Sesso & Cocktail

Il sesso è considerato da tempo il problema principe della biologia evolutiva. Il motivo è  principalmente legato al suo significato funzionale, la sua “utilità”, non ancora determinata. Recentemente la teoria della “mixabilità” ha proposto che teoricamente il sesso potrebbe favorire la selezione di alleli (varianti di geni) che si comportano piuttosto bene anche in contesti genetici differenti:  una selezione a

Il sesso è considerato da tempo il problema principe della biologia evolutiva. Il motivo è  principalmente legato al suo significato funzionale, la sua “utilità”, non ancora determinata. Recentemente la teoria della “mixabilità” ha proposto che teoricamente il sesso potrebbe favorire la selezione di alleli (varianti di geni) che si comportano piuttosto bene anche in contesti genetici differenti:  una selezione a favore della versatilità degli alleli shakerati!

In un articolo recentemente pubblicato su PNAS, biologi, ingegneri (nientemeno!) e matematici hanno unito i loro sforzi per cercare di capire quanto valore effettivo abbia quest’idea che lega il sesso ai cocktail! Normalmente, l’assunzione secondo la quale diversi geni forniscono contributi separati al successo evolutivo (o fitness) di un organismo viene fatta a priori. Dalla ricerca, è emerso che effetti genetici distinti sulla fitness emergono a posteriori dall’interazione tra sesso e selezione naturale.  L’esistenza di questi effetti è un’importante conseguenza proprio del sesso. Le implicazioni di questo concetto si inseriscono nel dibattito fondamentale alla base della teoria evoluzionistica.

Darwin, quando sosteneva che l’evoluzione dovesse agire per piccoli passaggi cumulativi, proponeva che la selezione naturale agisse su un range di variazione continua. Ricordiamo che, non appena subentrò la genetica, emerse un apparente contrasto tra gli elementi discreti che caratterizzano l’ereditarietà dei caratteri (i geni) e la modalità continua di ereditarietà proposta da Darwin. Discreto o continuo? Questa contraddizione si risolse assumendo che differenti geni potessero avere modesti contributi, separati ma in grado di agire su uno stesso carattere quantitativo: in questo modo il tratto varia in modo continuo nella popolazione.

L’assunzione dell’esistenza di questi effetti differenti è una pietra miliare della sintesi evoluzionistica moderna. Tuttavia, la riconciliazione tra evoluzione e genetica, in realtà, si basa tutta sul sesso. Solo se l’interazione di tutte le varianti genetiche insieme determina la fitness, allora piccoli cambiamenti genetici possono avere effetti profondi su un intero organismo.

Sesso e selezione naturale sono stati spesso considerati come due passaggi distinti e consequenziali: prima di tutto, la selezione è stata formalizzata in termini di aumento della fitness media della popolazione e solo in un secondo momento il sesso è stato considerato come un adattamento che faciliterebbe questo aumento. Da qui il problema: il sesso come barman a volte combina disastri! Come in un cocktail di gusti poco affini, la rottura di combinazioni genetiche favorevoli può essere “sbagliata”!

I modelli realizzati nell’articolo, tuttavia, rivelano che quando sesso e selezione naturale interagiscono sono particolarmente efficienti nell’aumentare la “mixabilità”. Inoltre, la rottura di queste combinazioni favorevoli è parte del meccanismo di creazione di un nuovo equilibrio ed è quindi a sua volta necessario per la generazione di questa capacità dei geni di shakerarsi tra loro. Se il sesso è  così legato ai geni, forse occorrerebbe ripensarne l’origine.

E’ infatti comune immaginare l’evoluzione come un processo inizialmente asessuale che ad un certo punto è diventato sessuale. Tuttavia, è possibile che il sesso sia esistito come un primitivo shaker,  precedente all’avvento dei geni come noi oggi li conosciamo. Così, proprio l’interazione tra sesso e selezione naturale avrebbe giocato un ruolo fondamentale nella formazione dell’architettura genetica. Se volete sbizzarrirvi con le formule, vi invito a dare un’occhiata all’articolo.

Il sesso è anche matematica! Non per niente, nelle equazioni shakerare è la norma, anzi una necessità!

Ilaria Panzeri


Riferimenti:
Adi Livnat, Christos Papadimitriou, Nicholas Pippenger and Marcus W. Feldman. Sex, mixability, and modularity. PNAS, 107(4): 1452-1457, 2010.