La maggior parte degli animali sulla Terra ha due sessi, maschio e femmina, che combinano e mescolano i loro geni quando si riproducono. Siamo così abituati a questo stato di cose che l’esistenza di specie tutte femminili che non hanno rapporti sessuali, ma si riproducono invece per clonazione, è una grande sorpresa.
La cavalletta Warramaba virgo è una di queste rare specie “partenogenetiche“, in cui un uovo può svilupparsi in un embrione senza essere fecondato da uno spermatozoo. Questa cavalletta vive nelle parti meridionali della zona arida australiana, dove in estate si nutre di alberi di mulga e altri arbusti e cespugli.
I ricercatori hanno studiato queste cavallette negli ultimi 18 anni per capire come hanno sviluppato la riproduzione asessuata e come il cambiamento ha influenzato la loro capacità di sopravvivere e riprodursi. Una nuova ricerca, pubblicata su Science, mostra che W. virgo è nata circa 250.000 anni fa da un incrocio tra due diverse specie di cavallette che si riproducono sessualmente e la rinuncia al sesso sembra non aver avuto ripercussioni negative.
Il puzzle della partenogenesi
I biologi che studiano l’evoluzione hanno spesso considerato la rarità di specie partenogenetiche come W. virgo come un grande enigma. Questo perché il sesso impone grandi costi alla riproduzione animale. Innanzitutto, c’è il “doppio costo del sesso”: metà della progenie di una creatura (i maschi) non è in grado di produrre la propria prole da sola, quindi sono spesso visti come “spreco evolutivo”. Inoltre, trovare un compagno richiede energia e gli animali che si accoppiano sono spesso a maggior rischio di attacco da parte dei predatori. Eliminare i maschi rimuove anche questi inconvenienti.
Allora perché il sesso esiste? Il motivo principale, pensano i biologi, riguarda la “ricombinazione” dei geni come conseguenza del sesso. Ciò può accelerare il tasso di adattamento riunendo combinazioni favorevoli di geni e aiuta anche a eliminare una popolazione di combinazioni di mutazioni errate.
Le specie partenogenetiche non hanno questi processi: tutti i membri della specie hanno geni praticamente identici. Ciò significa che potrebbero essere meno in grado di adattarsi quando l’ambiente cambia.
Qual è il segreto di W. virgo?
Questa cavalletta è stata studiata per la prima volta nel 1962 dall’eminente biologo evoluzionista e genetista Michael White. Il giovane figlio di White, Nicholas, le scoprì per la prima volta vicino alla città di Hillston, nel New South Wales, quando notò che si potevano trovare solo femmine di una specie particolare. White dimostrò poi che la stessa specie era presente a 2.000 km di distanza nell’Australia occidentale, insieme a una specie sessuale (di recente chiamata W. whitei). È emerso che W. virgo ha un’origine ibrida: un incrocio tra W. whitei e un’altra specie, W. flavolineata.
Una specie partenogenetica potrebbe avere un vantaggio se la sua diversità genetica fosse potenziata da ripetute ibridazioni tra le due specie madri, producendo un esercito di diversi cloni. La combinazione dei genomi delle due specie potrebbe anche rendere i partenogeni più vigorosi. Tale “vigore ibrido” si verifica in alcuni animali, come i muli (incroci tra un cavallo e un asino). Il mulo ha una forza e una resistenza molto maggiori rispetto alla sua specie madre. Potrebbe essere che le origini ibride di W. virgo abbiano generato un esercito di cloni diversificato con abilità speciali rispetto ai suoi parenti sessuali, o un ibrido con un alto livello di vigore?
Pochi vantaggi nel rinunciare al sesso, ma nessun inconveniente
I ricercatori hanno esaminato più di 1.500 marcatori genetici in W. virgo e non hanno trovato quasi nessuna variazione nei partenogeni rispetto alla specie madre. Ciò ha mostrato chiaramente che solo un accoppiamento ibrido tra W. whitei e W. flavolineata è stato responsabile in primo luogo della produzione di W. virgo. Sulla base del numero e della natura delle mutazioni che si sono verificate in W. virgo, gli esperti stimano che l’accoppiamento sia avvenuto circa 250.000 anni fa.
I ricercatori hanno anche dimostrato che il partenogeno non ha alcun vantaggio rispetto alla sua specie madre in una serie di tratti fisiologici tra cui la tolleranza al caldo e al freddo, la velocità del metabolismo, il numero di uova che depongono, la dimensione delle loro uova, quanto tempo impiegano a maturare e come a lungo vivono.
Nel frattempo, W. virgo ha prodotto naturalmente il doppio della prole femminile rispetto alle specie sessuali. La conclusione della ricerca è quindi che W. virgo è diventata partenogena ma senza costi. Si è anche diffusa con successo dal lato occidentale dell’Australia al lato orientale, a differenza della sua specie madre.
