Fare sesso per adattarsi più rapidamente

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Un gruppo di ricercatori fornisce le prime evidenze molecolari sull’utilità del sesso: adattamento più veloce e selezione più efficace


Analizzando le mutazioni originatesi in un migliaio di generazioni di linee sessuate e asessuate di lievito, un gruppo di ricercatori dell’Università di Harvard ha identificato lo specifico meccanismo a livello genomico che permette al sesso di velocizzare l’adattamento.

Esistono molti buoni motivi per fare sesso. Quello che invece forse non sappiamo è che ne esistono anche altrettanti per non farlo. Può sembrare apparentemente assurdo, ma i costi associati al sesso sono molteplici: dalla trasmissione alle future generazioni della metà del proprio patrimonio genetico (e non della totalità dei propri geni) fino ad arrivare alla difficoltà e agli sforzi di trovare/conquistare/tener d’occhio un partner, passando per la trasmissione di patogeni.

Nonostante ciò, il sesso continua a esercitare il suo fascino e ad essere sorprendentemente diffuso come modalità riproduttiva. Le spiegazioni evolutive sull’utilità del sesso vanno dalla coevoluzione antagonistica con i parassiti, al cui breve tempo generazionale possiamo contrapporre l’efficacia della ricombinazione nel generare nuova variabilità, alla possibilità che buone mutazioni saltino a bordo dello stesso organismo invece di competere tra loro su individui differenti. Analoga a quest’ultima, vi è anche la possibilità di ripulire il genoma della popolazione dalle mutazioni deleterie, accumulandole in organismi che, sacrificati sull’altare della selezione, eviteranno di costringere ogni generazione a portarsi dietro un pesante fardello evolutivo.

Tutte le teorie più accreditate per spiegare l’utilità del sesso, indipendentemente da come le si vuole vedere, si basano sull’idea che il sesso possa in un certo senso promuovere e velocizzare il processo di adattamento degli organismi. Questa ipotesi ha trovato diverse conferme sperimentali fenotipiche nell’ultimo decennio, ma mai nessuno ha approfondito quali sono gli eventi a livello genomico alla base di questo effetto.

Il gruppo di ricerca guidato da Michael M. Desai, nell’articolo pubblicato su Nature, ha recentemente fornito le prime evidenze in grado di chiarire questi aspetti “nascosti” del sesso, analizzando le dinamiche di adattamento questa volta proprio a livello delle sequenze di DNA. Questi ricercatori hanno mantenuto linee sessuate e asessuate del lievito, Saccharomyces cerevisiae, per circa 1000 generazioni sotto le stesse pressioni selettive, sequenziandone il genoma ogni 90 generazioni.

Nonostante le mutazioni, sia sinonime che non-sinonime, si originassero nelle diverse popolazioni con simile frequenza, nelle linee asessuate ne venivano fissate la maggior parte e di entrambe le categorie, mentre in quelle sessuate se ne fissava solo una parte di quelle non-sinonime, quelle benefiche. Nelle popolazioni asessuate di lievito, gruppi di mutazioni inizialmente favoriti sono poi stati osservati declinare fino ad estinguersi, pur avendo al loro interno delle mutazioni positive. Questo avviene perché in queste linee si instaura una competizione tra gruppi di mutazioni complessivamente favorevoli, ma non così nettamente da emergere sugli altri per via del carico di mutazioni deleterie che si portano dietro. Questo fenomeno chiamato interferenza clonale risulta quindi in un vero e proprio freno nel processo di adattamento. Al contrario, grazie al sesso e alla ricombinazione genica, aumenta esponenzialmente la probabilità di raggruppare in un unico genoma quante più mutazioni benefiche possibili e separare quelle deleterie dai background vantaggiosi.

In conclusione, il sesso sembra velocizzare l’adattamento sia aiutando la selezione naturale a scegliere più efficacemente tra mutazioni positive e negative che evitando la possibilità che alcune di quelle benefiche si estinguano per colpa della competizione. Insomma, anche in termini evolutivi, il suggerimento resta “fare l’amore, non fare la guerra (nemmeno tra mutazioni)”.


Riferimenti:
Michael J. McDonald, Daniel P. Rice, Michael M. Desai. Sex speeds adaptation by altering the dynamics of molecular evolution. Nature, 2016. doi:10.1038/nature17143.

Imagine: [Public domain], via Wikimedia Commons