Le femmine di pavone che si accoppiano con i maschi di alta qualità investono maggiori quantità di risorse nelle uova rispetto a quelle che copulano con maschi inferiori.
Tutti i comportamenti degli animali sono il frutto di un compromesso tra costi e benefici. In molti casi, le femmine sono propense ad investire maggiori energie se i benefici futuri saranno superiori ai costi pagati nell'immediato.
Uno studio, effettuato da biologi del comportamento del Muséum National d'Histoire Naturelle di Parigi e del Helmholtz Centre of Environmental Research (UFZ) di Lipsia, ha messo in luce che le femmine di pavone (Pavo cristatus) che si accoppiano con i maschi più attraenti investono una maggiore quantità di risorse nelle uova rispetto a quelle che copulano con i maschi di bassa qualità. In questo modo, depongono uova più grosse che contengono maggiori quantità di tuorlo, il principale serbatoio di riserve di lipidi e anticorpi, e di testosterone.
E' risaputo, infatti, che la taglia dell'uovo, spesso dipendente dal contenuto di tuorlo, in molte specie di uccelli, è strettamente correlata alle probabilità di schiusa e di sopravvivenza dei pulcini e alle dimensioni corporee fino all'età adulta degli stessi. Il contenuto di testosterone, invece, è collegato alla futura espressione dei caratteri sessuali secondari, fondamentali per la scelta femminile, e, in ultima anlisi, ad un maggior successo riproduttivo.
I ricercatori hanno fatto accoppiare alcune femmine con maschi che presentavano un differente numero di macchie ocellari sulla coda (un carattere che è stato dimostrato influenzare fortemente le scelte femminili in questa specie), dimostrando che gli accoppiamenti con maschi alfa comportavano un maggior investimento materno.
Le femmine dimostrano quindi una notevole plasticità fenotipica, "calcolando" di volta in volta l'entità dell'investimento materno in base alla qualità del maschio e di quella futura dei propri piccoli, che erediteranno i "buoni geni" dai padri.
Andrea Romano
Tuesday, August 21, 2007
L'evoluzione neutrale del genoma umano
La deriva genetica casuale e neutra all'azione della selezione naturale avrebbe modellato una parte significativa del genoma umano.
A questa conclusione sono giunti alcuni ricercatori del Johns Hopkins's Institute of Genetic Medicine, guidati da Nicholas Katsanis: la loro ricerca trova spazio sulle pagine online di PLoS Genetics. Il team, analizzando il DNA umano alla ricerca di geni correlati alla sindrome di Bardet Biedl, si e' imbattuto in elementi ripetitivi, cioe' in frammenti costituiti da alcune basi azotate che si ripetono centinaia di volte e che vanno a formare piu' del 40% del nostro genoma. In particolare Katsanis ha trovato nel DNA nucleare degli elementi ripetitivi provenienti dal mitocondrio, detti numts (che sta per nuclear mitochondrial sequences): ne sono stati riconosciuti ben 1200 tipi, inseriti nei cromosomi. Questo dato e' confrontabile con il genoma dello scimpanze', il nostro cugino piu' prossimo nell'albero filogenetico, mentre risulta nettamente superiore ai numts che si possono riscontrare nel genoma di altri mammiferi non cosi' vicini a noi. I mammiferi piu' "antichi" possiedono infatti, come rilevato ad esempio sul topo e sul ratto, un numero decisamente inferiore di numts.
I ricercatori hanno trovato una correlazione tra il numero di numts nel genoma e la complessita' dell'organismo, ma questi frammenti non possono essere direttamente selezionati, visto che non controllano geni e non esprimono alcuna proteina, e cioe' alcun tratto strutturale o funzionale dell'individuo sul quale opera la selezione naturale: gli studiosi parlano quindi di evoluzione neutrale di questi segmenti. Secondo i calcoli degli autori, i numts cominciarono a moltiplicarsi nel genoma dei primi primati piu' di 50 milioni di anni fa, nel bel mezzo della separazione tra la linea evolutiva delle proscimmie e quella dei primati antropoidi: Katsanis spiega quanto osservato con la deriva genetica dovuta ad un effetto "collo di bottiglia" (cioe' una rapida e drastica riduzione) della popolazione verificatasi all'inizio di questo split, e successiva fissazione neutrale degli elementi ripetitivi di DNA.
