Experimental evidence for antagonistic effects of sperm competition in two sea urchin species
Esperimenti controllati su due specie di ricci di mare dimostrano che la competizione spermatica esercita effetti antagonistici riducendo il successo della fecondazione e aumentando la concentrazione di sperma necessaria per la fecondazione semimassimale, compromettendo potenzialmente i risultati riproduttivi in condizioni di limitazione degli spermatozoi negli organismi con fecondazione esterna.
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Nell'oceano aperto, dove le correnti scorrono liberamente e nessuna parete contiene l'acqua, molti animali marini si riproducono rilasciando uova e sperma direttamente in mare. Questo metodo, noto come fecondazione esterna, si affida interamente al caso. Una femmina rilascia una nuvola di uova e i maschi rilasciano nuvole di sperma nelle vicinanze. Affinché una nuova vita abbia inizio, un singolo spermatozoo deve trovare e penetrare un singolo uovo prima che l'acqua li diluisca troppo o prima che l'uovo attivi un meccanismo di difesa che blocchi ulteriori ingressi. Gli scienziati studiano da tempo come lo sperma di diversi maschi competa per queste uova, un processo chiamato competizione spermatica. In molti animali, si pensa che avere più maschi in competizione sia vantaggioso, forse perché consente alle uova di scegliere lo sperma più forte o più compatibile, o perché la competizione spinge i maschi a produrre più sperma o nuotatori più veloci. Tuttavia, nell'ambiente caotico e diluito dell'oceano, le regole potrebbero essere diverse. La pura quantità di sperma di diversi maschi che si mescola insieme potrebbe creare una zuppa affollata e confusa che, in realtà, rende più difficile il successo di un singolo spermatozoo, piuttosto che facilitarlo.
I ricercatori si sono posti l'obiettivo di testare questa idea utilizzando due comuni specie di riccio di mare: il riccio di mare viola, che si trova nel Mediterraneo e nel Pacifico, e il dollari di sabbia, un tipo di riccio di mare comune lungo la costa del Pacifico del Nord America. Questi animali sono ideali per uno studio del genere perché rilasciano i loro gameti in grandi gruppi, creando scenari naturali in cui lo sperma di molti maschi si mescola. Gli scienziati volevano vedere cosa accade quando lo sperma di tre diversi maschi viene lasciato mescolarsi in un unico lotto di uova, rispetto a quando le uova vengono fecondate dallo sperma di un solo maschio alla volta. Hanno controllato attentamente l'esperimento per garantire che la quantità totale di sperma rimanesse la stessa in entrambi gli scenari; l'unica differenza era se quello sperma provenisse da una singola fonte o da una miscela di tre.
I risultati hanno rivelato un esito sorprendente e controintuitivo. Quando lo sperma dei tre maschi è stato mescolato insieme, il tasso complessivo di successo della fecondazione è diminuito significativamente rispetto a quando lo stesso sperma è stato testato individualmente. Nel riccio di mare viola, i ricercatori hanno misurato quanto sperma fosse necessario per fecondare la metà delle uova disponibili. Hanno scoperto che lo sperma misto richiedeva una concentrazione molto più alta per raggiungere lo stesso livello di successo dello sperma individuale. Nel dollari di sabbia, la miscela di sperma ha semplicemente fecondato meno uova in totale. Ciò suggerisce che quando lo sperma di diversi maschi si mescola, non lavorano insieme per migliorare le probabilità. Invece, sembrano interferire tra loro. Lo studio indica che questa interferenza potrebbe accadere perché i diversi tipi di sperma, o i fluidi che trasportano, interrompono il delicato processo di nuoto o di attaccamento all'uovo. In alcuni casi, la presenza di sperma meno compatibile potrebbe innescare prematuramente i meccanismi di difesa dell'uovo, bloccando anche lo sperma migliore.
I ricercatori hanno anche osservato la velocità con cui gli spermatozoi nuotavano e la percentuale di essi che si stava effettivamente muovendo. Hanno scoperto che, mentre la velocità degli spermatozoi non cambiava molto tra i gruppi misti e quelli individuali, la proporzione di spermatozoi che nuotavano attivamente tendeva a essere inferiore nei gruppi misti. Ciò suggerisce che il processo di miscelazione stesso, o l'interazione tra i diversi tipi di sperma, possa causare l'inattività o la minore efficacia di alcuni spermatozoi. Lo studio non ha trovato prove che la dimensione del riccio di mare maschio influenzasse questi risultati, suggerendo che l'effetto sia guidato dall'interazione tra gli spermatozoi stessi piuttosto che dalla dimensione del genitore.
Questi risultati mettono in discussione l'idea semplice che una maggiore competizione porti sempre a risultati migliori. Nel contesto specifico di questi ricci di mare, la competizione tra gli spermi rivali sembra essere un ostacolo piuttosto che un aiuto. Lo studio suggerisce che, in natura, dove molti maschi potrebbero rilasciare sperma contemporaneamente, la miscela risultante potrebbe in realtà abbassare le probabilità di fecondazione per l'intero gruppo. Ciò implica che i ricci di mare, e forse altri animali che si riproducono in questo modo, potrebbero beneficiare di strategie che evitano questo mescolamento diretto, come il rilascio dei loro gameti in tempi o in luoghi leggermente diversi. La ricerca fornisce un chiaro esempio di come le complesse interazioni tra individui possano talvolta lavorare contro il gruppo, trasformando un potenziale vantaggio della diversità in un vantaggio della confusione.
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