Isolamento riproduttivo e geni egoisti

I membri di un gruppo di geni chiamati elementi di azionamento meiotico, sarebbero alla base dell’isolamento riproduttivo nella maggior parte dei casi ma, sorprendentemente, in alcune circostanze potrebbero invece ostacolarlo, favorendo il flusso genico tra popolazioni distinte


Un team di ricerca statunitense ha pubblicato sulla rivista eLife i risultati di uno studio che svela un comportamento “ambiguo” di un gruppo di geni, chiamati elementi di attivazione meiotica (meiotic drive element), nel corso della speciazione. Questi elementi potrebbero sia accumulare mutazioni sui cromosomi sessuali causando sterilità in ibridi tra specie differenti e quindi favorendo l’isolamento riproduttivo, sia, in pochi casi, favorire il flusso genico tra popolazioni differenti limitandone la divergenza.

Gli elementi di azionamento meiotico sono varianti genetiche che manipolano “egoisticamente” la produzione di gameti in quando aumentano il loro tasso di trasmissione, spesso a scapito del resto del genoma e dell’individuo che li trasporta. Questi elementi rappresentano un’eccezione alle regole classiche della genetica mendeliana, che vuole che la coppia di alleli di un gene sia trasmessa in egual misura alle generazioni successive. Osservato che, durante la speciazione, i cromosomi sessuali accumulano differenze interspecifiche più velocemente rispetto al resto del genoma, tra i genetisti si teorizza che i cromosomi sessuali siano più suscettibili a ricorrenti inserzioni di questi elementi di azionamento meiotico. Questi geni avrebbero quindi un ruolo di primaria importanza nel determinare l’isolamento riproduttivo alla base di ogni evento di speciazione.

Per studiare il ruolo dell’azionamento meiotico durante la speciazione, gli autori dello studio hanno confrontato le mappature genomiche di due specie di moscerino della frutta, Drosophila mauritiana e D. simulans, e dei rispettivi ibridi. Le generazioni ibride di questi moscerini, infatti, danno sempre luogo a maschi sterili e femmine fertili, suggerendo una possibile introgressione di elementi mutevoli sul cromosoma X.

Studiando alcuni polimorfismi a singolo nucleotide, gli autori hanno individuato in geni ascrivibili agli elementi di azionamento meiotico la causa della fertilità negli ibridi maschi, ma, allo stesso tempo, hanno rilevato tracce di un flusso genico relativamente recente tra le due specie. In quest’ultimo caso, il flusso tra le due specie di alcuni particolari elementi di attivazione meiotica, legati al controllo della sex ratio (ovvero il rapporto tra sessi nella popolazione) nella stagione invernale, avrebbe lavorato riducendo le differenza locali.

In altre parole, gli stessi elementi dello stesso gruppo di geni che sembrano essere alla base genetica della incompatibilità tra specie distinte, potrebbero ridurre le differenza tra popolazioni non ancora troppo diverse. Almeno in Drosophila.


Riferimenti
Colin D Meiklejohn, Daven C Presgraves, et al. Gene flow mediates the role of sex chromosome meiotic drive during complex speciation. eLife, 2018; 7

Immagine: Aeshna affinis, Southern Migrant Hawker, Südliche Mosaikjungfer, Zuidelijke Glazenmaker Copula Author: Robert Geerts CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons