Analisi della variazione genetica a livello temporale nelle popolazioni di Zosterisessor opiocephalus della Laguna di Venezia

This work is part of the project “Venezia 2021” promoted by CORILA, an association between different university institutions which aims to encourage and to promote studies in different fields, from ecology to sociology and economy, regarding the Venice lagoon in order to improve knowledge and the monitoring process of this extremely fragile ecosystem. This project gains even more relevance in consequence of the put in action of MOSE, an ambitious system of gates located in proximity to the Venice Lagoon connections to the sea that allows to prevent excessive amount of water to enter in the lagoon and to threat the city of Venice during high tide. Therefore, in this study, the presence of genetical variability, within and among populations of Zosterisessor ophiocephalus sampled in different time periods in northern Adriatic Sea, was tested. Genetic variability is an extremely important factor for the survival of populations: the higher the variability, the higher the probability that, in the genetic pool, some alleles capable of responding to eventual new selective pressures are present; and thus, to allow the population to survive. Generally, genetic variability will be higher the bigger the population size; for this reason, monitoring this factor is crucial in those populations that suffer from severe anthropic pressures, such as overexploitation, that can cause a reduction in their population size. The specie considered in this study is a Gobiidae, a common bony fish that lives in lagoons and in estuarine ecosystems of northern Adriatic Sea. The grass goby, commonly referred to as Gò, is an important resource for Venice lagoon’s fish market, therefore, the analysis of the dynamics of its populations can allow a better comprehension of variation processes in the populations of these organisms within Venice Lagoon in relation to different ecological aspects such as, as initially mentioned, small population sizes and interferences in the connectivity of the ecosystem. Analyses were performed on a total of 1472 individuals obtained from 40 geographically or temporally distinct sampling sites. Samples were obtained from 3 main areas: the Venice lagoon, the Marano lagoon and the Sacca di Goro in a three-year spawn between 2019 and 2021. For each one of these samples DNA was extracted, and 10 microsatellite loci were amplified and analyzed. Data obtained from 96 more individuals recovered from a previous study were added to the dataset. These samples were obtained in 2001 and 2002 and allowed to further improve the strength of the analysis in capturing the eventual divergence by time between older and newer samples within the Venice Lagoon. The data from a total of 1568 individuals was therefore used to test different hypothesis: AMOVA analyses were performed to test genetic homogeneity between different grouping of populations both from the geographical and the temporal point of view and analyses of effective population size allowed to better comprehend the demographical characteristics of these populations.

Lo studio si inserisce nel contesto di un progetto denominato “Venezia 2021” promosso dall’associazione CORILA (consorzio per il coordinamento delle ricerche inerenti al sistema lagunare di Venezia), comprendente diverse istituzioni, universitarie e non, sotto la supervisione del Ministero dell’Università e della Ricerca. Il principale obbiettivo di CORILA è quello di promuovere studi e ricerche incentrati sulla Laguna di Venezia in ambiti che spaziano dall’ecologia, all’economia e alla sociologia. L’ottenimento di questa imponente mole di dati relativi alla Laguna contribuirà a monitorare al meglio questo fragile ecosistema e a migliorarne la comprensione. Il progetto assume ancora maggiore rilevanza in relazione alla recente messa in funzione del MOSE, un sistema di paratoie mobili posizionate in corrispondenza delle bocche di porto in grado di limitare l’ingente flusso di acqua marina che entra in Laguna durante le alte maree minacciando la città di Venezia. Nel presente studio si è pertanto indagata la presenza di eventuali variazioni genetiche a livello geografico e temporale in diverse popolazioni di Zosterisessor ophiocephalus provenienti dai principali sistemi lagunari del mare Adriatico settentrionale che possono essere influenzate in maniera significativa da questa grande opera ingegneristica. La variabilità genetica è un fattore di fondamentale importanza per la sopravvivenza delle popolazioni: più è alta più alta sarà la probabilità che nel pool genico esistano varianti alleliche in grado di rispondere a nuove pressioni selettive che possono manifestarsi nell’ambiente. La variabilità genetica all’interno di una popolazione sarà tanto maggiore quanto più grande sarà la popolazione stessa; per questo motivo il monitoraggio della suddetta risulta di estrema importanza in popolazioni di specie che sono soggette ad importanti pressioni antropiche, su tutte, la pesca intensiva, che ne possono determinare una riduzione nella dimensione. La specie considerata è un gobide piuttosto comune negli ambienti lagunari ed estuarini dell’alto Adriatico ed è un’importante risorsa economica per i pescatori della Laguna di Venezia. L’analisi della genetica delle sue popolazioni può pertanto fornire interessanti conclusioni relative ai processi di variazione di quest’ultime e permettere una maggiore comprensione delle dinamiche demografiche degli organismi lagunari. Le analisi sono state effettuate su un totale di 1472 individui provenienti da 40 diversi campionamenti effettuati tra la primavera 2019 e l’autunno 2021 geograficamente e temporalmente distinti; per ciascuno di questi si è estratto il DNA e sono stati amplificati, genotipizzati e analizzati 10 loci microsatellite. A questi sono stati aggiunti i dati relativi a 96 individui della stessa specie provenienti da 7 siti di campionamento interni alla Laguna di Venezia risalenti agli anni 2001 e 2002. I dati relativi alla totalità dei 1568 campioni sono stati utilizzati per verificare ipotesi di omogeneità dal punto di vista genetico dapprima su base geografica, attraverso l’ottenimento dei valori di FST e relativi p-value per testare l’omogeneità dei campioni provenienti da diversi siti entro la Laguna di Venezia e tra campioni provenienti da diverse lagune, su base temporale in seguito, confrontando campionamenti provenienti da stagioni e poi da anni differenti.