Farfalle scelgono partner simili a loro grazie a specifici geni

Un team di accademici dell’Università di Cambridge, in collaborazione con lo Smithsonian Tropical Research Institute di Panama, ha osservato i rituali del corteggiamento e sequenziato il DNA da quasi 300 farfalle per scoprire quanto del genoma fosse responsabile del loro comportamento di accoppiamento.

La ricerca, pubblicata in PLOS Biology, è uno dei primi studi sul genoma riguardante il comportamento delle farfalle e sblocca i segreti dell’evoluzione per aiutare a spiegare come si formano nuove specie.
Gli scienziati hanno sequenziato il DNA di due diverse specie di farfalle Heliconiinae che vivono su entrambi i lati delle montagne delle Ande in Colombia. Le Heliconiinae si sono evolute per produrre cianuro che le rende altamente velenose e hanno particolari ali dai colori vivaci che fungono da avvertimento ai potenziali predatori.

Il professor Chris Jiggins, uno degli autori principali dello studio e membro del St John’s College, dichiara: “Sono state fatte molte ricerche sui geni per cose come i modelli di colori sull’ala della farfalla, ma è stato più difficile individuare i geni che sono alla base dei cambiamenti nel comportamento. Ciò che abbiamo trovato è stato sorprendentemente semplice: tre regioni del genoma spiegano molti dei loro comportamenti. C’è una piccola regione del genoma che ha effetti molto grandi”.

Le farfalle maschio sono state avvicinate a farfalle femmine di due specie e sono state classificate per i loro livelli di interesse sessuale rivolti a ciascuno. Gli scienziati hanno valutato ogni seduta in base al numero di minuti di corteggiamento da parte del maschio – mostrati da una posizione vicina o quando erano attivamente alla ricerca delle femmine.

A differenza di molte farfalle che usano segnali chimici sotto forma di odori per identificare un compagno, le Heliconiinae usano la loro visione a lungo raggio per localizzare le femmine, motivo per cui è importante che ogni specie abbia segni sull’ala distinti.
Quando veniva avvicinato un ibrido tra le due specie, il maschio mostrava maggiormente una preferenza per un compagno con segni simili a se stesso. La ricerca ha mostrato che la stessa area del genoma che controllava la colorazione delle ali era responsabile della definizione di una preferenza sessuale per quegli stessi modelli di ali.

Il dott. Richard Merrill, uno degli autori dello studio, con sede alla Ludwig-Maximilians-Universität, Monaco, dichiara: “Spiega perché le farfalle ibride sono così rare – esiste una forte preferenza genetica per partner simili che blocca principalmente l’incrocio tra le specie. Questa struttura genetica promuove l’evoluzione a lungo termine di nuove specie riducendo il mescolarsi con gli altri”.

Il documento è uno dei due pubblicati in PLOS Biology ed è stato finanziato dal Consiglio europeo della ricerca che ha ricomposto dieci anni di ricerca del professor Jiggins e del suo team.
Il secondo studio ha esaminato quali fattori che includono la preferenza del compagno agiscono per prevenire il mescolamento genetico tra le stesse due specie di farfalle. È stato scoperto che, nonostante la rarità delle farfalle ibride – come risultato della loro riluttanza ad accoppiarsi l’un l’altro – una quantità sorprendentemente ampia di DNA è stata condivisa tra le specie attraverso l’ibridazione.
C’è stata una condivisione dieci volte maggiore tra queste specie di farfalle rispetto a quelle avvenute tra uomini di Neanderthal e umani.

Il dott. Simon Martin, uno degli autori del secondo studio, dell’Università di Edimburgo, ha spiegato: “In un milione di anni un numero molto piccolo di ibridi in una generazione è sufficiente a rimodellare in modo significativo i genomi di queste farfalle”.
Nonostante questa mescolanza genetica, l’aspetto e i comportamenti distinti delle due specie rimangono intatti e non si sono mescolati.

I ricercatori hanno scoperto che ci sono molte aree del genoma che definiscono ciascuna specie, e queste sono mantenute dalla selezione naturale, che estrae i geni estranei.
In particolare, la parte del genoma che definisce il sesso delle farfalle è protetta dagli effetti dell’accoppiamento tra le specie. Come con la genetica che controlla il comportamento dell’accoppiamento, questi geni consentono a ciascun tipo di farfalla di mantenere la sua peculiarità e contribuire a garantire la sopravvivenza a lungo termine della specie. Ma i risultati possono tradursi in altre specie, compresi gli umani?

Il professor Jiggins ha detto: “In termini di comportamento, gli esseri umani sono unici nella loro capacità di apprendimento e di cambiamenti culturali, ma il nostro comportamento è influenzato anche dai nostri geni. Studi su organismi più semplici come le farfalle possono far luce su come il nostro comportamento si è evoluto. Alcuni dei modelli di condivisione genica che vediamo tra le farfalle sono stati anche documentati nei confronti dei genomi umani e di Neanderthal, quindi c’è un altro legame con la nostra evoluzione”.

“Successivamente vorremmo sapere come può nascere un nuovo comportamento e quale tipo di cambiamenti genetici è necessario per alterare il comportamento. Sappiamo già che è possibile creare diversi modelli di ali modificando i geni. Questi studi suggeriscono che potenzialmente nuovi comportamenti potrebbero verificarsi mettendo insieme diversi geni in nuove combinazioni”.

Il testo di questo articolo è stato tradotto in italiano dal testo pubblicato qui sotto licenza Creative Commons — Attribution 4.0 International — CC BY 4.0 ed è dunque disponibile secondo la stessa licenza.

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