Un gene per due specie

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Differenti livelli di espressione di un solo gene possono determinare tanto i diversi adattamenti di due specie ai rispettivi ambienti, quanto un’efficace barriera prezigotica in grado di mantenerle riproduttivamente isolate

Un articolo, pubblicato sulla rivista Science, ha mostrato come le mutazioni a carico di un solo gene possano separare sia ecologicamente che riproduttivamente due popolazioni animali. L’articolo esamina le specie Drosophila serrata e D. birchii, tipiche dell’Australia e distribuite su areali parzialmente sovrapposti ma caratterizzati da clima diversi: più secco per la prima, più umido per la seconda. 
Gli autori della ricerca hanno potuto constatare nei loro esperimenti che D. birchii ha una resistenza alla mancanza d’acqua molto inferiore rispetto a D.serrata; probabile motivo per cui la diffusione della prima specie è limitata ad aree dal clima umido. I ricercatori hanno quindi ipotizzato che la diversa resistenza alla perdita d’acqua corporea delle due specie potesse essere la conseguenza della diversa concentrazione, nella loro cuticola, di un particolare gruppo di componenti chimici chiamati idrocarburi cuticolari (CHC); ipotesi che risulta particolarmente intrigante, dal momento che altri composti appartenenti a questo stesso gruppo sono già noti per la loro funzione di feromoni. Differenti concentrazioni di CHC potrebbero dare alle due specie di drosofile resistenze diverse alla disidratazione e funzionare anche come segnale d’attrazione sessuale? Se così fosse loro diversa concentrazione degli idrocarburi della cuticola potrebbe essere un adattamento alle condizioni ambientali locali che inoltre impedisce alle due popolazioni di incrociarsi nelle aree di sovrapposizione dei loro areali. 
Per testare la loro ipotesi gli autori hanno ricostruito il percorso metabolico che porta alle differenti concentrazioni di CHC nelle due specie, stabilendo che le differenze chimiche osservate possono essere fatte risalire alle mutazioni di un solo gene. Gli autori hanno quindi provato a produrre esemplari maschi di D.serrata, manipolati geneticamente per esprimere livelli di CHC simili a quelli di D. birchii. Gli individui manipolati sono risultati sia più sensibili alla disidratazione che meno attraenti per le femmine della loro specie di quelli non manipolati, ma tornano ad essere considerati attraenti se “profumati” artificialmente con la concentrazione di CHC tipica degli esemplari selvatici. La stessa profumazione artificiale non è tuttavia in grado di indurre le femmine di D.serrata ad accoppiarsi con maschi di D. birchii, dato che i maschi di quest’ultima specie non sono in grado di compiere il corretto rituale di corteggiamento.
Sulla base dei dati raccolti, gli autori ipotizzano che le mutazioni del gene responsabile della concentrazione di CHC, avvenute nell’antenato comune delle due specie, siano state sufficienti a confinare gli appartenenti alla specie D. birchii all’interno di aree più umide. E che queste stesse mutazioni abbiano prodotto una prima barriera alla possibilità di incrocio tra le due popolazioni, rendendo riproduttivamente meno attraenti i loro portatori. Barriera che è divenuta completa in seguito con lo sviluppo di rituali di corteggiamento differenti da parte delle due specie.
Daniele Paulis
Riferimenti: 
Chung et al. A Single Gene Affects Both Ecological Divergence and Mate Choice in Drosophila. Science