Studi come questo contribuiscono a decifrare la complessa architettura del genoma umano, e a spiegare i contributi portati dalle varie forze evolutive, come la selezione naturale nel caso dei geni e degli elementi regolatori, o la deriva genetica casuale, neutra alla selezione, nel caso degli elementi ripetitivi.
Paola Nardi
A questa conclusione sono giunti alcuni ricercatori del Johns Hopkins's Institute of Genetic Medicine, guidati da Nicholas Katsanis: la loro ricerca trova spazio sulle pagine online di PLoS Genetics. Il team, analizzando il DNA umano alla ricerca di geni correlati alla sindrome di Bardet Biedl, si e' imbattuto in elementi ripetitivi, cioe' in frammenti costituiti da alcune basi azotate che si ripetono centinaia di volte e che vanno a formare piu' del 40% del nostro genoma. In particolare Katsanis ha trovato nel DNA nucleare degli elementi ripetitivi provenienti dal mitocondrio, detti numts (che sta per nuclear mitochondrial sequences): ne sono stati riconosciuti ben 1200 tipi, inseriti nei cromosomi. Questo dato e' confrontabile con il genoma dello scimpanze', il nostro cugino piu' prossimo nell'albero filogenetico, mentre risulta nettamente superiore ai numts che si possono riscontrare nel genoma di altri mammiferi non cosi' vicini a noi. I mammiferi piu' "antichi" possiedono infatti, come rilevato ad esempio sul topo e sul ratto, un numero decisamente inferiore di numts.
I ricercatori hanno trovato una correlazione tra il numero di numts nel genoma e la complessita' dell'organismo, ma questi frammenti non possono essere direttamente selezionati, visto che non controllano geni e non esprimono alcuna proteina, e cioe' alcun tratto strutturale o funzionale dell'individuo sul quale opera la selezione naturale: gli studiosi parlano quindi di evoluzione neutrale di questi segmenti. Secondo i calcoli degli autori, i numts cominciarono a moltiplicarsi nel genoma dei primi primati piu' di 50 milioni di anni fa, nel bel mezzo della separazione tra la linea evolutiva delle proscimmie e quella dei primati antropoidi: Katsanis spiega quanto osservato con la deriva genetica dovuta ad un effetto "collo di bottiglia" (cioe' una rapida e drastica riduzione) della popolazione verificatasi all'inizio di questo split, e successiva fissazione neutrale degli elementi ripetitivi di DNA.
Studi come questo contribuiscono a decifrare la complessa architettura del genoma umano, e a spiegare i contributi portati dalle varie forze evolutive, come la selezione naturale nel caso dei geni e degli elementi regolatori, o la deriva genetica casuale, neutra alla selezione, nel caso degli elementi ripetitivi.
Paola Nardi
La variabilità delle razze locali
Uno studio pubblicato su Science ha confrontato i genomi di diverse razze locali della pianta Arabidopsis thaliana, riscontrando una grande variabilità come conseguenza di adattamento alle condizioni ambientali.
Una specie cosmopolita è in grado di sopravvivere in una vasta gamma di ambienti e di adattarsi alle diverse condizioni esterne a cui sono sottoposte. Questo adattamento alle condizioni ambientali può influire fortemente sui genomi, che risultano quindi estremamente variabili. E' il caso della "pianta da laboratorio" Arabidopsis thaliana che, in condizioni naturali, presenta numerose razze locali.
Un gruppo di ricercatori americani e tedeschi, capeggiati da Detlef Weigel del Max Planck Institute for Developmental Biology, ha confrontato i genomi di 19 varietà di Arabidopsis provenienti da diverse regioni del pianeta e quello della razza di laboratorio, interamente sequenziato nel 2000. Sono stati infatti analizzati i DNA di piante africane, eurasiatiche e americane, che risiedevano in una fascia compresa tra il Circolo Polare Artico e i tropici.
