Geni e tempo: gli scienziati approfondiscono il fenomeno delle cicale americane

Un team congiunto di ricercatori dell'Università di Kyoto e di altre istituzioni ha scoperto in parte perché le cicale periodiche eruttano dal terreno contemporaneamente ogni 13 o 17 anni.

Conosciute anche in Giappone come "cicale di primo numero", le varie specie che popolano la regione orientale degli Stati Uniti hanno cicli di crescita regolati da intervalli di quattro anni.

Gli scienziati hanno affermato che una volta che una cicala supera una certa soglia di peso nell'anno precedente alla muta e all'emergere dal sottosuolo come adulta, i suoi geni legati alla vista entrano in azione per prepararla a una fugace vita in superficie.

Queste specie degli Stati Uniti orientali trascorrono esattamente 13 o 17 anni nello stato di ninfa e la loro comparsa in massa comprende più di una specie in ogni area geografica.

Gli scienziati ipotizzano che la muta in massa avvenga in parte per facilitare la riproduzione e per difendersi dagli uccelli e da altri predatori.

Tuttavia, non si sa esattamente come questi insetti riescano a misurare il tempo, a sincronizzarsi quando mutano e ad avere altri dettagli.

"Sembra che sia all'opera un meccanismo di controllo genetico che consente alle cicale di misurare accuratamente il ciclo quadriennale", ha affermato Teiji Sota, professore emerito di ecologia evolutiva all'Università di Kyoto, che ha guidato il team. "Speriamo di effettuare ulteriori analisi genetiche per saperne di più".

I ricercatori hanno ipotizzato che alcuni cambiamenti si verifichino nelle ninfe delle cicale dopo multipli di quattro anni, ovvero nel dodicesimo anno per le specie di cicale di 12 anni e nel sedicesimo anno per le specie di cicale di 13 anni.

Tutti salgono l'anno successivo, rendendo entrambi i cicli multipli di quattro anni più uno.

Per corroborare la loro ipotesi, gli scienziati hanno iniziato a estrarre ninfe dal terreno nel 2019, per quattro anni. Hanno selezionato ninfe da quattro covate di cicale di 17 anni, che si sarebbero schiuse in anni diversi.

Gli individui raccolti sono stati allevati in un ambiente di laboratorio per studiare gli stati di crescita e il momento in cui si è verificata l'espressione genica.

Un esempio notevole di ciò è stato il cambiamento del colore degli occhi da bianco a rosso, quando le ninfe delle cicale hanno sviluppato la vista prima di dirigersi verso terra.

Tra le ninfe raccolte, la maggior parte delle quindicenni aveva gli occhi bianchi, ma il 15% delle sedicenni aveva gli occhi rossi e un peso corporeo medio probabilmente superiore alla soglia.

Gli scienziati hanno anche osservato che l'espressione dei geni correlati alla capacità della ninfa di registrare la luce si verificava all'età di 16 anni, il che indicava che si stava sviluppando.

Il dodici percento delle ninfe di 12 anni aveva superato il peso soglia e i loro occhi erano diventati rossi in preparazione alla muta, nonostante appartenessero a specie di cicale di 17 anni.

Al contrario, solo un undicenne, un tredicenne, due quindicenni e nessuno dei quattordicenni presentavano occhi rossi.

I risultati della ricerca del team sono stati pubblicati il ​​27 agosto sulla rivista British Science Journal Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.