Quando le balene persero i denti

I misticeti, il sottordine di cetacei che comprende balene e balenottere, si differenziano dai loro stretti parenti odontoceti, in quanto presentano dimensioni corporee molto superiori e per il fatto di aver perduto i denti e acquisito i fanoni. Il passaggio da una dieta a base di pesci e cefalopodi, come quella degli odontoceti, ad una in cui predomina lo zooplancton


I misticeti, il sottordine di cetacei che comprende balene e balenottere, si differenziano dai loro stretti parenti odontoceti, in quanto presentano dimensioni corporee molto superiori e per il fatto di aver perduto i denti e acquisito i fanoni. Il passaggio da una dieta a base di pesci e cefalopodi, come quella degli odontoceti, ad una in cui predomina lo zooplancton avrebbe favorito lo sviluppo di queste strutture cheratinose, uniche tra i mammiferi. Ma quando le balene persero i denti ed ebbe inizio il percorso evolutivo per l’acquisizione dei fanoni? E quali furono i cambiamenti a livello genetico che permisero questa transizione?

I dati paleontologici suggeriscono che l’antenato comune a tutti i misticeti, il primo cetaceo privo di denti, comparve probabilmente intorno a 25 milioni di anni fa. A queste informazioni basate sui record fossili non si affiancavano, almeno fino ad ora, dati di carattere molecolare. O meglio, alcuni studi avevano dimostrato che alcuni geni coinvolti nella formazione dei denti erano presenti in forma disattivata nel genoma dei misticeti, ma che questa disabilitazione era avvenuta in tempi successivi a quella dei primi ritrovamenti fossili di balena. La perdita di questi geni è stata dunque importante per lo sviluppo delle caratteristiche degli odierni cetacei, ma non fu il primo evento del processo evolutivo che ha coinvolto questo gruppo di animali.

La rivista Proceedings of the Royal Society B pubblica in questi giorni un interessante studio di genomica comparata che sembra aver individuato il gene che fu coinvolto per primo nella transizione tra denti e fanoni. Secondo un gruppo di ricercatori della University of California si tratterebbe del gene MMP20, fondamentale per la formazione dello smalto. Nei genomi di tutte le specie di misticeti analizzate, questo gene risulta inattivato a causa dell’inserimento all’interno della sequenza codificante di un trasposone, un elemento di DNA mobile. Questo processo di pseudogenizzaizone (così viene chiamato l’inserimento di un trasposone all’interno di un gene funzionante) sarebbe avvenuto proprio intorno a 25 milioni di anni fa, il momento della separazione tra misticeti e odontoceti. Un piccolo evento genetico che ha innescato un processo evolutivo il cui risultato sono i misticeti, i più grandi animali che al giorno d’oggi vivono sulla terra.

Un’ulteriore prova che il gene MMP20 sia coinvolto direttamente nei processi di perdita dei denti è che anche la cogia di De Blainville (Kogia breviceps), un piccolo odontoceto con denti privi di smalto strettamente imparentato ai capodogli, e perfino il bradipo di Hoffman (Choloepus hoffmanni), un mammifero anch’esso privo di smalto, presentato la medesima pseugenizzazione di questo gene.

Rimane da capire, concludono i ricercatori, se l’inserzione del trasposone nel gene MMP20 sia stata favorita dalla selezione naturale proprio per le caratteristiche che conferiva ai denti oppure se fu semplicemente la conseguenza di un processo di evoluzione neutrale.

Andrea Romano


Riferimenti:
R. W. Meredith, J. Gatesy, J. Cheng, M. S. Springer. Pseudogenization of the tooth gene enamelysin (MMP20) in the common ancestor of extant baleen whales. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 2010; DOI: 10.1098/rspb.2010.1280