Grande genoma e piccoli spermatozoi, i risultati della vasta ricerca Unipd. I ricercatori hanno inoltre dimostrato cheĀ i fattori associati allāevoluzione di spermatozoi āgigantiā nei tetrapodi sono in parte legati, come prevedibile, alle strategie riproduttive.
Nonostante le differenze di dimensioni corporee -Ā da frazioni di grammo a molte tonnellate -Ā che si osserva nei tetrapodi, vertebrati con quattro arti che comprendono anfibi, rettili, uccelli e mammiferi, la dimensione delle cellule che li compongono varia generalmente molto meno.
Con unāeccezione: quella degli spermatozoi che, sebbene svolgano tutti la medesima funzione di trasporto del genoma paterno allāinterno dellāuovo, possono misurare da pochi micron a oltre 3 millimetri.
Lāinteresse nel comprendere queste differenze da un punto di vista evolutivo ĆØ aumentato negli ultimi due decenni circa, ma le metodologie statistiche applicate non permettevano di investigarlo ad una scala tassonomica ed evolutiva ampia; questo ĆØ stato poi possibile solo grazie allāabbondante disponibilitĆ di dati riguardanti determinate specie e allo sviluppo di nuove metodologie soprattutto per il controllo filogenetico.
La ricerca
Utilizzando un approccio innovativo per questo tipo di studi (la multi-ottimizzazione di Pareto)Ā un gruppo di ricercatori del dipartimento di Fisica dellāUniversitĆ di Padova diretto daĀ Amos MaritanĀ e composto daĀ Flavio SenoĀ eĀ Loren KoƧillari, esperti di fisica statistica, e un gruppo di biologi evoluzionisti del dipartimento di Biologia composto daĀ Maria Berica Rasotto,Ā Silvia CattelanĀ eĀ Andrea Pilastro,Ā sono riusciti per la prima volta a esplorare come si ĆØ evoluta la dimensione degli spermatozoi in relazione alla massa corporea nei tetrapodi basandosi sullāanalisi di quasi 1.400 specieĀ tra cui rane, piccoli uccelli come il luĆ, piccoli mammiferi come il toporagno e alcuni pipistrelli, ma anche il capodoglio, lāelefante, la giraffa, lāorso e lāuomo stesso. Lo studio dal titoloĀ āTetrapod sperm length evolution in relation to body mass is shaped by multiple trade-offsāĀ e pubblicato sulla rivista Ā«Nature CommunicationsĀ» dimostra che lāevoluzione della lunghezza degli spermatozoi (o spermi) nei tetrapodi, negli ultimi 350 milioni di anni, ĆØ stata influenzata dagli stessi vincoli in gruppi di animali molto diversi per fisiologia (omeotermi, come uccelli e mammiferi, ed eterotermi, come rettili e anfibi), biologia riproduttiva (fecondazione interna o esterna), e relazioni filogenetiche, suggerendo che per tutti valgano le medesime costrizioni evolutive.
I risultati
I ricercatori hanno inoltre dimostrato cheĀ i fattori associati allāevoluzione di spermatozoi āgigantiā nei tetrapodi sono in parte legati, come prevedibile, alle strategie riproduttiveĀ ā ad esempio il grado di competizione spermatica (quando una femmina si accoppia con molti maschi e gli spermi rivali entrano in competizione per fecondare le uova disponibili) e il numero di uova da fecondare ā ma anche, sorprendentemente, alle dimensioni del genoma, un aspetto finora quasi inesplorato.
Se lāaspettativa iniziale era, infatti, trovare una proporzione diretta tra la dimensione del genoma e quella degli spermatozoi, lo studio dimostra esattamente il contrario: le specie con spermi lunghi hanno un genoma più piccolo rispetto alle specie con spermi più corti.
Unipd
Ā«I tratti riproduttivi sono spesso difficili da studiare in quanto influenzati da tantissimi fattori diversi ā spiegaĀ Silvia Cattelan,Ā corresponding authorĀ dello studio e, al tempo della ricerca,Ā postdocĀ al dipartimento di Biologia dellāUniversitĆ di PadovaĀ ā. Il concetto di ottimalitĆ di Pareto e il metodo statistico che abbiamo usato in questo studio ci hanno aiutato a sbrogliare questa matassa, permettendoci di dimostrare come la lunghezza degli spermatozoi sia associata in maniera complessa e non lineare alla massa corporea delle specie e quali siano stati i fattori che hanno principalmente influenzato lāevoluzione della lunghezza degli spermatozoi nei tetrapodi.
Con questo risultato speriamo di stimolare ricerche future al fine di indagare, per esempio, se lāevoluzione di un genoma grande possa essere stato limitato in specie ad alta competizione spermaticaĀ». ConcludonoĀ Maria Berica Rasotto eĀ Andrea Pilastro, biologi evoluzionisti dellāAteneo e membri, col collega Maritan, del National Biodiversity Future Center: Ā«Questo studio apre nuove prospettive nella comprensione di uno dei fenomeni più affascinanti ed enigmatici della biodiversitĆ animale, ossia quello dellāenorme variabilitĆ interspecifica della dimensione dei gameti maschili in questo importante gruppo di vertebratiĀ».
Read the full article