BIOLOGO TEORETICO
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IL PARADOSSO DEL NEMATODE ELEGANTE E se trecento figli valessero più di cinquecento? Il successo riproduttivo è di chi si moltiplica di meno
Autore: ZULLINI ALDO
ARGOMENTI: BIOLOGIA
NOMI: LACK DAVID
LUOGHI: ITALIA
NOTE: 019
LA natura è piena di misteri, ma ci sono almeno tre specie di animali che gli scienziati, senza falsa modestia, possono dire di conoscere bene: l' uomo (Homo sapiens), il moscerino della frutta (Drosophila melanogaster) e il Caenorhabditis elegans. E' quasi un secolo che il moscerino della frutta viene studiato nei laboratori di genetica di tutto il mondo gli è stata perfino dedicata un' autorevole rivista scientifica. E se oggi la biologia è una scienza di avanguardia, lo si deve in gran parte a lui. Da alcuni anni una terza specie è entrata a far parte del «club» degli animali più studiati: è il nematode elegante, il microscopico vermetto trasparente Caenorhabditis elegans (solitamente abbreviato in C. elegans). Di lui si sanno già tantissime cose. Lungo un millimetro, è fatto di 1031 cellule somatiche e i suoi cromosomi possiedono circa tremila geni. In cinque anni di intenso lavoro (terminato nel 1980) un ricercatore tedesco e uno inglese sono riusciti a seguire lo sviluppo di tutte le cellule di questo verme, marcandole e identificandole a una a una. Hanno così ottenuto la genealogia cellulare completa, dalla fecondazione fino alla nascita dell' individuo. Con nessun altro animale è mai riuscita un' impresa simile. Il nematode elegante, come la drosofila, è ormai diventato un «animale domestico» della scienza. Viene allevato e studiato in molti centri di ricerca quale «modello biologico» ideale per affrontare i misteri della materia vivente. Studi recenti su questo vermetto gettano nuova luce sull' importante problema biologico della strategia riproduttiva. Vediamo di che si tratta. Ogni specie animale o vegetale dedica una parte delle proprie risorse alla produzione di uova e di spermatozoi. In altre parole: la femmina di ogni specie produce un certo numero, più o meno costante, di figli. Per esempio, ogni anno una mucca ne produce uno un gabbiano tre, una vipera quindici, un ratto cinquanta, una mosca novecento e un' aringa trentamila. Si tratta, naturalmente, di valori medi soggetti a una certa variazione. La teoria dell' evoluzione afferma che, nella lotta per l' esistenza, sopravvivono solo le specie che riescono a riprodursi di più. Pertanto è lecito chiedersi: perché non assistiamo, allora, a una gara continua a chi fa più figli? Perché, per esempio, mamma pettirosso depone da cinque a sette uova per covata, e non di più ? Oggi, grazie agli studi del grande ornitologo David Lack, abbiamo la soluzione del problema: la «razza» di pettirossi che depone meno di cinque uova per covata si è estinta, alla lunga, per la scarsità dei discendenti. Ma anche i pettirossi che tendono a deporre troppe uova vanno incontro a un fallimento evolutivo. Infatti i genitori non ce la fanno a sfamare una covata troppo numerosa e così i loro piccoli crescono stentatamente e muoiono anzitempo. Risultato: lo sforzo riproduttivo del pettirosso finisce per stabilizzarsi, per selezione naturale, intorno alle sei uova per covata. La tendenza a deporre tante o poche uova è infatti un importante carattere ereditario. Soltanto chi possiede il carattere «giusto» può lasciare numerosa discendenza ed avere successo evolutivo. Un po' diverso è il problema per gli animali che non curano i propri piccoli. In questo caso altri meccanismi intervengono a limitare la quantità di prole. Uno di questi meccanismi, per l' appunto, è stato da poco scoperto nel nematode elegante. Va detto innanzitutto che questa specie è per lo più ermafrodita: consta cioè di individui ambisesso, nel senso che ciascuno produce sia spermatozoi, sia uova. E' interessante il fatto che il C. elegans, caso raro in natura, pratichi di regola l' autofecondazione. In un primo tempo il verme porta a maturazione gli spermatozoi (funziona cioè da maschio). Poi, quando ne ha pronti circa trecento, cambia tattica e fabbrica parecchie centinaia di uova, comportandosi da femmina. (In questi animali, sia detto tra parentesi, non c' è molta differenza tra le dimensioni delle uova e quelle degli spermatozoi). Il risultato finale sarà che trecento spermi feconderanno altrettante uova causando la nascita di trecento figli. Ma veniamo alla scoperta di cui si diceva. Sono stati scoperti individui mutanti di C. elegans che funzionano da maschi per un tempo più lungo. Così facendo fabbricano un maggior numero di spermatozoi (cinquecento invece che trecento). Dopo di che, come nel caso precedente, si mettono a produrre centinaia di uova. Risultato finale: cinquecento figli. I ricercatori che hanno studiato questo caso si aspettavano che il ceppo di individui mutanti si moltiplicasse con grande velocità, dato il gran numero di figli. Inoltre, prima o poi i vermi mutanti dovrebbero diventare tanto numerosi da soppiantare gli altri. E invece accade esattamente l' opposto. Perché ? Indagini più approfondite hanno messo in evidenza che la maturazione di 500 spermi, invece che 300, richiede due ore mezzo in più. Le uova, perciò, inizieranno a maturare con questo ritardo. Ed anche i figli nasceranno più tardi. Due ore e mezzo non sembrano un gran che, ma per un verme che ha un tempo di generazione di soli tre giorni sono molte. Anzi, troppe, perché, fatti i conti, l' intera formazione della progenie segue un ritmo più lento e alla fine questo ceppo mutante si riduce a diventare una minoranza. Sembra un paradosso, ma i vermi che fanno più figli finiscono per moltiplicarsi di meno. Detto in altre parole, risultano meno adatti all' ambiente. Il punto delicato dell' intera faccenda sta nel momento in cui il verme smette di fare gli spermi per cominciare a produrre uova. E' importante che questo «interruttore» (switch) sessuale venga azionato al momento giusto. In caso contrario, anche se si producono più figli, si finisce per rallentare le nascite dell' intera discendenza. E a essere battuti dalla concorrenza di ceppi di vermi più efficienti. La sopravvivenza e l' evoluzione dei viventi dipende da molti meccanismi che, come questo, sembrano a tutta prima poco importanti Soltanto lo studio attento dei fenomeni biologici può avvicinarci alla comprensione della «logica» del vivente. E, a questo proposito anche un microscopico verme da laboratorio può essere d' aiuto. Aldo Zullini Università di Milano
(fonte: TUTTOSCIENZE)
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