Evolving initial conditions: An alternative developmental route to morphological diversity
Questo studio dimostra che la diversità fenotipica nei ciclidi del Lago Malawi può derivare da cambiamenti evolutivi nella dimensione iniziale del mesoderma pre-somitico piuttosto che da alterazioni del processo di somitogenesi conservato, evidenziando le condizioni iniziali come un driver significativo ma trascurato dell'evoluzione morfologica.
Articolo originale sotto licenza CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Questa è una spiegazione generata dall'IA di un preprint non sottoposto a revisione paritaria. Non è un consiglio medico. Non prendere decisioni sulla salute basandoti su questo contenuto. Leggi il disclaimer completo
La vita si fonda su un paradosso straordinario: le istruzioni per costruire un corpo sono spesso le stesse attraverso vaste estensioni del regno animale, eppure le forme finali sono infinitamente variegate. Un pesce, un essere umano e un serpente iniziano tutti con una struttura simile per la loro colonna vertebrale, costruita da una serie ripetuta di blocchi che si formano secondo un modello ritmico durante lo sviluppo iniziale. Gli scienziati hanno a lungo creduto che per cambiare il numero di questi blocchi — ad esempio, per dare a un serpente centinaia di vertebre mentre un essere umano ne ha molte meno — l'evoluzione debba intervenire sui macchinari che li costruiscono. Assumevano che l'orologio che scandiva i segmenti dovesse accelerare o rallentare, o che gli ingranaggi che guidano il processo dovessero essere cablati diversamente. Ma un nuovo studio suggerisce che la natura a volte intraprenda una via più semplice e sottile. Invece di cambiare la macchina, l'evoluzione può semplicemente cambiare la dimensione delle materie prime in attesa di essere lavorate.
I ricercatori, lavorando con due specie strettamente correlate di pesci ciclide del Lago Malawi, si sono posti l'obiettivo di capire come questi pesci abbiano evoluto un numero così diverso di vertebre. Una specie, la forma ancestrale, si sviluppa con circa trentatré blocchi di tessuto che diventeranno vertebre. L'altra, una specie più allungata, si sviluppa con quasi trentanove. Quella differenza di sei blocchi è sufficiente a modificare l'intera forma del corpo del pesce. Per trovare la causa, il team ha osservato la crescita degli embrioni di entrambe le specie, tracciando il momento preciso in cui è apparso il primo blocco e contando quanti ne si sono formati nel tempo. Hanno misurato la velocità con cui venivano aggiunti i nuovi blocchi ed esaminato la dimensione del tessuto da cui sono fatti.
Ciò che hanno scoperto ha ribaltato l'aspettativa standard. La velocità di costruzione era identica in entrambi i pesci. I blocchi si formavano allo stesso ritmo, circa uno ogni ora, e i segnali genetici interni che coordinano questo ritmo erano indistinguibili. Il macchinario non era guasto, né funzionava più velocemente nel pesce più lungo. Inveve, la differenza risiedeva nella linea di partenza. Il pesce allungato iniziava il processo con una fornitura di tessuto grezzo significativamente più grande. La loro zona precursore, la regione dell'embrione in cui vengono generati questi blocchi, era quasi due volte più grande in volume e conteneva molte più cellule sin dall'inizio. Poiché la fabbrica aveva più materia prima con cui lavorare, e poiché la linea di produzione è rimasta attiva per qualche ora in più, ha semplicemente prodotto più blocchi. Il processo in sé rimaneva invariato; solo le condizioni iniziali erano diverse.
Questa scoperta offre una nuova prospettiva su come funziona l'evoluzione, in particolare su periodi di tempo brevi. Suggerisce che quando la natura ha bisogno di modificare un piano corporeo, non deve necessariamente riscrivere il complesso codice genetico che governa lo sviluppo. A volte, è sufficiente alterare la dimensione del materiale di partenza. Nel caso di questi ciclidi, un leggero spostamento nel modo in cui l'embrione cresceva prima ancora che iniziasse il processo di segmentazione è stato sufficiente a cascata in una forma adulta differente. Lo studio evidenzia che la storia di un tratto non riguarda solo come viene costruito, ma anche lo stato dell'organismo prima ancora che la costruzione abbia inizio. Concentrandosi su questi momenti precoci, spesso trascurati, gli scienziati possono vedere come piccoli cambiamenti all'inizio possano portare alla vasta diversità di forme che vediamo oggi nel mondo naturale.
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