Identificare i fattori evolutivi della gravidanza maschile
Cosa determina se sarà il maschio o la femmina a partorire la prole? Questa domanda evolutiva rimane controversa e senza risposta. La viviparità, ossia la forma di riproduzione che implica il mantenimento di un embrione all’interno del genitore fino alla nascita, è molto diffusa ma è la forma di riproduzione più costosa. Sembra essere più diffusa tra le femmine, anche se in alcuni animali, come i cavallucci marini, è il maschio a portare in grembo la prole. Perché? La questione è stata esplorata nell’ambito del progetto MALEPREG, finanziato dall’UE, da un team di ricercatori guidati da Olivia Roth, specializzata in biologia evolutiva marina presso l’Università di Kiel. Roth ha analizzato l’evoluzione del sistema di accoppiamento, per individuare i vantaggi in termini di idoneità che hanno portato all’evoluzione della viviparità. Il progetto si è concentrato sui Syngnathidae (pesci pipa e cavallucci marini), la maggior parte dei quali ha ruoli sessuali invertiti e presenta un gradiente evidente in diverse specie tra la viviparità completa (interna) e il trasporto degli embrioni sul lato ventrale. «Nonostante la gravidanza si sia evoluta più di 150 volte nel regno animale, i Syngnathidae presentano un’evoluzione unica della gravidanza maschile», spiega Roth. «La ricerca sulla gravidanza raramente si concentra su questa sorprendente convergenza, ma si concentra invece principalmente sull’evoluzione della gravidanza singola nei mammiferi.»
Superare il modello dei mammiferi
Per approfondire le conoscenze sull’evoluzione della gravidanza, il progetto MALEPREG, sostenuto dal Consiglio europeo della ricerca, è andato oltre il modello di evoluzione della gravidanza nei mammiferi. «Confrontando l’evoluzione della gravidanza maschile con quella dei mammiferi, potremmo individuare sorprendenti somiglianze nell’adattamento e identificare meccanismi molecolari condivisi», aggiunge Roth. «Questi sono presumibilmente condivisi con molte altre forme di evoluzione della gravidanza e quindi molto probabilmente riflettono modelli di adattamento generali che sono necessari per l’evoluzione della gravidanza.» I ricercatori hanno anche esplorato le diverse forme di gravidanza maschile, da quelle che portano gli embrioni solo su un lato del corpo, a quelle con sacche di cova e a quelle con strutture simili alla placenta per nutrire gli embrioni durante la gravidanza. Il team ha utilizzato un ampio spettro di metodi, tra cui la genomica comparativa per individuare la perdita e l’aumento di geni nell’evoluzione della gravidanza e il ruolo del microbioma nell’evoluzione della gravidanza maschile e il modo in cui i microbi modellano la prole in via di sviluppo.
Indagine sui legami tra viviparità e sistema immunitario
MALEPREG ha inoltre esplorato la co-evoluzione dei sistemi immunitari, dei microbi specifici e della gravidanza, che si ritiene siano strettamente collegati. «Gli adattamenti immunologici sembrano basarsi sul nucleo dell’evoluzione della gravidanza; abbiamo quindi utilizzato un approccio sperimentale con trapianti di pinne per comprendere il riconoscimento del sé rispetto all’altro da sé», spiega Roth.
Scoprire percorsi evolutivi simili
Sebbene la gravidanza maschile nei Syngnathidae e quella femminile nei mammiferi siano distinte e del tutto indipendenti, i risultati suggeriscono che questi adattamenti si basano su percorsi molto simili. «La regolazione di specifici geni immunitari, che nei mammiferi sono essenziali per il successo di una gravidanza, comprende proprio quei geni che sono stati persi nel genoma dei Syngnathidae», spiega Roth. «Una perdita di questi geni potrebbe aver fornito l’opportunità evolutiva per la gravidanza maschile.» Alcuni di questi geni persi hanno un ruolo importante in una via essenziale per il riconoscimento del sé rispetto all’altro da sé, che svolge un ruolo importante nella tolleranza immunologica dell’embrione durante la gravidanza nei mammiferi. «Abbiamo riscontrato una regolazione differenziata di molti geni della gravidanza noti nei mammiferi nel corso della gravidanza maschile», osserva Roth. «Questo ci ha permesso di capire meglio come l’evoluzione utilizzi in modo indipendente strumenti simili per l’evoluzione di un tratto specifico.»
Parole chiave
MALEPREG, cavalluccio marino, viviparità, gravidanza maschile, mammiferi, geni, sistema immunitario, percorsi evolutivi
