Un grande cambiamento evolutivo è associato a tante piccole differenze

La versione dell’evoluzione proposta da Charles Darwin si concentrava su cambiamenti lenti e incrementali che portavano solo gradualmente al tipo di differenze che separano le specie. Ma ciò non esclude la possibilità di cambiamenti improvvisi e drammatici. In effetti, alcune differenze rendono difficile comprendere come potrebbe essere uno stato di transizione, suggerendo che potrebbe essere necessario un grande salto.

Un nuovo studio esamina un cambiamento importante: il passaggio dalla deposizione delle uova alle nascite vive in un gruppo di specie di lumache imparentate. Sequenziando i genomi di più lumache, i ricercatori hanno identificato i cambiamenti nel DNA associati alla deposizione delle uova. Si scopre che un gran numero di geni sono associati al cambiamento nonostante la sua natura drammatica.

Rinuncia alle uova

Le lumache in questione sono presenti Il sesso ha chiamato LitorinaChe è ampiamente distribuito nell'Oceano Atlantico settentrionale. Molte di queste specie depongono le uova, ma alcune di esse diventano nati vivi. In queste specie, l'organo che ricopre le uova con una gelatina ricca di proteine, in altre specie funge invece da incubatrice, permettendo alle uova di svilupparsi finché le giovani lumache non riescono a strisciare fuori dal guscio dei genitori. Si ritiene che questo sia un vantaggio per gli animali che potrebbero dover deporre le uova in ambienti inadatti alla loro sopravvivenza.

La specie che depone le uova è così simile ai suoi parenti che a volte si è pensato che fosse semplicemente una variante della specie che depone le uova. Tutto ciò suggerisce che i nati vivi si sono evoluti in tempi relativamente recenti, dandoci una buona opportunità per comprendere i cambiamenti genetici che hanno permesso loro di farlo.

Pertanto, un ampio team internazionale di ricercatori ha sequenziato i genomi di oltre 100 singole lumache, sia che deponessero uova che che partorissero vive. I dati risultanti sono stati utilizzati per analizzare aspetti quali il grado di parentela tra le diverse specie e i cambiamenti genetici associati alla nascita viva.

I risultati indicano che esistono due gruppi separati di specie che si riproducono attraverso nati vivi. In altre parole, sull'albero evolutivo di questi tipi di lumache, c'è un ramo pieno di specie che depongono uova che separa due gruppi che danno alla luce lumache vive. Tipicamente, questa struttura è vista come un'indicazione che i nati vivi si sono evoluti due volte, una per ciascuno dei due gruppi.

Ma questo non sembra essere il caso in questo caso, per ragioni che discuteremo.

Molte differenze

Separatamente, i ricercatori hanno cercato le regioni del genoma associate ai nati vivi. E ne hanno trovati molti: 88 in totale. Queste 88 regioni sono state identificate in entrambi i gruppi di organismi e le sequenze di DNA al loro interno erano molto simili. Ciò suggerisce che queste regioni avessero un'unica origine e fossero preservate in entrambi i lignaggi.

Una possibilità per spiegare ciò è che un gruppo di animali viventi sia tornato a deporre le uova ad un certo punto della loro evoluzione. In alternativa, l’ibridazione tra strati di uova e nati vivi avrebbe potuto consentire a queste differenze di diffondersi all’interno della popolazione che depone le uova, riattivando infine i nati vivi quando un numero sufficiente di essi era presente nei singoli animali, producendo una linea di nati vivi separata.

Le 88 regioni identificate come nati vivi contenevano pochissima diversità genetica, suggerendo che una variante genetica specifica in ciascuna regione è così benefica da essersi diffusa nella popolazione, soppiantando tutte le altre versioni del tratto di DNA. Tuttavia, hanno rilevato alcune differenze distinte che sono rare al di fuori delle popolazioni che depongono uova, sufficienti per consentire ai ricercatori di stimare l’età in cui queste parti del DNA hanno subito la selezione evolutiva.

La risposta varia a seconda di quale degli 88 frammenti si guarda, ma varia da circa 10.000 a 100.000 anni fa. Questa gamma suggerisce che le regioni genetiche che consentono le nascite vive sono state gradualmente assemblate nel corso di molti anni, proprio come suggerisce la visione tradizionale dell’evoluzione.

I ricercatori riconoscono che almeno alcune di queste aree probabilmente si sono evolute dopo che i nati vivi erano già diventati la norma, semplicemente migliorando l’efficienza dell’incubazione interna. Non c’è modo di sapere quante (o quali) variabili devono essere presenti prima che siano possibili nati vivi. Tuttavia, i ricercatori ora dispongono di un ampio elenco di geni da esaminare per comprendere meglio le cose.

Scienza, 2024. DOI: 10.1126/science.adi2982 (Informazioni sugli ID digitali).