Figlie di Formica: Talis Mater, Non Talis Filia? Un Mistero Genetico Svelato!

Ciao a tutti, appassionati di scienza e curiosi della natura! Oggi voglio portarvi con me in un viaggio affascinante nel minuscolo ma incredibilmente complesso mondo delle formiche, in particolare della specie Cardiocondyla obscurior. Ci siamo sempre chiesti quanto dei nostri genitori ci portiamo dentro, vero? “Tale padre, tale figlio”, si dice. Ma è sempre così, soprattutto quando si parla di tratti fondamentali per la sopravvivenza e la riproduzione? Preparatevi, perché quello che abbiamo scoperto potrebbe sorprendervi!

L’ereditarietà: un gioco complesso

Da sempre, la genetica ci insegna che i genitori trasmettono ai figli una parte del loro corredo genetico, influenzandone caratteristiche fisiche e, a volte, comportamentali. La teoria classica, pensate un po’, suggeriva che i tratti legati direttamente al successo riproduttivo e alla sopravvivenza (quelli che chiamiamo “fitness”) dovrebbero avere una bassa ereditabilità. Perché? Semplice: la selezione naturale tende a “fissare” rapidamente gli alleli (le varianti dei geni) più vantaggiosi in una popolazione, lasciando poca variazione genetica su cui lavorare. Immaginate una gara dove tutti i corridori più veloci hanno già tagliato il traguardo e si sono riprodotti: i loro figli saranno probabilmente veloci, ma la variazione tra di loro sarà minima.
Tuttavia, studi più recenti, ad esempio sulla mitica Drosophila melanogaster (il moscerino della frutta, un vero eroe della ricerca genetica!), hanno mostrato che spesso i tratti legati alla fitness possono avere una varianza genetica additiva sorprendentemente alta. Questo potrebbe essere dovuto al fatto che la “fitness” è un concetto complesso, influenzato da tantissimi geni. Pensate alla fertilità di una regina di formica: non è un singolo interruttore on/off, ma il risultato di una miriade di processi biologici.
Nelle formiche sociali, poi, la faccenda si complica ulteriormente con l’esistenza dei cosiddetti “supergeni”, regioni genomiche intere che non si ricombinano e sono legate a tratti complessi come la strategia di fondazione della colonia o il numero di regine. Questo ci farebbe pensare che, sì, la fertilità di una regina possa avere una solida base genetica.

Cosa abbiamo cercato (e cosa non abbiamo trovato)

Nel nostro studio, ci siamo concentrati sulla Cardiocondyla obscurior, una formica che forma piccole colonie e le cui regine mostrano una grande variabilità nella produzione di uova e nella durata della vita. Abbiamo selezionato regine madri che mostravano una fertilità o molto alta o molto bassa e abbiamo seguito la vita delle loro figlie regine. L’obiettivo? Capire se ci fosse una correlazione: le figlie di regine super fertili sarebbero state a loro volta delle campionesse di deposizione? E le figlie di regine longeve avrebbero vissuto più a lungo?
Ebbene, tenetevi forte: non abbiamo trovato alcuna correlazione significativa tra la fertilità o la longevità delle regine madri e quella delle loro figlie. Avete capito bene! Sembra che, almeno in questa specie e nelle condizioni del nostro studio, questi tratti cruciali per la fitness abbiano una bassa ereditabilità. È come se ogni regina figlia partisse da zero, senza un “destino” scritto nei geni materni per quanto riguarda la sua capacità riproduttiva o la sua durata vitale.

