Gli effetti dell’evoluzione della placenta sulla selezione sessuale

Una ricerca fornisce una prima evidenza empirica della correlazione tra selezione sessuale ed evoluzione di organi e strategie riproduttivi


La selezione sessuale può essere vista come un caso particolare delle selezione naturale, che favorisce gli individui dotati di alcuni tratti che possono incrementare le chances riproduttive. Il risultato del processo di competizione per la ricerca di un partner è l’insorgenza di una differenziazione, tra i due sessi, di alcuni tratti sia fisici che comportamentali. Esempi celebri di questo fenomeno sono la vistosa coda dei pavoni e il palco dei cervi, caratteristiche tipiche dei maschi di entrambe le specie.

Sono numerose le evidenze che testimoniano l’azione svolta dalla selezione sessuale nel corso dell’evoluzione, ma un tema di ricerca ancora aperto riguarda la relazione tra selezione sessuale ed evoluzione delle strategie riproduttive. L’evoluzione della placenta è particolarmente interessante in questo contesto, perché mostra come l’emergenza di un organo complesso come questo possa fungere da motore per l’evoluzione di nuove modalità di accoppiamento e riproduzione.

Una ricerca appena pubblicata su Nature fornisce un’importante evidenza empirica di questo fenomeno. Gli autori hanno preso in esame l’evoluzione della placenta nei pesci della famiglia dei Poeciliidae, a cui appartengono diverse specie da acquario. Di questa famiglia fanno parte sia specie “lecitotrofiche” che “matrotrofiche”. Nelle prime, la placenta è assente e le femmine accumulano le risorse necessarie agli embrioni in grandi uova già fornite di tutto il nutrimento necessario al loro sviluppo. Nelle seconde, le uova, di dimensioni minori, assorbono il nutrimento direttamente dalla madre attraverso la placenta.  Nelle specie lecitotrofiche, dunque, l’investimento di energie per lo sviluppo embrionale avviene prima delle fecondazione, nelle specie matrotrofiche dopo. 

L’evoluzione della placenta ha posto le basi per l’insorgenza di un conflitto selettivo tra genitore e prole. La selezione, infatti, agisce sulle femmine affinché esse massimizzino il successo riproduttivo ottimizzando l’allocazione delle risorse per lo sviluppo di ogni embrione, mentre la pressione che agisce su  ciascun membro della prole lo spinge a chiedere alla madre un investimento di energia e nutrienti sempre maggiore. Il conflitto si inasprisce nelle specie dotate di placenta perché lo spostamento dell’investimento materno da prima a dopo la fecondazione dà agli embrioni la possibilità di aumentare, durante la gestazione, la richiesta energetica e nutrizionale.

Elaborata nel 1974 da Robert Trivers, la tesi del conflitto genitori-figli ha costituito, in seguito, la base per la formulazione di alcune ipotesi sulla relazione tra strategie riproduttive e selezione sessuale. In particolare, gli autori della ricerca hanno voluto sottoporre a verifica sperimentale l’ipotesi che l’evoluzione della placenta nei Poeciliidae (avvenuta peraltro più volte e indipendentemente in diverse specie) abbia influenzato anche la selezione sessuale. 

Nelle specie prive di placenta, come abbiamo visto, l’investimento di risorse maggiore avviene prima della fecondazione e questo spinge le femmine a scegliere i maschi in modo accurato, premiando, come spesso capita in natura, individui dotati di colori accesi, ornamenti come pinne dorsali allargate, comportamenti di corteggiamento elaborati, correndo però il rischio di accoppiarsi con maschi geneticamente non compatibili. 

Nelle specie placentate questo rischio è ridotto poiché lo spostamento dell’investimento di risorse a dopo la fecondazione causa anche un cambiamento nella modalità di accoppiamento. Le femmine, in questo caso, non scelgono più con chi accoppiarsi in base all’aspetto ma effettuano accoppiamenti multipli con più maschi. Questo cambiamento coincide con uno spostamento dei tempi della selezione sessuale, che si svolge, ora, dopo la fecondazione, quando, nelle uova, iniziano a esprimersi i genomi maschili. I genomi maschili più “efficienti” saranno quelli capaci di produrre embrioni più vitali, su cui potranno essere concentrate le risorse energetiche della madre. 

Se questo è lo scenario, si dovrebbero poter individuare alcune differenze nelle caratteristiche fisiche e nel comportamento dei maschi delle specie prive di placenta rispetto a quelle che ne sono dotate. Per verificare questa ipotesi, gli autori hanno messo a confronto, attraverso un’analisi filogenetica e statistica, 94 specie di  Poeciliidae, studiando diversi caratteri maschili, tra cui le dimensioni del corpo, la lunghezza degli organi genitali, la presenza di colorazioni e l’esibizione di comportamenti di corteggiamento.

I risultati hanno confermato ciò che la teoria prevedeva. I maschi delle specie placentate non esibiscono colorazioni particolarmente brillanti né comportamenti di corteggiamento e nemmeno strutture ornamentali. In compenso, pur avendo dimensioni ridotte, possiedono organi genitali più lunghi, che permettono loro di avvicinare le femmine in modo furtivo, senza venire scelti. Infine in queste specie l’accoppiamento della femmina con più maschi si associa spesso al fenomeno della “superfetazione”, ovvero la presenza di embrioni fecondati in tempi diversi.

Può essere sorprendente constatare quanti cambiamenti può causare l’evoluzione di un organo come la placenta, ma è questo il complesso gioco degli adattamenti e dei controadattamenti, un equilibrio dinamico che durante il corso dell’evoluzione ha contribuito all’emergere di nuovi tratti e nuove strategie.

Antonio Scalari


Riferimenti:
B. J. A. Pollux, R. W. Meredith, M. S. Springer, D. N. Reznick. The evolution of the placenta drives a shift in sexual selection in livebearing fish. Nature, 2014; DOI: 10.1038/nature13451