Biodiversità: che cos’è la diversità genetica?

La biodiversità, letteralmente “diversità biologica”, si articola su tre livelli: la diversità degli ecosistemi, la diversità delle specie e la diversità genetica. La prima definizione riguarda le varie tipologie di habitat presenti sulla Terra, ciascuno con le proprie condizioni ambientali che supportano determinate comunità di esseri viventi. La seconda definizione si riferisce alla varietà di organismi viventi che abitano un determinato ecosistema ed è la definizione a cui si pensa solitamente quando si parla di biodiversità. Infine, la diversità genetica è la variabilità dei geni all'interno di una popolazione o tra popolazioni della stessa specie: è spesso sottovalutata, ma è una diversità fondamentale per permettere alle specie di adattarsi ai cambiamenti ambientali.

La diversità genetica può essere definita come la varietà di sequenze di DNA presenti in una popolazione di una data specie e si riferisce alla quantità di varianti degli stessi geni presenti nei geni della popolazione. Queste varianti si chiamano alleli e determinano variazioni negli individui: un esempio può essere il colore degli occhi o dei capelli degli uomini. A livello di popolazione, maggiore è il numero di alleli diversi per un dato gene, maggiore è la diversità genetica. Questa diversità è la base su cui opera la selezione naturale: le mutazioni che avvengono naturalmente nei geni creano nuove varianti, e alcune varianti possono rendere gli individui che le posseggono meglio adattati all'ambiente. La diversità genetica è dunque fondamentale per la capacità di adattamento e la sopravvivenza delle specie.

La diversità genetica viene studiata attraverso una varietà di tecniche molecolari, tra cui la più conosciuta è probabilmente il sequenziamento del DNA o l’analisi dei marcatori genetici. Tecnologie moderne come il sequenziamento di nuova generazione (NGS) consentono di analizzare grandi quantità di dati genetici in breve tempo, permettendo quindi di identificare le varianti genetiche in popolazioni differenti. Altri metodi includono l’uso di polimorfismi a singolo nucleotide (SNP), un metodo molto utile per studiare la variabilità genetica. Queste tecniche permettono di valutare la diversità genetica a livello di geni specifici o di genomi interi con relativa facilità, soprattutto se rapportate alle tecniche meno recenti, e vengono utilizzate in campi che vanno dalla conservazione della fauna selvatica alla genetica umana.

La variabilità genetica delle singole specie è importante tanto quanto la diversità delle specie all'interno di un ecosistema e permette alle popolazioni di adattarsi ai cambiamenti ambientali. Per capire meglio, dobbiamo ricordare che l'evoluzione avviene attraverso la selezione naturale, un processo in cui l'ambiente esercita una pressione selettiva su una popolazione, favorendo alcune varianti genetiche (combinazioni di alleli) rispetto ad altre. Le varianti che conferiscono un vantaggio riproduttivo tendono a diffondersi nelle generazioni successive. Una popolazione con una grande varietà di geni ha maggiori probabilità di contenere individui in grado di resistere a malattie o a condizioni estreme.

Senza diversità genetica, una specie diventa più vulnerabile e soggetta a diminuzioni rilevanti per cause legate a malattie epidemiche o cambiamenti ambientali improvvisi, perché gli individui in grado di adattarsi e sopravvivere verrebbero a mancare. Quando la diversità genetica manca, una popolazione o specie diventa più suscettibile a malattie, stress ambientali e inbreeding. L'inbreeding, o consanguineità, è la riproduzione tra individui strettamente imparentati e porta a un aumento delle malattie genetiche, in quanto alleli dannosi tendono a manifestarsi più frequentemente: un esempio è rappresentato dalle razze dei cani. Senza diversità genetica, le popolazioni hanno molta difficoltà a rispondere a nuove pressioni selettive, quindi le loro probabilità di sopravvivenza a lungo termine saranno molto ridotte. Questo può portare all’estinzione, specialmente in specie già minacciate o con popolazioni ridotte.

Un esempio noto è lo sviluppo della resistenza ai pesticidi nelle popolazioni di insetti. Quando solo pochi individui possiedono varianti genetiche che conferiscono resistenza, questi sopravvivono all’uso dei pesticidi e si riproducono, portando a una popolazione resistente. L’effetto collo di bottiglia è un altro esempio di perdita di diversità genetica, verificatosi nelle popolazioni di insetti stecco di Lord Howe (di cui abbiamo parlato qui), un parente degli insetti foglia la cui naturale riduzione numerica ha drasticamente limitato la variabilità genetica, compromettendone l’adattabilità e quindi necessita di particolari strategie per permetterne sopravvivenza e ripopolamento. Le popolazioni molto piccole sono più vulnerabili a fenomeni di deriva genetica, che riducono la capacità di sopravvivenza della popolazione o della specie in toto.

La deriva genetica si verifica quando, in una popolazione ridotta, la frequenza di alcune varianti genetiche cambia in modo non legato alla selezione ambientale, e quindi riducendo la diversità genetica. È quindi essenziale mantenere popolazioni sufficientemente ampie e garantire il ricambio tra sub-popolazioni attraverso corridoi ecologici o piani di gestione adatti a favorire scambi genetici. Programmi di ripopolamento e reintroduzione, oltre alla gestione attiva degli habitat, possono aiutare a prevenire fenomeni di deriva genetica. Anche il monitoraggio genetico regolare consente di rilevare eventuali segni di perdita di variabilità genetica, permettendo interventi tempestivi.

La conservazione della diversità genetica richiede strategie che promuovano la variabilità all'interno delle popolazioni. Tra le misure principali vi sono il mantenimento e il ripristino degli habitat naturali per prevenire la frammentazione e quindi permettere alle specie di vivere in condizioni ottimali e di mantenere flussi genetici naturali. Anche i programmi di allevamento in cattività devono considerare la variabilità genetica, selezionando attentamente gli individui riproduttori e programmare scambi di individui riproduttori tra le strutture coinvolte per evitare inbreeding. Inoltre, la conservazione di sementi e materiale genetico (sperma e ovuli) in banche genetiche rappresenta un'importante risorsa per proteggere la biodiversità e ripristinare popolazioni in pericolo.

La diversità genetica è invisibile a occhio nudo, ma è fondamentale per il benessere e la sopravvivenza delle specie. Essa consente alle popolazioni di adattarsi ai cambiamenti, resistere alle malattie e prosperare in ambienti sfidanti avendo gli elementi necessari per sopravvivere a pressioni di selezione in costante cambiamento. La perdita di diversità genetica può avere conseguenze gravi e portare anche all'estinzione di specie e, conseguentemente, al degrado degli ecosistemi. Salvaguardare questa risorsa invisibile è cruciale per mantenere l'equilibrio naturale e garantire un futuro sostenibile per la biodiversità terrestre.