La ripetizione delle strisce nei patterns dei ciclidi africani

La meravigliosa capacità evoluzionistica dei ciclidi ha una continuità costante, cosa che gli ha permesso di espandersi in ogni parte del mondo, in svariati ambienti acquatici.

Tale capacità si evidenzia nell’attitudine di ogni singola specie e sottospecie nel perfezionare uno specifico pattern e una esclusiva colorazione, che gli permetta di differenziarsi da tutti gli altri e attrarre i propri con specifici.

Il professor Axel Meyer, biologo evoluzionista, direttore all’Università di Costanza, coaudivato dal suo team, ha studiato le basi genetiche per la ripetuta evoluzione dei modelli di colore.

Le interessanti scoperte sulle strisce e gli spot delle diverse specie di ciclidi dell'Africa orientale spiegano come l'evoluzione possa ripetersi a velocità record.

Le domande che si sono posti questi biologi durante la loro ricerca sono state:

Perché l'evoluzione si ripete?

Cosa succede geneticamente durante queste ripetizioni?

Lo stesso o altri geni e meccanismi producono organismi simili?

Per rispondere a queste domande sono partiti da una base comune presente sulle livree di tutti i ciclidi: Le strisce e le macchie.

Più di 1200 tipi di ciclidi colorati possono essere trovati nei grandi laghi africani Malawi, Vittoria e Tanganjika. Non solo sono di colore diverso, ma hanno anche numerosi modelli di colori come strisce orizzontali o verticali.

Ma c’è un altro aspetto spiega Axel Meyer: "I ciclidi sono primi esempi di evoluzione, sono estremamente diversi in termini di comportamento sociale, forma del corpo, modello di colore e molti altri aspetti biologici, ma allo stesso tempo, alcune caratteristiche si sono ripetutamente evolute in modo indipendente tra i laghi".

Questo principio dell'evoluzione ripetuta, o “evoluzione convergente”, rende i ciclidi l'obiettivo perfetto per studiare le basi genetiche di questo fenomeno.

Se colori e forme del corpo simili sono emersi in diverse linee evolutive indipendentemente l'uno dall'altro, ciò significa che l'evoluzione ha reagito a condizioni ambientali simili nello stesso modo. Ma come funziona una tale ripetizione evolutiva geneticamente?

Quale gene e quale meccanismo genetico sono responsabili per le strisce e le macchie che differenziano le varie specie di ciclidi?

La dott.ssa Kratochwil, ricercatrice nel team del professor Meyers e primo autore dello studio in Scienze, spiega: "Negli esperimenti di riproduzione, possiamo determinare esattamente su quale dei 22 cromosomi, anche su quale area del cromosoma del pesce , si trova l'istruzione genetica per le strisce ".

Il gene rilevante su questa parte cromosomica è chiamato agrp2 , che definiremo come "gene della striscia".

Da un punto di vista evolutivo, le strisce e le macchie dei ciclidi sono instabili.

Nel corso di pochi milioni di anni, sono state perse e riemerse molte volte nei laghi africani, poiché queste sono così giovani, e con la loro continua trasformazione hanno permesso ai ciclidi di specizzarsi e coprire aree comuni.

L’esame dei ciclidi con e senza strisce nel laboratorio dimostrano che tutti i ciclidi portano il "gene delle strisce", ma gli interruttori (elementi regolatori) di questo gene differiscono. Questo interruttore genetico fa sì che il gene in specie senza strisce sia più attivato. Di conseguenza, viene prodotta molta proteina. Il "gene strisce" agrp2 funziona come un "inibitore delle strisce": se la produzione del gene è elevata, le strisce saranno soppresse, se la produzione è bassa, rimarranno.

I ricercatori sono stati in grado di dimostrarlo utilizzando metodi genetici moderni che, se usiamo un pesce mutante per rimuovere il gene dal genoma di una specie senza strisce, allora anche un pesce senza strisce improvvisamente svilupperà strisce.

È interessante notare che il gene agrp2 (gene delle strisce) dei ciclidi è una copia del gene agouti nei mammiferi, responsabile dei diversi colori del mantello di gatti, cani, cavalli e piccoli uccelli a strisce.

Il meccanismo del "gene delle strisce" nei ciclidi rende chiaramente possibile un'evoluzione ripetuta in tempi “brevi”, relativamente parlando.

Più di 120 anni fa il paleontologo Louis Dollo, in base ai propi studi, affermò che: “Se le caratteristiche vengono perse durante l'evoluzione, di solito questa perdita è permanente” .

Questa regola non risulta valida per questi ciclidi.

L'aspetto speciale del gene delle strisce agrp2 è che rende l’evoluzione ripetuta di una caratteristica possibile in un modo semplice.

Se un ciclide perde le sue strisce, ciò non significa che non torneranno mai o viceversa. Difatti, nel corso evoluzionistico, il gene agrp2, intervenendo come interruttore sulla presenza o meno di determinate strisce o macchie, permettera la differenziazione di nuovi esemplari evoluti.

Questi studi molecolari-biologici mostrano anche che le regole paleontologiche e le regole evolutive devono essere nuovamente messe in discussione.