STRATEGIA RIPRODUTTIVA BET-HEDGING NEL PINGUINO REALE: UNO STUDIO SIMULATIVO FORWARD-IN-TIME

Bet-hedging strategies are important adaptation mechanisms to environmental unpredictability observed in many species, from bacteria to vertebrates, likely conferring a reduction infitness fluctuations in unstable environmental conditions. There seems to be evidence of a similar strategy in the king penguin given its peculiar reproductive mechanism. This penguin species reproduces every year but at the same time the reproductive cycle lasts more than a year thus leading to an asynchronous reproduction within the entire population, indeed we can identify early and late breeders. To identify the drivers of such an unusual reproductive strategy, we used forward-in-time simulations characterized by king penguin genomics (codifying portion of the genome) and life-history traits comparing three different reproductive strategies: i) annual asynchronous (that is the most commonly observed), ii) interannual (rarely observed), and iii) annual synchronous (impossible in this species). Our comparison among these different strategies suggests that as a stronger selection acts on late breeder newborns (late chicks), an increase in the late chick survivors mean individual fitness is observed as compared to the early chick survivors. Stronger selection acting on newborns and a higher resilience make mean individual fitness fluctuations weaker in a population characterized by a reproductive mechanism similar to that commonly observed in the king penguins , as compared to an annual reproductive cycle and to the intermittent or interannual breeding.

Le strategie bet-hedging sono degli importanti meccanismi di adattamento all’imprevedibilità ambientale osservati in numerose specie, a partire dai batteri fino ai vertebrati, alle quali conferiscono infatti una riduzione delle fluttuazioni della fitness in presenza di condizioni ambientali instabili. Nel pinguino reale sembrerebbero esserci evidenze della presenza di una simile strategia data dal peculiare meccanismo riproduttivo che la caratterizza. Questa specie di pinguino si riproduce infatti ogni anno ma al contempo presenta una durata media dell’intero ciclo riproduttivo eccedente l’anno, comportando quindi un’asincronia nella riproduzione all’interno della popolazione per cui per ciascuna stagione riproduttiva è possibile distinguere gli early breeders dai late breeders. Per comprendere quali possano essere i determinanti di questa insolita strategia riproduttiva, abbiamo utilizzato modelli simulativi forward-in-time, con caratteristiche esplicite dei tratti genetici (porzione codificante del genoma) e di life-history del pinguino reale, confrontando tre strategie riproduttive: i) annuale asincrona (quella osservata), ii) interannuale (osservata rararmente), e iii) annuale sincrona (non possibile in questa specie). Il confronto tra queste strategie suggerisce che l’intensità della selezione che agisce sulla prole dei late breeders (late chicks) sia molto alta, portandone quindi ad un aumento della fitness individuale media dei nuovi nati sopravvissuti rispetto a quella della prole degli early breeders (early chicks). La maggiore intensità della selezione agente sui nuovi nati insieme ad una maggiore resilienza fanno infatti sì che le fluttuazioni della fitness individuale media siano più ridotte in una popolazione caratterizzata da un meccanismo riproduttivo del tutto simile a quello del pinguino reale rispetto a quelle osservate in una popolazione con ciclo riproduttivo annuale sincrono ed a quelle osservate in una popolazione caratterizzata dall’altro meccanismo riproduttivo ipotizzato nel pinguino reale, definito interannuale.