Mandible shape reflects ecotypic divergence and population dynamics in an Arctic carnivore: the case of the Icelandic Arctic fox

Immaginate il regno animale come un enorme e frenetico cantiere edile dove ogni creatura sta costantemente ristrutturando il proprio corpo per adattarsi al proprio lavoro. In questo laboratorio, gli strumenti sono le ossa, e gli strumenti più importanti per i carnivori sono le loro mascelle. Pensate alla mascella non solo come a un pezzo statico di calcio duro come la roccia, ma come a una macchina flessibile che può cambiare sottilmente forma a seconda di ciò che deve masticare. Questo campo di studio si chiama morfometria, che è fondamentalmente la scienza della misurazione delle forme per vedere come cambiano. Quando gli scienziati osservano queste forme, cercano di rispondere a una grande domanda: la forma di un osso è scritta nel DNA dell'animale come un progetto fisso, o è più simile all'argilla che viene modellata dall'ambiente e dal cibo che l'animale mangia mentre cresce? Comprendere questo è importante perché ci dice quanto velocemente gli animali possono adattarsi quando il loro mondo cambia. Se la mascella di un predatore può rimodellarsi la propria forma in base al fatto che stia mangiando pesci o uccelli, significa che l'animale è incredibilmente flessibile e pronto per qualsiasi cosa la natura gli riservi.

Ora, immaginate la volpe artica in Islanda. Queste non sono volpi comuni; sono gli unici predatori alfa dell'isola, che vivono in un mondo senza i loro soliti rivali, le volpi rosse. Per decenni, gli scienziati hanno saputo che queste volpi si sono divise in due stili di vita distinti: le volpi "costiere", che frequentano la costa mangiando uccelli marini e pesci, e le volpi "dell'entroterra", che vagano per le colline erbose mangiando uccelli come la pernice bianca e l'oca. È come avere due ristoranti diversi nella stessa città: uno serve un pesante e croccante piatto di pesce, e l'altro un menù terrestre più leggero. Il grande mistero era se queste diverse diete avessero effettivamente cambiato le loro mascelle e, in caso affermativo, se tali cambiamenti fossero avvenuti a causa dei loro geni o del cibo che le volpi mangiavano durante la crescita.

Questo articolo scava in profondità nelle mascelle di 348 volpi artiche islandesi raccolte in quarant'anni, dal 1979 al 2018. I ricercatori hanno trattato le mascelle come pezzi di un puzzle, utilizzando una tecnica digitale sofisticata chiamata "analisi di Fourier ellittica" per tracciare il contorno di ogni osso e trasformare quella forma in un insieme di numeri matematici. Hanno confrontato le volpi di tre diverse regioni: i Fiordi Occidentali (costieri), l'Est e il Sud (entrambi dell'entroterra). Hanno anche osservato l'età delle volpi (giovani rispetto ad adulte) e quante volpi sono nate nello stesso anno, il che funge da indicatore di quanto l'ambiente fosse affollato e competitivo.

I risultati hanno rivelato una netta divisione nelle forme delle mascelle, proprio come la divisione nei loro stili di vita. Le volpi costiere dei Fiordi Occidentali avevano mascelle che apparivano distintamente diverse dalle volpi dell'entroterra. Nello specifico, la parte della mascella dove si attaccano i muscoli (il ramo) aveva un angolo più ampio nelle volpi costiere. Potete immaginare questo come se le volpi costiere avessero una cerniera della mascella che si apre più ampiamente, forse per gestire prede più grandi e coriacee come grandi uccelli marini o carcasse spiaggiate, mentre le volpi dell'entroterra hanno una cerniera leggermente diversa, adatta ai loro pasti terresti più piccoli. Lo studio ha scoperto che se aveste cercato di indovinare se una volpe fosse costiera o dell'entroterra guardando solo la forma della sua mascella, avreste avuto ragione nell'85% dei casi. Ciò conferma che i due gruppi sono morfologicamente distinti, supportando l'idea che le loro diverse diete abbiano plasmato i loro strumenti.

Ma è qui che la questione diventa davvero interessante. I ricercatori volevano sapere se queste differenze fossero puramente genetiche (nate così) o se fossero "plastiche" (plasmate dalle esperienze di vita). Hanno scoperto che le differenze nella forma della mascella tra le volpi costiere e quelle dell'entroterra erano presenti sia nelle volpi giovani che in quelle adulte, il che significa che l'entità della differenza tra i due gruppi non aumentava significativamente con l'invecchiamento delle volpi. Tuttavia, lo studio ha anche svelato una sorpresa sorprendente riguardante la densità di popolazione. Quando i ricercatori hanno esaminato quante volpi sono nate in un dato anno, hanno scoperto che nelle annate con un alto numero di popolazione, le volpi adulte avevano forme di mascella leggermente diverse rispetto alle annate con meno volpi. Questo effetto era più forte nelle zone costiere dei Fiordi Occidentali e nel Sud, ma era completamente assente nell'Est e, cosa fondamentale, nei giovani.

L'articolo suggerisce che quando ci sono troppe volpi che competono per il cibo, la pressione cambia il modo in cui le loro mascelle si sviluppano mentre crescono fino all'età adulta. È come se il "ristorante affollato" costringa le volpi a ritoccare le loro macchine per masticare per sopravvivere. Interessante notare che questo effetto di densità è stato riscontrato solo negli adulti; non era solo più debole nei giovani, ma del tutto assente in loro. Ciò implica che le condizioni che una volpe sperimenta nella prima parte della sua vita possono riverberarsi in avanti e cambiare la forma del suo corpo adulto, ma questi cambiamenti non rendono necessariamente i gruppi costieri e dell'entroterra più diversi tra loro con l'avanzare dell'età. Gli autori sottolineano con cautela di non poter provare esattamente come ciò accada — se sia un cambiamento genetico attraverso le generazioni o una risposta flessibile alla scarsità di cibo — ma i dati suggeriscono fortemente che sia l' "ecotipo" della volpe (costiero vs entroterra) sia la pressione della popolazione che affronta durante lo sviluppo giochino un ruolo nel plasmare la sua mascella.

In breve, questo studio dimosta che la mascella della volpe artica è uno strumento dinamico. Non è solo un osso rigido; è una struttura che riflette lo stile di vita della volpe e l'affollamento del suo mondo. Le volpi costiere hanno evoluto (o si sono adattate con) una forma della mascella adatta al mare, mentre le volpi dell'entroterra hanno una forma adatta alla terra. Inoltre, anche all'interno di questi gruppi, il numero di volpi presenti può influenzare la forma delle loro mascelle, provando che questi animali stanno costantemente regolando la loro forma fisica per adattarsi alle sfide del loro ambiente.