L’ibridazione può portare all’evoluzione di un nuovo cromosoma sessuale

Uno studio di laboratorio durato oltre 30 anni e condotto utilizzando due specie di piccoli pesci d’acquario aiuta a fare luce sui meccanismi alla base della determinazione del sesso


Un progetto di ricerca durato oltre 30 anni, ha permesso ad alcuni ricercatori della University of Konstanz (Germania) di fare importanti scoperte sui meccanismi di determinazione del sesso nei pesci del genere Xiphophorus. Lo studio è stato pubblicato su Nature Communications.   

Mentre nei mammiferi la determinazione del sesso di un individuo è a carico dei cromosomi X e Y (Pikaia ne ha parlato qui), in altri animali la questione non è così semplice: nel pesce Cynoglossus semilaevis per esempio, nonostante siano presenti cromosomi sessuali, la determinazione del sesso può essere influenzata dall’ambiente (Pikaia ne ha parlato qui). In generale, nei pesci sono presenti diversi meccanismi, cromosomici e non, alla base della determinazione del sesso di un individuo, e le cause di questa variabilità devono ancora essere comprese appieno.

Utilizzando due specie del genere Xiphophorus, pesci d’acqua dolce molto utilizzati come organismi modello per la ricerca sul cancro, i ricercatori hanno testato le conseguenze dell’ibridazione sui meccanismi di determinazione del sesso. In particolare, in questo progetto femmine appartenenti alla specie Xiphophorus maculatus (Platy) sono state ibridate con maschi della specie Xiphophorus helleri (comunemente detti portaspada). I pesci ibridi derivanti dall’incrocio degli individui parentali sono poi stati nuovamente fatti accoppiare con la specie maschile, e ciò è stato ripetuto per circa 30 anni, con la possibilità di studiare ben 100 generazioni di pesci.

Alcune considerazioni: nelle due specie utilizzate, è molto semplice distinguere il sesso di un animale: mentre i maschi della specie utilizzata possiedono una pinna caudale molto allungata (a forma di spada, da qui il nome comune dell’animale), le femmine risultano di forma più tondeggiante e sono prive della pinna caudale caratteristica. Inoltre, i meccanismi genetici alla base della determinazione del sesso sono differenti: i cromosomi sessuali in X. maculatus sono XY ed è il maschio a determinare il sesso della prole, mentre in X. helleri i cromosomi sessuali sono ZW con i maschi che sono il sesso omogametico (ZZ) mentre le femmine il sesso eterogametico (ZW). Dunque in questo caso è la femmina a determinare il sesso della prole.

Mentre i cromosomi sessuali degli individui della prima generazione erano ben chiari e definiti, altrettanto non si può dire di quelli dei figli ibridi. I ricercatori hanno osservato che, dagli incroci portati avanti per oltre 100 generazioni, parte del cromosoma X sarebbe stato traslocato in uno degli autosomi dei pesci ibridi (fenomeno noto come introgressione), e in seguito ciò avrebbe portato all’evoluzione di un cromosoma sessuale (W) completamente nuovo, come evidenziato da analisi effettuate sull’intero genoma. Questo esperimento di ibridazione effettuato in laboratorio, avrebbe mimato ciò che sarebbe successo anche in natura, portando all’origine di due specie dello stesso genere Xiphophorus, ovvero X. clemenciae e X. monticolus.

Sperimentalmente, lo studio dimostrerebbe che i fenomeni di ibridazione, peraltro molto comuni anche in natura tra queste specie di pesci, potrebbero portare alla rapida evoluzione di nuovi cromosomi sessuali, con notevoli effetti anche sulla storia evolutiva di tali organismi.


Riferimento:
Paolo Franchini, Julia C. Jones, Peiwen Xiong, Susanne Kneitz, Zachariah Gompert, Wesley C. Warren, Ronald B. Walter, Axel Meyer, Manfred Schartl. Long-term experimental hybridisation results in the evolution of a new sex chromosome in swordtail fishNature Communications, 2018; 9 (1) DOI: 10.1038/s41467-018-07648-2


Immagine da Wikimedia Commons