L’innovazione delle chiocciole marine: la transizione da oviparità a viviparità

La recente transizione riproduttiva di un gruppo di chiocciole marine potrebbe permette di studiare l’evoluzione della viviparità nel regno animale

L’evoluzione è un processo graduale piuttosto che un susseguirsi di cambiamenti discontinui e occasionali: le “innovazioni chiave” che modulano i comportamenti delle specie hanno infatti una lunghissima storia alle spalle. I cambiamenti evolutivi, che agli osservatori potrebbero sembrare improvvisi ed estemporanei, derivano da una storia di innumerevoli modificazioni genetiche di cui spesso si conosce davvero poco. I nuovi fenotipi che si sviluppano hanno infatti una origine passata la cui storia è difficilmente conosciuta e indagabile.Un nuovo studio pubblicato su Science si focalizza sulle transizioni genetiche che hanno portato un gasteropode marino intertidiale (Littorina saxatilis) a modificare il proprio metodo riproduttivo. La ricerca inizia a delineare la storia evolutiva che ha portato da una condizione ancestrale di oviparità nel genere Littorina (deposizione delle uova) a quella di viviparità (parto di giovani vivi), presente solamente nella specie sopra citata (spesso confusa con specie affini e difficilmente identificabile a causa della sua plasticità fenotipica).

Differenza tra lumache marine ovipare (a sinistra) e vivipare (a destra). Immagine: dalla pubblicazione.

Filogenesi e genomica

Le specie sono costantemente soggette a pressioni selettive indotte dall’ambiente. I tratti di ogni specie si modificano nel tempo a partire dai cambiamenti avvenuti a livello genetico (mutazioni) che poi si fissano nella popolazione grazie alla selezione e alle altre “forze” dell’evoluzione. Nonostante queste variazioni siano più frequenti di quanto ci si possa aspettare, è molto più raro ricostruire come da esse possa scaturire una caratteristica completamente nuova e con diversa funzione.

Per cercare di far luce sulla storia genetica – evolutiva di questi gasteropodi, sono stati sequenziati i genomi completi di 108 individui e i trascrittomi ricavati dai tessuti riproduttivi di individui vivipari e ovipari vivi. La finalità è quella di identificare le regioni geniche associate ai metodi di riproduzione del genere Littorina e determinare le origini filogenetiche della viviparità in L. saxatilis, l’unica specie in grado di partorire giovani già formati.

Differenti fattori entrano in gioco nello stabilire che cosa, nel tempo, abbia portato a ciò che osserviamo oggi. Le popolazioni simpatriche (ovvero che si trovano a stretto contatto e quindi possono interagire) di questi molluschi sono molto simili e quasi indistinguibili tra loro, se non a livello molecolare: questo potrebbe sottintendere la presenza, passata o presente, di un flusso genico tra gli popolazioni riproduttive differenti. Sarebbe anche probabile che mutazioni che hanno portato alla viviparità siano state selezionate positivamente in aree con situazioni ambientali non ottimali per lo sviluppo delle uova. Condizioni di questo genere, quindi, a un certo punto della storia evolutiva, potrebbero aver causato un “effetto collo di bottiglia”, incrementando la sopravvivenza di individui con alleli per la viviparità.

Le analisi hanno rivelato differenze sia a livello delle sequenze alleliche che del grado di espressione genetica tra gli individui ovipari e gli individui ovovivipari. La diversa modulazione dei geni per la fecondità ha portato, in estremis, allo sviluppo di un marsupio nelle femmine di L. Saxatilis, una struttura che permette alle giovani lumache di lasciare il corpo materno già formate.

Un nuovo punto di inizio

Lo studio ha stabilito che la divergenza per la viviparità nel genere Littorina si è originata circa 200 mila generazioni fa, ovvero, mediamente, circa 100 mila anni da ora. La costruzione di una mappa genetica ha rivelato inoltre che gli alleli per il metodo di riproduzione (oviparità o viviparità) non sono associati in un’unica regione genomica ma, piuttosto, sono largamente sparsi e distanziati all’interno di tutto il genoma. Sarebbe questa una prova a favore di un reclutamento graduale di differenti alleli nel corso delle generazioni piuttosto che un singolo step evolutivo.

Ripercorrere i mutamenti di una specie, comunque, che essa sia un piccolo mollusco o un grande mammifero, rimane una vera scommessa. Nonostante 100 mila anni di modificazioni con discendenza possano sembrare tanti, in filogenesi, sono in realtà relativamente pochi. La transizione di L. saxatilis è infatti abbastanza recente da poter essere sfruttata per studiare il passaggio alla viviparità, evolutasi più volte in tutto il regno animale.

Come ci ricorda Charles Darwin:

“Siamo sempre lenti ad ammettere qualsiasi grande cambiamento di cui non vediamo i passaggi intermedi”

Quando si parla di evoluzione è necessario ricordarsi che non conta tanto il risultato, ma piuttosto i processi alla base di ciò che vediamo.

Rierimenti: Sean Stankowski et al. The genetic basis of a recent transition to live-bearing in marine snails. Science: 383, 114 – 19 (2024). DOI: 10.1126/science.adi2982

Immagine in apertura: H. Zell, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons