Perché i moscerini della frutta hanno spermatozoi giganti?

Uno studio pubblicato sulla rivista Nature spiega come l’azione della selezione naturale determina una riduzione nel numero di spermatozoi in alcune specie di Drosophila, a cui tuttavia corrisponde un aumento dimensionale, contrariamente a quanto succede comunemente nel regno animale

Solitamente, negli animali gli spermatozoi sono molto più piccoli delle cellule uovo, in quanto la selezione naturale tende a favorire i maschi che sono in grado di produrne il maggior numero; infatti, un elevato numero di spermatozoi aumenta le probabilità di fecondazione da parte del singolo individuo, specialmente nei casi in cui una femmina si accoppia con più maschi. Un’eccezione notevole a questa regola è costituita da alcuni moscerini della frutta, e il record è detenuto dalla specie Drosophila bifurca i cui maschi, pur essendo lunghi solo pochi millimetri, generano spermatozoi che possono raggiungere la clamorosa lunghezza di sei centimetri, e che essendo circa 20 volte più lunghi dell’organismo ospite vengono trasferiti alla femmina sotto forma di gomitoli strettamente avviluppati. Tali dimensioni sembrerebbero controproducenti, poiché vanno a discapito della quantità prodotta e quindi nella competizione che si innesca tra gli spermatozoi di maschi diversi, colui che ne produce di meno risulta sfavorito.

In un articolo recentemente pubblicato su Nature vengono finalmente illustrati i meccanismi selettivi che hanno portato e portano a favorire queste ragguardevoli dimensioni. Grazie a studi genetici quantitativi comparati effettuati sui tratti sessuali di varie specie di Drosophila, i ricercatori sono stati in grado di individuare i meccanismi con cui lo sperma viene assorbito, conservato e utilizzato da parte dei moscerini femmine, e come tali meccanismi influenzino il processo di selezione sulle dimensioni degli spermatozoi.

Dato che le grandi dimensioni degli spermatozoi pongono dei limiti sul numero che ogni maschio può produrne per poi trasferirli durante l’atto sessuale, per garantire che le proprie uova vengano fecondate la femmina di Drosophila deve accoppiarsi più spesso; è qui che entrano in gioco la competizione e la selezione. “Per esempio, è stato osservato che spermatozoi più lunghi sono in grado di ostacolare più efficacemente gli altri all’interno dell’apparato riproduttivo femminile, e questo dà loro un vantaggio nella corsa alla fecondazione” spiega Stefan Lüpold, biologo evoluzionista dell’Università di Zurigo e primo autore dello studio.

Vi sono poi altri fattori che influenzano indirettamente la lunghezza degli spermatozoi e che riguardano le preferenze assegnate dai moscerini femmina prima dell’accoppiamento e che solitamente ricadono sui maschi più grossi e sani. Questi ultimi hanno la possibilità di investire più energie e risorse nella produzione di sperma e pertanto sono in grado di approfittare di numerose occasioni per accoppiarsi; i moscerini più piccoli, invece, non hanno questa possibilità e generalmente esauriscono rapidamente la propria riserva di spermatozoi. In questo modo, il carattere relativo agli spermatozoi giganti riesce a diffondersi con successo tra le popolazioni di Drosophila anche se, nell’arco della vita di un singolo individuo maschio, non ne vengono prodotti più di qualche centinaio.

In definitiva, benché il caso della Drosophila appaia strano per la sua unicità, di fatto è anch’esso spiegato dalla selezione naturale, che resta dunque il fattore determinante per discriminare quali sono i caratteri destinati a diffondersi tra generazioni. Queste conclusioni suggeriscono che i meccanismi alla base della selezione sessuale animale vadano ripensati in un’ottica più ampia, per esempio cogliendo le analogie con quei fattori che portano allo sviluppo di caratteri sessuali secondari considerati vantaggiosi nella specie, come le corna o gli ornamenti.


Riferimenti:
Stefan Lüpold, Mollie K. Manier, Nalini Puniamoorthy, Christopher Schoff, William T. Starmer, Shannon H. Buckley Lüpold, John M. Belote, Scott Pitnick. How sexual selection can drive the evolution of costly sperm ornamentation. Nature, 2016; 533 (7604): 535 DOI: 10.1038/nature18005

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