Altro che DNA spazzatura!

La teoria della speciazione allopatrica, il meccanismo mediante il quale si pensa si originino, e si siano originate, la maggior parte delle specie sulla Terra, sostiene che in seguito ad isolamento geografico, e conseguente isolamento genetico, due popolazioni di una stessa specie possono divergere fino a non risultare più interfeconde tra loro. L’isolamento riproduttivo si genera e si mantiene mediante

La teoria della speciazione allopatrica, il meccanismo mediante il quale si pensa si originino, e si siano originate, la maggior parte delle specie sulla Terra, sostiene che in seguito ad isolamento geografico, e conseguente isolamento genetico, due popolazioni di una stessa specie possono divergere fino a non risultare più interfeconde tra loro. L’isolamento riproduttivo si genera e si mantiene mediante lo sviluppo di barriere che prevengono l’accoppiamento tra individui di specie diverse: queste possono essere pre-zigotiche, come l’elaborazione di display di corteggiamento diferenti, che impediscono l’atto riproduttivo interspecifico, o post-zigotiche, come la sterilità o la morte precoce degli ibridi, che agiscono una volta avvenuto l’accoppiamento tra individui di specie diverse.

La teoria è molto facile da comprendere, ma, in pratica, quali sono i meccanismi a livello genetico che favoriscono la formazione di meccanismi di isolamento riproduttivo? Uno studio, pubblicato sulla rivista open access Plos Biology, ha individuato un possibile ruolo di quella parte del DNA non codificante (eterocromatina) nel processo di formazione di meccanismi di isolamento riproduttivo post-zigotici in due specie di moscerino della frutta, Drosophila melanogaster e Drosophila simulans. Queste specie a volte entrano in contatto e si accoppiano (i maschi della prima con le femmine della seconda) generando una prole esclusivamente maschile, dal momento che tutti gli embrioni femminili muoiono precocemente.

Lo studio mette in luce che lo sviluppo embionale femminile cessa nelle fasi iniziali a causa della non corretta divisione nello zigote dei cromosomi sessuali femminili, dovuta alla grande differenza di materiale genetico non codificante presente nei cromosomi X delle due specie. Infatti, l’eterocromatina del cromosoma X di D. melanogaster contiene circa 5 milioni di coppie di basi, mentre la stessa regione di D. simulans solo 100.000: le proteine adibite al riconoscimento delle regioni non codificanti di DNA, che sono di origine materna (in questo caso, quindi, di un’altra specie), non sono in grado di legarsi ad una massa così cospicua di materiale genetico. La conseguenza di questo mancato riconoscimento è un errore di posizionamento dei cromosomi sessuali nel fuso mitotico e la successiva interruzione delle prime divisioni cellulari.

Negli embrioni maschili, invece, essendo eterogametici (i maschi hanno un cromosoma X e uno Y), il problema non sussiste e lo sviluppo embionale può procedere senza particolari ostacoli.

La divergenza non solo delle sequenze codificanti ma anche di quelle dell’eterocromatina può, dunque, portare alla formazione di barriere di isolamento riproduttivo, impedendo la corretta segregazione dei cromosomi, e ridurre l’ibridazione di due specie al loro ritorno in simpatria.

Andrea Romano


Riferimenti:
Patrick M. Ferree, Daniel A. Barbash, Species-Specific Heterochromatin Prevents Mitotic Chromosome Segregation to Cause Hybrid Lethality in Drosophila, Plos Biology, doi:10.1371/journal.pbio.1000234