I rituali di accoppiamento dei nematodi, strettamente imparentati con Caenorhabditis elegans, potrebbero contenere la chiave per comprendere i meccanismi genetici di attrazione.
Volano scintille quando una femmina di nematode incontra il suo compagno in una capsula di Petri. Dopo averlo rintracciato dall'odore, lei gli si avvicina e rimane incinta pochi istanti di contatto fisico. Ma per la versione ermafrodita di questi minuscoli nematodi le cose sono completamente diverse. Anatomicamente femminile ma capace di autofecondarsi con la propria scorta di sperma, l'ermafrodita rimane assolutamente disinteressato all'accoppiamento, finché la sua scorta di sperma non si esaurisce. Solo allora cercheranno i maschi.
All’interno di questi dettagli precedentemente sconosciuti sui microscopici rituali di accoppiamento possono nascondersi indizi per una maggiore comprensione dei meccanismi genetici di attrazione. Secondo un nuovo studio Nella biologia attuale. I risultati non solo colmano le principali lacune nella conoscenza dell’organismo modello, ma gettano anche nuova luce sull’evoluzione delle strategie riproduttive.
“I biologi stanno appena iniziando a scoprire come si evolvono i comportamenti, e i comportamenti di corteggiamento sono tra i comportamenti più affascinanti che vediamo”, afferma il neuroscienziato Rockefeller. Corey Bargman. “Abbiamo studiato i rituali di accoppiamento dei nematodi per comprendere meglio come cambiano i comportamenti tra le specie”.
Nematodi femminili
I nematodi, comunemente indicati come nematodi, sono un gruppo eterogeneo di organismi presenti in quasi tutti gli habitat della Terra. Tra alcune specie ci sono ermafroditi capaci di autofecondarsi. Il team di Bargman ha scelto di confrontare le strategie dei membri ermafroditi e non ermafroditi del genere Caenorhabditis. “Questi animali sembrano tutti uguali”, afferma Margaret Ebert, autrice principale dello studio e ricercatrice associata nel laboratorio di Bargman. “Ma usano il loro sistema nervoso in modo diverso, per produrre comportamenti di accoppiamento molto diversi”.
I ricercatori hanno iniziato a osservare le interazioni tra maschi e femmine di Caenorhabditis. “Non sapevamo quasi nulla del comportamento femminile”, afferma Bargman. “Prima di studiare gli ermafroditi, la prima domanda era cosa fanno le femmine.”
Il team ha osservato tre comportamenti di accoppiamento tra le femmine dei nematodi: seguono i maschi tramite l'odore, smettono di muoversi al contatto fisico con un maschio e aprono la vulva per facilitare l'accoppiamento. “La donna è un modello di competenza”, afferma Ebert. “Mostrano un forte desiderio di trovare una compagna e, una volta contattati, collaborano. Entro un minuto dall'incontro con un maschio, rimangono incinte.”
Uno dei risultati più sorprendenti è che la femmina segue il maschio attraverso l'odore. “Non lo sapevamo”, dice Bargman. “Si presume generalmente che siano i maschi a scegliere”.
Nematodi ermafroditi
Il team si è poi rivolto alla malattia strettamente correlata Caenorhabditis hermafrodites. Questi nematodi iniziano la vita con un complemento di sperma e ovuli e non rintracciano i maschi con l'odore. Al contrario, evitano attivamente l’accoppiamento, e quando i maschi provano a farlo “sembra un toro al rodeo”, dice Ebert. “Fanno movimenti tonanti per buttare via il maschio e scappare”.
Ma man mano che invecchiano, gli ermafroditi continuano a produrre ovuli e smettono di produrre sperma, lasciandoli con gameti che non possono autofecondare. All'improvviso, i nematodi maschi sono diventati attraenti. “Una volta che finiscono lo sperma, si rivolgono altrove”, dice Bargman. “Ciò non significa che gli ermafroditi abbiano dimenticato il loro scopo maschile. Nascondono questi comportamenti per una parte della loro vita e poi li rilasciano più tardi nella vita, rivelando uno straordinario livello di flessibilità comportamentale.”
Questa flessibilità di accoppiamento ha un senso evolutivo. Dal punto di vista della forma fisica biologica, ogni animale dovrebbe voler massimizzare il proprio input nel pool genetico. Finché gli ermafroditi possono produrre la propria prole, non hanno alcun incentivo a mescolarsi con i maschi. Ma una volta che non sono in grado di farlo, l’accoppiamento e la produzione di prole con almeno la metà del loro materiale genetico diventa strategico dal punto di vista evolutivo. Il team sospetta che la presenza di sperma o di liquido seminale agisca come una sorta di regolatore, indicando che i comportamenti di accoppiamento devono essere sospesi.
I risultati costituiscono un passo fondamentale verso la risposta a domande fondamentali su come gli animali si sono evoluti per ottimizzare il passaggio del loro DNA. “I nostri risultati aggiungono un altro pezzo a questo puzzle”, afferma Bargman. “Queste specie cambiano il loro approccio per massimizzare il numero totale di geni che possono trasmettere alla generazione successiva. È come se gli ermafroditi leggessero un libro di genetica e si chiedessero: 'Come posso massimizzare la mia forma fisica?'
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