Perché la riproduzione sessuale è così diffusa tra gli eucarioti?

È noto come, sul lungo periodo, nelle specie che usano il sesso per riprodursi, la ricombinazione del patrimonio genetico dei genitori permette alla specie di evolvere adattandosi all’ambiente circostante. Uno studio rivela come, nella resistenza alle infezioni parassitarie, la riproduzione sessuale porti benefici anche solo tra una generazione e l’altra

La riproduzione asessuata, in cui ciascun individuo di una specie si auto-clona per generare la propria progenie, è meno impegnativa in termini di tempo e risorse energetiche rispetto alla riproduzione sessuale.

In numerosi gruppi di specie che si riproducono sessualmente si sono evoluti caratteri sessuali secondari da ostentare e rituali di competizione intraspecifica, come le danze degli uccelli del paradiso o le lotte tra cervi, per trovare un partner e corteggiarlo. Inoltre, non tutti gli individui possono produrre la propria progenie (solo le femmine) e questo abbassa il tasso di crescita della popolazione. Infine, il rimescolamento del DNA può distruggere dei raggruppamenti genetici preesistenti, potenzialmente utili all’adattamento.

Infine, il genitore che si riproduce sessualmente fornisce metà del patrimonio genetico, al contrario di quanto avviene per le specie asessuali in cui ciascun genitore trasmette il 100% del proprio genoma. Considerati questi evidenti costi, l’origine e il mantenimento della riproduzione sessuale sono sempre stati al centro del dibattito tra biologi evoluzionisti.

Cosa dunque ha favorito in diversi organismi una modalità riproduttiva più costosa e svantaggiosa? Una possibilità presa in considerazione da diversi autori riguarda la resistenza ai parassiti. Sono stati infatti condotti diversi studi che valutavano la resistenza delle specie ai loro parassiti in funzione della loro modalità riproduttiva (sessuale o asessuata), con l’obiettivo di dimostrare che la prole generata tramite il sesso è più resistente alle infezioni. Si tratta di una teoria complicata da verificare, dato che la maggior parte delle specie adotta esclusivamente una delle due modalità di riproduzione e non è semplice mettere a confronto risultati ottenuti su specie diverse (con parassiti diversi).

Un approccio alternativo utilizza invece le specie che possono riprodursi in entrambi i modi, confrontando la resistenza ai parassiti delle progenie generate in modo sessuale e asessuale. Un gruppo di ricerca dell’Università scozzese di Stirling ha applicato questo metodo a un organismo animale con riproduzione sessuale facoltativa, il crostaceo Daphnia magna, confrontando la suscettibilità al parassita Pasteuria ramosa nelle discendenze generate in modalità sessuale e asessuata.

Nelle popolazioni in natura, le uova di Daphnia prodotte per via sessuale si schiudono in primavera; gli adulti che si sviluppano si riproducono asessualmente. Il crostaceo si riproduce poi per via sessuale quando la densità di popolazione è al massimo, dopodiché torna alla riproduzione asessuale. P. ramosa è un parassita batterico molto virulento, portatore di sterilità, capace di evolvere rapidamente; l’entità e il successo dell’infezione dipendono dall’esatta combinazione dei genotipi di parassita e ospite.

Per l’indagine, pubblicata sulla rivista Proceedings of the Royal Society B, sono stati raccolti esemplari di Daphnia in natura, negli Scottish Borders, e le loro progenie derivanti da riproduzione sessuale e asessuale sono state esposte a popolazioni di P. ramosa in condizioni di laboratorio. Misurando la percentuale di individui infetti nelle due discendenze e la densità delle spore trasmesse per ogni ospite infetto, è stato scoperto che gli individui generati per via sessuale erano oltre due volte più resistenti all’infezione rispetto alle loro controparti.

I risultati dello studio, dunque, confermano in maniera speriamentale che il sesso può essersi evoluto proprio come strategia di difesa contro le infezioni parassitarie; laddove il bilancio tra benefici e costi della riproduzione sessuale, per quanto questi ultimi siano elevati, pende  a favore dei primi, questa modalità riproduttiva si è diffusa, divenendo molto comune  fra gli organismi eucarioti. 


Fonte:
Stuart K. J. R. Auld, Shona K. Tinkler, Matthew C. Tinsley, Sex as a strategy against rapidly evolving parasites, Proceedings of the Royal Society B (2016), doi: 10.1098/rspb.2016.2226

Immagine di NTNU, Faculty of Natural Sciences and Technology, CC BY 2.0