Un supergene per tavolozza

I supergeni sono un insieme di geni raggruppati che vengono così co-regolati. Fin qui niente di strano. Questo però implica che essi vengano anche co-segregati, il che può avere un significato notevole… evolutivamente parlando! Esistono infatti supergeni polimorfici in cui una specifica combinazione di tratti viene mantenuta all’interno di una popolazione. In natura gli esempi sono diversi: dalle forme dei


I supergeni sono un insieme di geni raggruppati che vengono così co-regolati. Fin qui niente di strano. Questo però implica che essi vengano anche co-segregati, il che può avere un significato notevole… evolutivamente parlando! Esistono infatti supergeni polimorfici in cui una specifica combinazione di tratti viene mantenuta all’interno di una popolazione. In natura gli esempi sono diversi: dalle forme dei fiori e delle code di serpente al mimetismo degli insetti. Un caso tipico è quello delle farfalle dei generi Papilio ed  Heliconius, rese famose dagli studi di Sean B. Carroll.

Qui un solo locus del supergene controlla le differenze nell’aspetto delle ali e nella loro forma, nel colore del corpo e forse persino nel comportamento. Queste caratteristiche sono peculiari di specifiche specie, con dei confini ben netti e senza sovrapposizioni di caratteri. Capire i meccanismi evolutivi che hanno generato questi set di geni coadattati rimane una bella sfida! Sono forse strettamente interconnessi e vengono così ereditati? Oppure l’associazione tra gli elementi può essere acquisita gradualmente?

Ricercatori di tutto il mondo si sono uniti per raccogliere questa sfida e hanno pubblicato i propri risultati nientemeno che su Nature. Si sono dedicati a scoprire come la farfalla sudamericana Heliconius numata possa mimetizzarsi così splendidamente. Sembra, guarda caso, che ci sia di mezzo proprio un supergene in un locus chiamato “P”. Nelle popolazioni locali di H. numata coesistono fino a sette morfologie simpatriche e ciascuna è un mimo perfetto di una specifica tipologia di forma e colore d’ali di un’altra famiglia di farfalle, Melinaea. Queste farfalle sono altrettanto colorate, ma poco gustose per gli uccelli. Ciascuna caratteristica di una specifica morfologia è controllata da un allele (variante di un gene) specifico a livello del locus P. La situazione è talmente definita che gli individui non mimetici creati da una combinazione delle morfologie dei loro parenti mimetici sono meno dello 0.7%. Cosa significa? Immaginatevi una tavolozza e un pittore alle prese con un’opera d’arte. Si può usare solo un colore in un determinato punto, non un mix di colori; solo una forma… in caso contrario, niente Louvre! Lo 0,7% venuto male verrà relegato in cantina.
 
Lo studio della regione P in altre specie dello stesso genere lontanamente imparentate ha mostrato come nelle diverse specie l’ordine dei geni nel locus sia alterato, al contrario di quello che si osserva nelle regioni circostanti. Quindi nei riarrangiamenti c’entra l’evoluzione! Nelle popolazioni naturali si notano almeno tre riarrangiamenti che sono in stretta associazione con i fenotipi che si osservano sulle ali. Così ogni colore, forma e disegno dell’ala corrisponde ad una precisa organizzazione di alleli lungo il locus P, definendo un aplotipo (combinazione di varianti) specifico per ciascuna opera. All’interno di ciascun blocco co-adattato (ovvero di ciascuna combinazione di geni che produce un particolare aspetto) non si osserva normalmente nessun rimescolamento, mentre tra blocchi sì. Come si diceva prima, il pennello dell’evoluzione ha fatto sì che si possano scegliere solo alcune varianti e combinazioni, non tutte. Ed è così che si generano solo le combinazioni di forme e colori che consentono il mimetismo. Anche perché le ali stravaganti finiscono presto preda dei famelici uccelli!

Ecco svelato come la tavolozza di P ci regala il magnifico e variegato aspetto di queste farfalle “latine”, degne di un grande pittore!

Ilaria Panzeri


Riferimenti
Joron M., Frezal L., Jones R. T., Chamerlain N. L., Lee S. F., Haag C. R., Whibley A., Becuwe M., Baxter S. W., Ferguson L., Wilkinson P. A., Salazar C., Davidson C., Clark R., Quail M. A., Beasley H., Glithero R., Lloyd C., Sims S., Jones M. C., Rogers J., Jiggins C. D. e ffrench-Constant R. H. Chromosomal rearrangements maintain a polymorphic supergene controlling butterfly mimicry. Nature, 477: 203-208 (2011)