Se non sono (solo) i geni, allora cosa? Effetti materni e l’ambiente

Attenzione però, questo non significa che i geni non contino nulla! Ma i nostri risultati suggeriscono che altri fattori potrebbero giocare un ruolo preponderante. Ad esempio, abbiamo osservato che c’erano differenze di fertilità tra le diverse linee materne. Questo potrebbe indicare l’influenza dell’ambiente materno durante lo sviluppo o, pensate un po’, la qualità del compagno!
Sì, perché nelle Cardiocondyla obscurior, le regine si accoppiano una sola volta, solitamente con un maschio senza ali (ergatoide) della colonia natale. Questi maschi sono famosi per i loro combattimenti letali per il diritto di accoppiarsi. Forse la “qualità” dello sperma del maschio, o qualche interazione particolare tra il genotipo materno e paterno, ha un impatto significativo sulla fertilità della prole regina. Immaginate che lo sperma di alcuni maschi sia semplicemente… più performante!
Un’altra cosa da considerare è che le nostre colonie di laboratorio, derivate da una popolazione raccolta nel 2011 che aveva subito un collo di bottiglia genetico, sono probabilmente altamente inbred (frutto di accoppiamenti tra consanguinei). Questo potrebbe aver ridotto la variazione genetica generale, rendendo più difficile osservare correlazioni genetiche. Tuttavia, questa specie ha alti tassi di ricombinazione e attività di elementi trasponibili, che possono generare variazione.
Servirebbero esperimenti di “cross-fostering”, dove le regine figlie vengono allevate in nidi diversi da quello materno, per districare meglio gli effetti genetici da quelli ambientali o sociali (l’influenza delle operaie sorelle, per intenderci).

L’età della madre conta? Il fantasma dell’effetto Lansing

Un altro aspetto affascinante che abbiamo voluto indagare è l’effetto dell’età della madre sulla fitness delle figlie. Esiste un fenomeno, noto come “effetto Lansing”, per cui i figli nati da genitori più anziani potrebbero avere una fitness ridotta (minor sopravvivenza, fertilità, ecc.). Questo perché, con l’invecchiamento, la “qualità” delle cure parentali o dei gameti potrebbe diminuire.
Nelle formiche, e in particolare nelle regine di C. obscurior, che sono note per essere molto fertili anche in età avanzata e mostrano segni di senescenza (invecchiamento con calo delle funzioni) solo poco prima della morte, ci aspettavamo che l’effetto Lansing fosse meno probabile. E infatti, i nostri dati ci hanno dato ragione! L’età della madre, o più precisamente la sua rimanente capacità riproduttiva al momento della deposizione delle uova che daranno origine alle figlie regine, non ha avuto alcun impatto sulla fertilità o sulla longevità di queste ultime.
Questo è un risultato davvero interessante! Supporta quella che abbiamo chiamato l’ipotesi della “Continuusparity”: nelle regine di formica, la selezione naturale contro la senescenza sembra mantenersi forte fino a tarda età, proprio quando l’investimento nella produzione di figlie e figli riproduttori (i sessuati) è massimo. In pratica, le regine continuano a produrre figlie “di alta qualità” anche quando sono piuttosto anziane.

Cosa ci dice tutto questo?

Quindi, cosa impariamo da queste piccole ma toste formichine?

• Che l’ereditarietà dei tratti legati alla fitness come fertilità e longevità può essere più complessa di quanto pensiamo, e non sempre diretta come un “copia-incolla” genetico da madre a figlia.
• Che fattori non genetici, come l’ambiente di sviluppo fornito dalla colonia materna o la qualità del partner maschile, potrebbero avere un’influenza determinante.
• Che le regine di Cardiocondyla obscurior sembrano aver evoluto una strategia per cui l’età non compromette la qualità della prole riproduttiva, massimizzando così il loro successo nel corso della vita.

Certo, come in ogni buona ricerca scientifica, ogni risposta apre nuove domande. Sarebbe fantastico, ad esempio, studiare più a fondo l’impatto della selezione sessuale sui maschi e come questa si ripercuota sulla fitness delle regine. Oppure, come accennavo, utilizzare disegni sperimentali di cross-fostering.
Il mondo delle formiche è un laboratorio naturale di strategie evolutive, e ogni piccola scoperta ci aiuta a capire meglio i meccanismi complessi che governano la vita sul nostro pianeta. Per me, è una continua fonte di meraviglia e ispirazione! E spero, da oggi, un po’ anche per voi.

Fonte: Springer