Trascrittomi conservati alla base della monogamia tra i vertebrati

Perché alcune specie di animali formano coppie stabili e altri no? Secondo un nuovo studio che ha esaminato 10 specie di vertebrati, gli stessi meccanismi molecolari di regolazione genica si ritrovano in specie filogeneticamente molto distanti, indicando quindi un processi di convergenza evolutiva


I biologi definiscono la monogamia (Pikaia ne ha parlato qui) negli animali come un legame di coppia con un partner per almeno una stagione riproduttiva, condividendo almeno parte delle cure parentali e la difesa della prole contro predatori e altri pericoli. I ricercatori considerano monogami anche gli animali che si accoppiano occasionalmente con un altro partner al di fuori della coppia (in questo caso, si parla di monogamia sociale). Questa modalità riproduttiva si è evoluta ripetutamente nel regno animale, ma non è chiaro finora se in questi processi paralleli siano stati coinvolti gli stessi geni.

Un nuovo studio, pubblicato su PNAS e condotto da ricercatori dell’Università del Texas di Austin, ha ripercorso 450 milioni di anni di evoluzione dei sistemi socio-sessuali nei vertebrati, fino all’antenato comune di tutte le specie utilizzate nella ricerca. Studi precedenti avevano esaminato le differenze genetiche legate alle transizioni evolutive di questo tratto, ma in genere si sono concentrati su animali separati ‘solo’ da decine di milioni di anni di evoluzione, quindi appartenenti allo stesso gruppo di vertebrati, in contrapposizione alle centinaia di milioni di anni esaminati in questo studio.

I ricercatori hanno studiato i trascrittomi neurali di maschi riproduttivi in 5 coppie di specie formate da una monogama e una non monogama strettamente imparentate, appartenenti ai principali di gruppi di vertebrati, dai pesci ai mammiferi. In particolare, le specie utilizzate sono: ‘topi’ del genere Peromyscus, arvicole Microtus, uccelli canori (generi Anthus e Prunella), rane dendrobati (generi Ranitomeya e Oophaga) e pesci ciclici Xenotilapia. Queste cinque coppie di specie (10 specie in totale) rappresentano cinque episodi di evoluzione indipendente della monogamia nei vertebrati, come quando le arvicole (Microtus pennsylvanicus) non monogame e i loro parenti stretti le arvicole di prateria (Microtus ochrogaster) monogame si separarono in due specie distinte.

I ricercatori hanno poi confrontato l’espressione genica nei cervelli dei maschi sessualmente maturi (3 individui per ciascuna specie) di tutte le 10 specie per determinare quali cambiamenti si sono verificati in ciascuna delle transizioni evolutive tra specie strettamente imparentate. Nonostante la complessità della monogamia come comportamento, lo studio mostra che gli stessi cambiamenti nell’espressione genica si sono verificati ogni volta in gruppi diversi. In particolare, lo studio ha identificato ben 24 geni la cui regolazione sembra essere condivisa tra tutte le specie monogame piuttosto che con quelle strettamente imparentate ma che hanno un sistema socio-sessuale diverso. Sembra quindi esserci, concludono i ricercatori, un meccanismo di trascrizione ‘universale’ che ha favorito l’origine e il mantenimento della monogamia nei vertebrati.


Riferimento:
Rebecca L. Young, Michael H. Ferkin, Nina F. Ockendon-Powell, Veronica N. Orr, Steven M. Phelps, Ákos Pogány, Corinne L. Richards-Zawacki, Kyle Summers, Tamás Székely, Brian C. Trainor, Araxi O. Urrutia, Gergely Zachar, Lauren A. O’Connell, Hans A. Hofmann. Conserved transcriptomic profiles underpin monogamy across vertebrates. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2019; 201813775 DOI: 10.1073/pnas.1813775116

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