Cellule germinali maschili nell'epitelio germinativo del tubulo seminifero di un testicolo (a sinistra) e cellule germinali femminili in un follicolo ovarico (a destra) (immagini: Wikimedia Commons)
ll termine plasma germinale fu introdotto a fine ‘800 dal biologo tedesco August Weismann. Weismann teorizzava una precoce separazione nello zigote tra cellule germinali, le sole a conservare e trasmettere le informazioni ereditarie, quindi virtualmente immortali, e le cellule somatiche che formano tessuti e organi, che invece muoiono insieme all’organismo a cui appartengono.
Sebbene la clonazione abbia dimostrato che l’informazione genetica si conserva intatta anche nelle cellule somatiche, la teoria del plasma germinale non è stata abbandonata. Johnson, per esempio, ritiene che il rapporto tra la linea germinale e il soma abbia ripercussioni anche sulla biodiversità.
Secondo lui, le cellule germinali delle specie che hanno evoluto un plasma germinale sarebbero indipendenti dalle altre e liberate dai vincoli dello sviluppo somatico, aumentando le possibilità evolutive. Come risultato, specie come rane, moscerini e uccelli si sono evolute molto più velocemente rispetto ai loro antenati, andando incontro a una notevole speciazione.
Nelle prime fasi dello sviluppo di un animale un sottogruppo di cellule embrionali dà origine a cellule germinali primordiali (PGC), da cui si sviluppano spermatozoi e uova. Ci sono due modi conosciuti per fare PGC. Uno è la preformazione: il plasma germinale contenuto nell’uovo viene ereditato direttamente da alcune cellule di un embrione, che vengono istruite per diventare PGC. In alternativa, le PGC possono svilupparsi senza plasma germinale, in risposta a segnali provenienti da altre cellule che fanno parte del soma, un fenomeno chiamato epigenesi.
Tra i vertebrati prevale l'epigenesi, mentre il plasma germinale si è evoluto in modo indipendente in diverse linee evolutive, tra cui le rane, ed è associato a una maggiore speciazione (immagine: Wikimedia Commons)
Per testare questa teoria e studiare gli effetti del plasma germinale sui cambiamenti nelle sequenze genetiche, Loose ha creato un nuovo programma informatico, con cui sono state analizzate ed elaborate 12 milioni di sequenze appartenenti a 165 specie diverse di vertebrati, inclusi mammiferi, rettili, anfibi e pesci.
Confrontando le sequenze di DNA di specie che presentano un plasma germinale (per esempio le rane) con quelle di anfibi affini che invece utilizzano l’epigenesi (per esempio le salamandre), hanno scoperto che le prime hanno un tasso più veloce di cambiamento. In altre parole, le rane evolvono più velocemente delle salamandre.
Confronti simili tra specie affini di pesci e rettili hanno prodotto lo stesso risultato, suggerendo che questa sia una caratteristica generale dell’evoluzione animale. Il plasma germinale sembra quindi mettere il turbo all’evoluzione, favorendo esplosive radiazioni adattative. Questo ha un’importante implicazione: a causa delle differenze nei ritmi evolutivi, le somiglianze genetiche tra le specie possono risultare molto diverse da quanto suggeriscono le loro relazioni filogenetiche.
Ma l’evoluzione di un plasma germinale ha un prezzo, perché sembra condurre a vicoli ciechi evolutivi. Mentre anfibi simili a salamandre, privi di plasma germinale, si sono evoluti in rettili e poi in mammiferi, cioè hanno subito una macroevoluzione, le rane hanno potuto evolvere sempre e solo in altre rane, per quanto appartenenti a moltissime specie diverse.
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