferma Ralf Reski, un biotecnologo vegetale dell'Università di Friburgo in Germania. "Per lungo tempo non era chiaro se fosse un muschio".

Per saperne di più sul misterioso Takakia, Reski, He e i loro colleghi hanno avviato uno studio a lungo termine sull'altopiano tibetano, a oltre 4.000 metri sul livello del mare.

In 11 anni, i ricercatori hanno raccolto campioni, analizzato i genomi, raccolto dati sull'ecosistema circostante e confrontato i campioni moderni con fossili risalenti a 165 milioni di anni fa. Il team ha anche dovuto evacuare diversi studenti a causa del mal di montagna. I siti di studio erano accessibili solo ad agosto e settembre e anche in quel periodo "il clima è imprevedibile e in un giorno si possono sperimentare primavera, estate, autunno e inverno", dice He.

Gli esseri umani potrebbero aver avuto delle difficoltà, ma il muschio era a suo agio nella sua casa ad alta quota. Ciò è dovuto in parte ai suoi geni. Mentre Takakia possiede un genoma la cui lunghezza è nella media per un briofita - poco più di 27.400 geni - ha il numero più elevato di geni ad evoluzione rapida conosciuti tra tutti i muschi, le epatiche e gli Anthocerotes, secondo quanto rilevato dai ricercatori.

Takakia ha avuto bisogno di questa velocità quando gli Himalaya hanno iniziato a sollevarsi 65 milioni di anni fa. Man mano che le montagne si alzavano verso il cielo, i muschi su di esse erano esposti a temperature più basse e a una maggiore quantità di luce ultravioletta. Hanno dovuto adattarsi. E Takakia si è adattata.

Il nuovo studio ha mostrato la capacità del muschio di resistere alle radiazioni solari. Quando i ricercatori hanno esposto Takakia a una grande quantità di luce UV, è rimasto indenne, mentre i muschi di confronto hanno iniziato a morire entro 72 ore. Il resistente muschio produce "grandi quantità di metaboliti come flavonoidi e acidi grassi polinsaturi per proteggersi dalle radiazioni", spiega Reski. Possiede anche geni che consentono una riparazione del DNA più efficiente, una protezione essenziale contro i raggi dannosi.

Takakia si è anche adattata al freddo estremo. Può andare in stato di dormienza per otto mesi all'anno, sotto la neve, e svolge tutta la sua crescita e riproduzione, afferma He, "nel prezioso periodo di tre o quattro mesi di luce".

Ricevi un giornalismo scientifico di qualità, dalla fonte più affidabile, consegnato a casa tua.

Tutte queste caratteristiche si sono evolute dagli ultimi 50 milioni di anni fino ad oggi, ha mostrato lo studio, senza mai cambiare l'aspetto fisico del muschio rispetto ai fossili di Takakia di circa 165 milioni di anni fa.

Ma questa evoluzione relativamente rapida sembra non essere abbastanza veloce per aiutare il muschio ad adattarsi ai cambiamenti climatici (SN: 10/03/22).

Durante gli 11 anni dello studio, Reski, He e i loro colleghi hanno registrato un aumento medio di temperatura di circa quattro decimi di grado Celsius nella regione. Nel frattempo, la copertura di Takakia nella popolazione campionata è diminuita di circa l'1,6 percento all'anno - più rapidamente rispetto agli altri quattro muschi locali.

I ricercatori prevedono che alla fine del XXI secolo, le condizioni adatte a Takakia saranno limitate solo a 1.000-1.500 chilometri quadrati in tutto il mondo. Entro quel momento, ipotizzano i ricercatori, il muschio più antico del mondo potrebbe essere estinto.

Altri sono più ottimisti sul destino di questo piccolo e robusto muschio. Ci sono popolazioni in altri luoghi, afferma il biologo evoluzionista S. Blair Hedges. Quindi, mentre l'altopiano tibetano potrebbe alla fine essere privo di Takakia, spera che il muschio possa sopravvivere altrove.

What’s more, “it’s fantastic to see all these different things known about a single [genus], from the fossil record all the way up to the complete genome,” says Hedges, of Temple University in Philadelphia.

In the meantime, He, Reski and their colleagues are cultivating Takakia populations and transplanting them to other regions in Tibet in the hopes of giving old moss a new lease on life. “Takakia saw the dinosaurs come and go. It saw us humans coming,” Reski says. “Now we can learn something about resilience and extinction from this tiny moss.”

Our mission is to provide accurate, engaging news of science to the public. That mission has never been more important than it is today.

As a nonprofit news organization, we cannot do it without you.

Your support enables us to keep our content free and accessible to the next generation of scientists and engineers. Invest in quality science journalism by donating today.