Gli animali si riproducono in due modi distinti: deposizione delle uova o nascita viva. Studiando una transizione evolutivamente recente dalla deposizione delle uova alla riproduzione in una lumaca marina, la ricerca collaborativa dell’Istituto di scienza e tecnologia Austria (ISTA), dell’Università di Sheffield e dell’Università di Göteborg ha gettato nuova luce sulla genetica cambiamenti che consentono agli organismi di effettuare il passaggio. I risultati sono stati pubblicati in Scienza.
L’uovo è venuto prima. La deposizione delle uova è avvenuta in tempi molto profondi dell’evoluzione, molto prima che gli animali arrivassero sulla terra. Nel corso dell’evoluzione, ci sono state molte transizioni indipendenti verso gli organismi viventi in tutto il regno animale, inclusi insetti, pesci, rettili e mammiferi. Tuttavia, questi esempi ci hanno insegnato molto poco sul numero di cambiamenti genetici necessari per passare dalle uova alla prole viva.
Ora, un team internazionale di ricercatori guidati dal postdoc dell’ISTA Sean Stankowski ha utilizzato un’umile lumaca marina per rivelare i cambiamenti genetici che sono alla base della transizione alla riproduzione. Il vantaggio principale di studiare questo fenomeno nelle lumache marine: gli organismi viventi si sono evoluti negli ultimi 100.000 anni in questi organismi: un batter d’occhio in termini evolutivi. Pertanto, queste lumache marine potrebbero offrire un’occasione unica per rivelare la base genetica dell’allevamento di animali vivi. “Quasi tutti i mammiferi partoriscono vivi e questa funzione ha accompagnato la loro evoluzione per circa 140 milioni di anni. Eppure, in questo studio, possiamo indagare come i vivivipari si siano evoluti in modo completamente indipendente, e molto più recentemente, nelle lumache marine”, afferma Stankowski. . La scoperta principale del team: il passaggio alla riproduzione è causato da circa 50 cambiamenti genetici sparsi nel genoma della lumaca.
Una specie, più di cento nomi
La lumaca marina Littorina saxatilis è la creatura più erroneamente identificata al mondo, ha riferito The Guardian nel 2015. Nel corso dei secoli, gli scienziati l’hanno descritta come una nuova specie o sottospecie più di cento volte, nonostante si trovi comunemente in tutte le coste del Nord Atlantico. . Tutta questa confusione deve essere derivata dalle numerose variazioni di conchiglie e habitat di questa specie. Oltre a questo, L. saxatilis ha una modalità riproduttiva unica: si è evoluta come vivaio mentre le lumache marine imparentate che condividono il suo habitat depongono le uova. “Gli scienziati hanno studiato principalmente la variazione del guscio all’interno di L. saxatilis piuttosto che ciò che differenzia la specie dai suoi parenti che depongono le uova. La realtà è che questa specie di lumaca è quella strana quando si tratta della sua strategia di riproduzione”, dice Stankowski.
Perdere l’uovo, un passo alla volta
Un momento illuminante è stato quando Stankowski ha dedotto l’albero filogenetico, o “albero genealogico” evolutivo, di L. saxatilis e di altre specie affini di Littorina che depongono uova, utilizzando sequenze dell’intero genoma. Ha dimostrato che, sebbene la riproduzione sia l’unico tratto che distingue L. saxatilis dai suoi parenti che depongono uova, L. saxatilis non sembra formare un unico gruppo evolutivo. È stata questa discrepanza tra strategia riproduttiva e ascendenza che alla fine ha permesso a Stankowski e ai suoi collaboratori di distinguere la base genetica della riproduzione da altri cambiamenti genetici in tutto il genoma della lumaca. “Siamo stati in grado di identificare 50 regioni genomiche che insieme sembrano determinare se gli individui depongono le uova o danno alla luce piccoli vivi”, afferma Stankowski. “Non sappiamo esattamente cosa fa ciascuna regione, ma siamo stati in grado di collegare molti di essi alle differenze riproduttive confrontando i modelli di espressione genetica nelle lumache che depongono le uova e in quelle che vivono”. Nel complesso, i risultati suggeriscono che gli organismi vivi si sono evoluti gradualmente attraverso l’accumulo di molte mutazioni avvenute negli ultimi 100.000 anni.
I costi e i benefici della zootecnia
La ricerca mostra che il passaggio alla riproduzione ha permesso alle lumache di diffondersi in nuove aree e habitat dove gli strati di uova non possono sopravvivere e riprodursi. Ma i benefici precisi derivanti dall’allevamento di queste lumache rimangono un mistero. “Non lo sappiamo con certezza, ma il passaggio dalla deposizione delle uova alla riproduzione delle uova potrebbe essere avvenuto grazie alla selezione naturale che ha favorito un aumento del tempo di ritenzione delle uova, con le uova che alla fine si schiudono all’interno della madre. Ipotizziamo che le uova potrebbero essere state più sensibili all’essiccamento, ai danni fisici e ai predatori”, afferma Stankowski. Negli ovovivipari, la prole è protetta dagli elementi finché non riesce a provvedere a se stessa, aggiunge. Ma risolvendo un problema, l’allevamento ne avrebbe certamente creati altri. “L’investimento extra nella prole avrebbe quasi certamente posto nuove esigenze all’anatomia, alla fisiologia e al sistema immunitario delle lumache. È probabile che molte delle regioni genomiche che abbiamo identificato siano coinvolte nella risposta a questo tipo di sfide.”
Mappatura della funzione di ciascun gene
Anche se il lavoro getta nuova luce sulla transizione dalle uova alla prole viva, restano molte domande senza risposta. “La maggior parte delle innovazioni genetiche sono infatti molto antiche e intrecciate su una scala evolutiva, il che rende difficile studiarne l’origine”, afferma Stankowski. “Queste lumache ci hanno permesso di fare esattamente questo, ma abbiamo solo iniziato a scalfire la superficie di ciò che possono insegnarci sulle origini della novità.” Come passo successivo, i ricercatori vogliono mappare la funzione di ciascuna mutazione. “Il nostro obiettivo è comprendere, passo dopo passo, come ciascun cambiamento genetico abbia modellato la forma e la funzione delle lumache nel loro percorso verso la sopravvivenza”, conclude Stankowski.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
