Gonadal remodelling in socially driven sex change is associated with novel and known sex genes, epigenetic reprogramming, and inflammation-mediated apoptosis.

Nel mondo sottomarino, alcuni pesci possiedono una flessibilità biologica che sembra impossibile per la maggior parte degli animali: possono cambiare sesso. Questo fenomeno, noto come cambio di sesso, non è un evento casuale ma una risposta precisa all'ambiente sociale. In certe specie, se il maschio dominante di un gruppo scompare, la femmina più grande si trasformerà in un maschio per prenderne il posto. Questo processo comporta una ristrutturazione completa degli organi riproduttivi del corpo, trasformando un ovario in un testicolo. Sebbene gli scienziati osservino da tempo questo drammatico cambiamento fisico, le istruzioni molecolari interne che guidano una trasformazione così radicale sono rimaste in gran parte un mistero. Comprendere come un corpo possa smantellare un insieme di strutture riproduttive e costruirne un altro offre una finestra unica su come funziona lo sviluppo, su come esso possa essere invertito e su come le impronte genetiche per essere maschio o femmina vengano mantenute e alterate.

I ricercatori hanno rivolto la loro attenzione alla orata maculata della Nuova Zelanda, un pesce temperato che subisce naturalmente questa transizione da femmina a maschio. Per scoprire la meccanica nascosta di questo cambiamento, il team ha prima costruito una mappa genetica di alta qualità, o genoma, per la specie. Questa mappa ha servito da guida di riferimento, permettendo loro di leggere le istruzioni attive all'interno delle cellule del pesce. Hanno poi monitorato gruppi di questi pesci nel tempo, rimuovendo il maschio dominante da ogni gruppo per innescare il cambio di sesso nella femmina più dominante. Raccogliendo campioni di tessuto in varie fasi di questa transizione e accoppiandoli con dettagliate immagini microscopiche delle gonadi, gli scienziati hanno creato una cronologia degli eventi molecolari man mano che avvenivano. Questo approccio ha permesso loro di vedere non solo il risultato finale, ma il processo passo dopo passo del rimodellamento dell'organo stesso.

I dati hanno rivelato uno spostamento chiaro e costante nell'attività genetica all'interno del pesce. Mentre la femmina iniziava a cambiare in maschio, i geni responsabili del rendere il pesce femmina riducevano gradualmente la loro attività, mentre i geni che guidano lo sviluppo maschile aumentavano costantemente. Questo schema ha confermato ciò che gli scienziati si aspettavano di vedere, ma lo studio è andato molto oltre identificando nuovi protagonisti specifici nel processo. I ricercatori hanno scoperto che il cambio di sesso non è solo un semplice interruttore di geni riproduttivi; implica una complessa ondata di infiammazione e pulizia dei tessuti. I geni associati al sistema immunitario e alla rimozione delle vecchie cellule sono diventati altamente attivi, suggerendo che il corpo utilizzi una risposta infiammatoria controllata per decomporre l'esistente tessuto ovarico. Questo processo, noto come apoptosi, libera la strada affinché le nuove strutture maschili possano formarsi, agendo come una necessaria fase di demolizione prima che la ricostruzione possa iniziare.

Oltre alla risposta immunitaria, lo studio ha evidenziato un insieme di geni precedentemente sconosciuti che sembrano essere critici per questa trasformazione. Questi nuovi candidati lavorano insieme ai noti geni sessuali per coordinare la massiccia riorganizzazione della gonade. Le scoperte suggeriscono che la capacità di cambiare sesso dipenda da un sofisticato intreccio tra percorsi di sviluppo stabiliti e questi nuovi segnali genetici, il tutto gestito attraverso uno stato temporaneo di infiammazione. Mappando questi eventi dall'inizio alla fine, il lavoro fornisce un quadro dettagliato di come un processo di sviluppo vincolato possa essere invertito per alterare completamente un organo. Questa ricerca stabilisce l'orata maculata della Nuova Zelanda come un potente nuovo modello per studiare il cambio di sesso, offrendo una comprensione più chiara della plasticità dello sviluppo e dell'evoluzione del modo in cui gli animali determinano il proprio sesso.