Dinamiche molecolari e proteiche durante lo sviluppo embrionale della tartaruga marina comune (Caretta caretta) nel Mediterraneo

Marine turtles are long-lived, highly migratory vertebrates that play a key ecological role in marine ecosystems and are increasingly recognised as valuable bioindicators of environmental contamination. Among them, the loggerhead sea turtle (C. caretta) is widely distributed in the Mediterranean Sea, where nesting populations are exposed to a combination of natural and anthropogenic pressures that may compromise reproductive success and embryonic development. Although the effects of environmental stressors on adult sea turtles have been extensively investigated, the embryonic phase remains comparatively understudied, particularly with respect to yolk utilisation dynamics and early molecular responses. The yolk represents the main source of nutrients and maternally transferred compounds for developing embryos, and its composition and mobilisation are critical determinants of embryonic growth and health. However, many studies on sea turtle embryos do not explicitly control for developmental stage when assessing biochemical or molecular endpoints, potentially confounding the interpretation of health biomarkers. Within this framework, the present study investigated the relationship between embryonic growth, yolk protein composition and hepatic molecular responses in C. caretta embryos. Unhatched eggs were collected from two nests laid at İztuzu Beach (Muğla, Turkey), one of the most important nesting sites in the Mediterranean Sea. Embryos were classified according to developmental stage, and biometric measurements were performed to characterise growth patterns. Yolk protein composition was analysed at different developmental stages using SDS-PAGE, while the expression of selected molecular biomarkers involved in detoxification, endocrine regulation and oxidative stress response (Cyp1a1, Er-α and Sod3) was assessed in embryonic liver by real-time PCR. Biometric analyses revealed clear stage-dependent differences in embryo size and limb development, confirming the importance of developmental staging in comparative studies. Yolk protein profiles showed marked changes across embryonic development, with high-molecular-weight proteins persisting until late stages and progressive mobilisation of medium- and low-molecular-weight fractions. Hepatic protein profiles also varied with developmental stage, indicating dynamic metabolic regulation during embryogenesis. Gene expression analyses did not reveal significant differences between nests or stages, although a developmental trend in antioxidant defence was observed. Overall, the results highlight developmental stage as a major source of biological variability influencing biometric, biochemical and molecular endpoints in sea turtle embryos. These findings emphasise the need for stage-controlled sampling designs and multi-endpoint approaches to improve the reliability of embryonic health assessments and to better understand the early effects of environmental stressors on marine turtle populations.

Le tartarughe marine sono vertebrati longevi e altamente migratori che svolgono un ruolo ecologico chiave negli ecosistemi marini e sono sempre più riconosciute come importanti bioindicatori della contaminazione ambientale. Tra queste, la tartaruga marina comune (Caretta caretta) è ampiamente distribuita nel Mar Mediterraneo, dove le popolazioni nidificanti sono esposte a una combinazione di pressioni naturali e antropiche che possono compromettere il successo riproduttivo e lo sviluppo embrionale. Sebbene gli effetti degli stress ambientali sugli individui adulti siano stati ampiamente studiati, la fase embrionale risulta ancora relativamente poco indagata, in particolare per quanto riguarda le dinamiche di utilizzo del tuorlo e le risposte molecolari precoci. Il tuorlo rappresenta la principale fonte di nutrienti e di composti trasferiti per via materna per lo sviluppo dell’embrione, e la sua composizione e mobilizzazione costituiscono fattori determinanti per la crescita e lo stato di salute embrionale. Tuttavia, molti studi sugli embrioni di tartarughe marine non controllano esplicitamente lo stadio di sviluppo nel valutare parametri biochimici o molecolari, con il rischio di confondere l’interpretazione dei biomarcatori di salute. In questo contesto, il presente studio ha analizzato la relazione tra crescita embrionale, composizione proteica del tuorlo e risposte molecolari epatiche in embrioni di C. caretta. Uova non schiuse sono state raccolte da due nidi deposti presso la spiaggia di İztuzu (Muğla, Turchia), uno dei principali siti di nidificazione del Mediterraneo. Gli embrioni sono stati classificati in base allo stadio di sviluppo e sottoposti ad analisi biometriche per caratterizzare i pattern di crescita. La composizione proteica del tuorlo è stata analizzata a diversi stadi di sviluppo mediante SDS-PAGE, mentre l’espressione di biomarcatori molecolari coinvolti nei processi di detossificazione, regolazione endocrina e risposta allo stress ossidativo (Cyp1a1, Erα e Sod3) è stata valutata nel fegato embrionale mediante real-time PCR. Le analisi biometriche hanno evidenziato chiare differenze dipendenti dallo stadio di sviluppo nelle dimensioni corporee e nello sviluppo degli arti, confermando l’importanza della stadiazione embrionale negli studi comparativi. I profili proteici del tuorlo hanno mostrato variazioni marcate durante lo sviluppo embrionale, con la persistenza di proteine ad alto peso molecolare fino agli stadi avanzati e una progressiva mobilizzazione delle frazioni a peso molecolare medio e basso. Anche i profili proteici epatici hanno mostrato variazioni in funzione dello stadio di sviluppo, indicando una regolazione metabolica dinamica durante l’embriogenesi. Le analisi di espressione genica non hanno evidenziato differenze significative tra nidi o stadi di sviluppo, sebbene sia stato osservato un andamento legato allo sviluppo nella risposta antiossidante. Nel complesso, i risultati indicano che lo stadio di sviluppo rappresenta una fonte rilevante di variabilità biologica che influenza parametri biometrici, biochimici e molecolari negli embrioni di tartarughe marine. Questi risultati sottolineano la necessità di adottare disegni di campionamento che tengano conto dello stadio di sviluppo e approcci multi-endpoint per migliorare l’affidabilità delle valutazioni dello stato di salute embrionale e comprendere meglio gli effetti precoci degli stress ambientali sulle popolazioni di tartarughe marine.