La straordinaria storia evolutiva di una specie che non dovrebbe esistere
Nel 1932, una scoperta rovesciò le sicurezze di tutti gli scienziati dediti allo studio dell’evoluzione. Per la prima volta, infatti, veniva dimostrata l’esistenza di una specie di vertebrato che si riproduce esclusivamente per via asessuata, originatosi dall’ibridazione di due specie simili e sopravvissuto oltre ogni scientifica previsione.
Da oltre 100.00 anni, infatti, Poecilia formosa anima le acque dei fiumi al confine tra Texas e Messico e, a dispetto dei modelli matematici, non mostra alcun segno di un’imminente decadimento.
Poecilia formosa, il Molly amazzone
Il protagonista di questa insolita vicenda è un pesciolino della famiglia dei poecilidi, originatesi, come si è compreso, dall‘ibridazione tra due specie affini. I protagonisti di questo insolito incontro amoroso sono stati una femmina di Poecilia mexicana ed un esemplare maschio di Poecilia latipinna, in un unico evento di ibridazione avvenuto tra 100 e 200 mila anni fa. Da quel singolare accoppiamento ha avuto origine un individuo, una femmina, che da quel momento non ha mai smesso di clonare se stessa.
Secondo il modello del Mullet’s ratchet, una specie dal genoma complesso come quello di un vertebrato non può sopravvivere oltre le 100 – 120 generazioni senza riprodursi sessualmente ed è destinata ad estinguersi entro questa finestra di tempo.
A dispetto di questa teoria, la popolazione del Molly Amazzone, che i ricercatori ritengono abbia superato le 500.000 generazioni, scoppia di salute e anzi ha sopravanzato numericamente quella delle specie progenitrici. Come è possibile?
La riproduzione in Poecilia formosa
Le due specie da cui il Molly Amazzone ha avuto origine sono ovovivipare con fecondazione interna: ciò significa che tra il maschio e la femmina vi è una copula e che la femmina partorisce avannotti già sviluppati piuttosto che deporre le uova. Poecilia formosa ha ereditato gli stessi comportamenti dei suoi genitori ma, non disponendo di maschi della sua stessa specie, si accoppia indifferentemente con quelli delle due specie progenitrici.
L’accoppiamento, però, non è sempre sinonimo di riproduzione sessuale. Il DNA del maschio infatti non riesce a unirsi a quello dell’ovocita, che viene prodotto per mitosi (e non per meiosi: ciò significa che il suo corredo cromosomico è completo, con due copie di ciascun gene). Gli spermatozoi hanno solo il compito di stimolare l’uovo a svilupparsi, senza contribuire al patrimonio genetico della progenie. Un tipo di riproduzione asessuale di questo tipo è detta “ginogenesi” ed è una tipologia particolare di “partenogenesi”.
La progenie che si sviluppa è geneticamente identica alla madre, poiché mancano i processi di ricombinazione genica tipici della riproduzione sessuale. Proprio questo, secondo gli scienziati, avrebbe dovuto decretarne l’estinzione. Ma le Amazzoni, si sa, sono dure a morire, e anche Poecilia formosa pare tutt’altro che disposta ad uscire di scena. E gli scienziati forse hanno anche capito perché.
immagine d:a Wesley C. Warren, Raquel García-Pérez, Manfred Schartl: Clonal polymorphism and high heterozygosity in the celibate genome of the Amazon molly
Muller ratchet e teoria della Regina Rossa: perché Poecilia formosa dovrebbe scomparire?
Il Muller ratchet è un modello, elaborato da Muller nel 1964, che definisce il significato evolutivo della riproduzione sessuale come elemento indispensabile alla sopravvivenza della specie.
Il nodo centrale del Muller ratchet è l’evento di mutazione spontanea: nel ripetuto succedersi delle generazioni, la comparsa di mutazioni nocive nel DNA trasmesso dal genitore alla progenie viene normalmente neutralizzato dalla ricombinazione genetica. Quando questa manca, come avviene in caso di ginogenesi, le mutazioni nocive si accumulano generazione dopo generazione fino a divenire incompatibili con la vita, causando l’estinzione della specie.
La teoria della Regina Rossa, invece, evidenzia come una specie debba continuamente rinnovare il proprio patrimonio genetico per riuscire a sopravvivere, oppure sarà destinata all’estinzione. La teoria prende il nome da quanto affermato dalla Regina Rossa in “Alice nel paese delle Meraviglie“: “qui, se vuoi rimanere al posto in cui ti trovi, devi correre più che puoi. E se vuoi muoverti, devi correre due volte più forte”. Evolversi non per migliorare, ma per rimanere al proprio posto nella spietata arena della vita.
Come mai la Molly Amazzone non rischia di estinguersi?
Stando a tutto quanto detto, Poecilia formosa avrebbe dovuto essersi estinta da un pezzo. Eppure, del suo declino, non vi è neppure traccia. Analizzando il genoma della popolazione di P. formosa e confrontandolo con quello delle specie ad essa affini, i ricercatori hanno osservato che il tasso di eterozigosi nel pesce amazzone è tutt’oggi ancora molto più elevato dei suoi relativi, a causa del retaggio di quell’ibridazione che diede origine alla specie molti millenni fa. Cioè il suo genoma è, nonostante tutto, così ricco, da non risentire ancora della deriva genica dopo 500.000 generazioni.
Inoltre, è probabile che durante l’accoppiamento i maschi riescano a dare un seppur piccolissimo contributo al genoma della progenie. Questo aiuterebbe a rinverdire la diversità genetica e consentire alla popolazione di P. formosa di non soccombere alla deriva genica che altrimenti inevitabilmente l’avrebbe spazzata via.
Le vicende del Molly Amazzone ci dimostrano che la storia della vita è un libro che conta molti più capitoli di quanti ne potremmo immaginare e più le nostre conoscenze progrediscono, più appare chiaro che non abbiamo ancora terminato di leggere neppure l’introduzione.
Fonti
https://www.nature.com/articles/s41559-018-0473-y
Muller, H. J. (1964). The relation of recombination to mutational advance. Mutation Research 1, 2–9.
SOTTACQUA 