L’evoluzione lampo dello spinarello

Gli spinarelli (Gasterosteus aculeatus) sono piccoli pesci d’acqua dolce e salata diffusi in tutto il mondo con tre diverse sottospecie. Da decenni gli etologi studiano il loro affascinante comportamento riproduttivo e dal 2001, quando è stata completata la mappatura del loro genoma, sempre più studi si sono concentrati sui geni e i relativi meccanismi regolatori, che consentono a questi pesci un’evoluzione estremamente rapida.

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Primo piano di un maschio di spinarello in livrea nuziale (immagine: Wikimedia Commons)

Un recente studio pubblicato sui Proceedings of the National Academy of Sciences  rivela che gli spinarelli marini possono sviluppare in pochi anni drastici adattamenti per vivere nei fiumi e nei laghi d’acqua dolce. Tra questi, la perdita della caratteristica armatura dermica di piastre ossee sui fianchi e l’acquisizione di più denti.

Come le anguille e i salmoni, anche gli spinarelli sono anadromi, cioè trascorrono la vita in mare e nuotano fino ai fiumi per riprodursi. Alla fine dell’ultima era glaciale, però, circa 12 000 anni fa, alcune popolazioni hanno colonizzato stabilmente laghi e torrenti, adattandosi rapidamente al nuovo ambiente. Denti più numerosi e mascelle più forti rispondono probabilmente alla necessità di cacciare prede più grandi, mentre la perdita dell’armatura è dovuta forse a un minor numero di predatori. In un lago dell’Alaska, questi cambiamenti si sono verificati in appena 10 anni.

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Un confronto tra due spinarello adulti, uno marino (in alto) e uno di acqua dolce (in basso), ripresi con una tomografia micro-computerizzata, rivela la scomparsa dell’armatura dermica sui fianchi del secondo (immagine: Craig Miller e David Kingsley)

Questa rapida evoluzione non deriva da mutazioni in geni funzionali, ma da variazioni nei meccanismi di regolazione della loro attività. Il gene BMP6, per esempio, è risultato identico in tutti gli spinarelli, ma ci sono differenze nelle sequenze adiacenti di DNA regolatore tra le popolazioni marine e quelle d’acqua dolce. In queste ultime il gene è espresso a livelli più alti, portando a un raddoppio nel numero di denti e a una loro continua produzione per tutta la vita, come accade negli squali. Nelle popolazioni marine ancestrali, invece, il numero di denti smette di crescere durante lo sviluppo larvale.

Gli scienziati pensano che il gene BMP6 giochi un ruolo chiave nella rigenerazione degli organi dei vertebrati. Il prossimo passo sarà verificare in che modo la variante umana guida la formazione di denti e mascelle. Comprenderne la regolazione potrebbe consentire di trattare i casi di palatoschisi (una malformazione del palato in cui è presente una fenditura) o perfino di rigenerare i denti persi.

 

Immagine banner in evidenza: Wikimedia Commons

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