Temperatura e determinazione del sesso: quale il ruolo dei geni?

Un gruppo di scienziati di università statunitensi sono recentemente riusciti a correlare un gene chiamato CIRBP alla determinazione del sesso nella tartaruga azzannatrice

In gran parte dei vertebrati, tra cui mammiferi e uccelli, la determinazione del sesso avviene per via genetica: il DNA contiene l’informazione se l’individuo sarà maschio o femmina. Ma non è così per tutti: in numerosi rettili, tra cui coccodrilli, alligatori e alcune specie di tartarughe e lucertole, il sesso è determinato dalla temperatura ambientale durante lo sviluppo dell’embrione.

Sono noti numerosi geni coinvolti nel processo di determinazione del sesso dipendente dalla temperatura: essi vengono diversamente espressi a temperature diverse, dando così origine a maschi o femmine; tuttavia non era chiaro se tali geni fossero causa o conseguenza della determinazione del sesso, oppure semplicemente attivati dalla temperatura. Ora una nuova ricerca, pubblicata sulla rivista Genetics, ha dimostrato un’associazione tra uno specifico gene e il sesso del nascituro.

Per lo studio in esame sono state scelte le tartarughe della specie Chelydra serpentina, comunemente note come tartarughe azzannatrici, diffuse nel Nordamerica. La scelta non è casuale: mentre in altre specie la “finestra” in cui le uova sono sensibili alla temperatura si estende per circa il 20-35% dell’embriogenesi, tale periodo nella C. serpentina è di soli 5 giorni su un’incubazione di 65. Questo facilita la ricerca dei meccanismi sottostanti.

In precedenza, gli scienziati avevano riscontrato che un gene detto CIRBP (come la proteina che esprime, ovvero “Cold inducible RNA-binding protein”, in italiano “proteina legante l’RNA, inducibile dal freddo”) si attiva entro 24 ore dal passaggio dalla temperatura per la produzione di maschi (26,5°C) a una temperatura per la produzione di femmine (31°C). In seguito, nel giro di due giorni, vengono attivati o repressi altri geni di cui è nota la partecipazione al processo di maturazione delle ovaie o dei testicoli, rispettivamente.

Il gene CIRBP sembrava dunque un ottimo candidato a giocare un ruolo cruciale nella determinazione del sesso: lo studio ha portato varie evidenze a sostegno di questa ipotesi. Oltre a confermare la precoce attivazione del gene in risposta alla variazione di temperatura, ha localizzato diversi livelli della corrispondente proteina all’interno delle gonadi e soprattutto ha identificato due varianti alleliche, di cui una termosensibile (A) e l’altra no (C). La prima esprime la proteina alla temperatura correlata alla produzione di femmine, la seconda non varia la produzione con la temperatura.

Corrispondentemente si è osservato maggior presenza di femmine con genotipo AA, meno con AC e minimo con CC; non solo, ma la temperatura a cui si ottengono femmine varia uniformemente con la latitudine, e la distribuzione degli alleli segue tale variazione nelle popolazioni del continente in modo congruo al modello. Tuttavia i ricercatori ritengono che la determinazione del sesso sia poligenica, e che ulteriori geni debbano quindi essere individuati. L’obiettivo di future ricerche potrebbe essere perciò quello di identificare gli altri componenti di questo sistema e capire come interagiscono per la determinazione del genere.

Lo studio non ha solo un interesse teorico: le variazioni climatiche, in particolare l’aumento della temperatura globale, potrebbero portare a un’alterazione del rapporto tra i sessi, con conseguente possibili pericoli per le dinamiche di popolazione delle specie che adottano questa modalità di determinazione del sesso. Da qui l’importanza di comprendere il meccanismo molecolare che sta alla base della differenziazione degli organi sessuali, in modo da prevedere come certe specie di rettili potrebbero evolvere in un nuovo regime climatico.


Riferimenti:
Anthony L. Schroeder et al. 2016. A Novel Candidate Gene for Temperature-Dependent Sex Determination in the Common Snapping Turtle. Genetics, vol. 203, no. 1, pp. 557-571; doi: 10.1534/genetics.115.182840

Immagine: Di Megan Racey, U.S. Fish and Wildlife Service [Public domain], attraverso Wikimedia Commons