Sviluppo e selezione sessuale nella speciazione dei coleotteri

Durante lo sviluppo embrionale le risorse da cui attingere il “materiale grezzo” per la formazione dei diversi distretti corporei sono spesso limitate: per questo motivo, nei processi di crescita e differenziamento le diverse strutture dell’organismo possono talvolta entrare in competizione. In questi casi avviene un trade-off, un compromesso, ma l’entità delle risorse investite in una struttura piuttosto che in un’altra

Durante lo sviluppo embrionale le risorse da cui attingere il “materiale grezzo” per la formazione dei diversi distretti corporei sono spesso limitate: per questo motivo, nei processi di crescita e differenziamento le diverse strutture dell’organismo possono talvolta entrare in competizione. In questi casi avviene un trade-off, un compromesso, ma l’entità delle risorse investite in una struttura piuttosto che in un’altra potrebbe, a lungo termine, influenzare le traiettorie evolutive. Questo potrebbe essere particolarmente vero soprattutto quando i caratteri interessati sono coinvolti nella riproduzione in modo diretto o indiretto.

In un recente studio, pubblicato sulla rivista Evolution, un gruppo di ricercatori della Indiana University ha indagato in che modo la differente allocazione di risorse durante lo sviluppo tra caratteri sessuali primari e secondari è in grado di creare variabilità e divergenza tra popolazioni allopatriche della stessa specie e tra specie diverse del medesimo genere. In questo caso lo studio è stato condotto tra popolazioni di coleottero cornuto Onthophagus taurus e tra 10 specie differenti di quello stesso genere. La ricerca ha preso in considerazione due tratti tra cui esiste un marcato trade-off durante lo sviluppo: la taglia delle corna, un classico carattere sessuale secondario, mediante cui i diversi maschi combattono per l’accesso alle femmine, e la dimensione dell’apparato riproduttore, la struttura che è coinvolta direttamente nell’accoppiamento. Studi precedenti hanno infatti dimostrato come vi sia una stretta correlazione negativa tra questi due caratteri: in altre parole, all’aumentare delle dimensioni delle corna si verifica una riduzione della taglia delle gonadi e viceversa.

Nella ricerca viene mostrato come vi sia una grande variabilità nella dimensione delle corna e dell’apparato riproduttore tra popolazioni diverse, provenienti dall’Italia, dagli USA e dagli estremi opposti dell’Australia, e come questi valori siano piuttosto costanti all’interno di ciascuna popolazione. In ogni contesto naturale esiste infatti un compromesso ottimale tra questi due caratteri in base alle condizioni ecologiche vigenti, al numero dei predatori ma soprattutto a quello dei competitori per l’accoppiamento: in questo modo si spiegherebbe il diverso investimento nelle due strutture e quindi la divergenza osservata. 

Bisogna sottolineare anche che queste differenze significative si sono stabilite in meno di 50 anni, in quanto precedentemente questa specie era conosciuta e descritta solo in Italia. Differenze così marcate in strutture così importanti, accumulatesi in un così breve intervallo di tempo, suggeriscono la possibilità che questo trade-off possa essere alla base di numerosi eventi di speciazione, ipotesi accreditata dall’analisi tra le 10 specie diverse.

Anche in questo caso infatti si manifesta una grande differenza nelle dimensioni relative di caratteri sessuali primari e secondari: essendo la taglia delle gonadi un sottoprodotto di quella delle corna, i ricercatori ipotizzano che la selezione sessuale verso questo carattere abbia guidato la modificazione degli apparati riproduttori. Considerando l’importanza della morfologia degli organi copulatori nei meccanismi di isolamento riproduttivo (meccanismi chiave-serratura), concludono i ricercatori, non è difficile pensare alla possibilità che l’evoluzione di un carattere sessuale secondario, attraverso la la modificazione degli apparati riproduttori, possa aver promosso la speciazione all’interno di questo genere.

Ricapitolando: per la formazione delle corna (carattere sessuale secondario) e degli organi riproduttori (carattere sessuale primario) sono investibili risore limitate durante lo sviluppo ed esiste dunque un trade-off tra queste strutture; in ogni contesto ambientale la selezione favorisce determinate dimensioni relative delle due strutture, dimensioni che rimangono relativamente costanti all’interno di ciascuna popolazione ma che variano molto tra popolazioni diverse; la selezione in favore di una dimensione delle corna (selezione sessuale) condiziona la struttura degli organi copulatori, fondamentali per l’isolamento riproduttivo tra specie e può dunque favorire la speciazione.

L’ipotesi è senza dubbio interessante e suggestiva, andrà tuttavia validata da futuri studi.

Andrea Romano


Riferimenti:
Harald F. Parzer and Armin P. Moczek. Rapid Antagonistic Coevolution Between Primary And Secondary Sexual Characters In Horned Beetles. Evolution, 2008; DOI: 10.1111/j.1558-5646.2008.00448.x