I risultati, pubblicati sulle pagine della prestigiosa rivista Science, indicano una sorprendente variabilità, molto superiore alle aspettative. Infatti, in seguito all'utilizzo di una complicata procedura di marcatura e sequenziamento e di sofisticati metodi satistici, emerge che tutte le 180 unità geniche analizzate risultano differenti tra le diverse popolazioni. Inoltre, vi sono alcune regioni genomiche che risultano delete in alcune varietà e numerosi geni che hanno perso la propria funzione originaria. Questa grande variabilità intraspecifica, secondo i ricercatori, riflette un processo di adattamento a condizioni ambientali locali.
Tramite modificazioni del genoma, infatti, le piante sono in grado di resistere a periodi lunghi di siccità, di estendere la crescita dei rami e delle radici per captare meglio il sole e l'acqua e di prolungare la stagione di crescita vegetativa, dipendenta dal fotoperiodo e dalla latitudine e di affrontare i diversi ceppi di patogeni che le attaccano. Sono proprio i geni deputati alla difesa dai parassiti quelli che presentano una maggiore variabilità.
Questa analisi genomica comparata, che non ha precedenti, consente di capire in che modo i geni interagiscono con i diversi ambienti e di focalizzare l'attenzione sulla natura popolazionale delle specie. Solo conoscendo le diverse varietà di una specie e considerando che le specie non sono mai entità panmittiche (tutti gli individui non hanno la stessa possibilità di riprodursi con chiunque) sarà possibile, ad esempio, sviluppare politiche di protezione e conservazione più incisive.
Andrea Romano
Una specie cosmopolita è in grado di sopravvivere in una vasta gamma di ambienti e di adattarsi alle diverse condizioni esterne a cui sono sottoposte. Questo adattamento alle condizioni ambientali può influire fortemente sui genomi, che risultano quindi estremamente variabili. E' il caso della "pianta da laboratorio" Arabidopsis thaliana che, in condizioni naturali, presenta numerose razze locali.
Un gruppo di ricercatori americani e tedeschi, capeggiati da Detlef Weigel del Max Planck Institute for Developmental Biology, ha confrontato i genomi di 19 varietà di Arabidopsis provenienti da diverse regioni del pianeta e quello della razza di laboratorio, interamente sequenziato nel 2000. Sono stati infatti analizzati i DNA di piante africane, eurasiatiche e americane, che risiedevano in una fascia compresa tra il Circolo Polare Artico e i tropici.
I risultati, pubblicati sulle pagine della prestigiosa rivista Science, indicano una sorprendente variabilità, molto superiore alle aspettative. Infatti, in seguito all'utilizzo di una complicata procedura di marcatura e sequenziamento e di sofisticati metodi satistici, emerge che tutte le 180 unità geniche analizzate risultano differenti tra le diverse popolazioni. Inoltre, vi sono alcune regioni genomiche che risultano delete in alcune varietà e numerosi geni che hanno perso la propria funzione originaria. Questa grande variabilità intraspecifica, secondo i ricercatori, riflette un processo di adattamento a condizioni ambientali locali.
Tramite modificazioni del genoma, infatti, le piante sono in grado di resistere a periodi lunghi di siccità, di estendere la crescita dei rami e delle radici per captare meglio il sole e l'acqua e di prolungare la stagione di crescita vegetativa, dipendenta dal fotoperiodo e dalla latitudine e di affrontare i diversi ceppi di patogeni che le attaccano. Sono proprio i geni deputati alla difesa dai parassiti quelli che presentano una maggiore variabilità.
Questa analisi genomica comparata, che non ha precedenti, consente di capire in che modo i geni interagiscono con i diversi ambienti e di focalizzare l'attenzione sulla natura popolazionale delle specie. Solo conoscendo le diverse varietà di una specie e considerando che le specie non sono mai entità panmittiche (tutti gli individui non hanno la stessa possibilità di riprodursi con chiunque) sarà possibile, ad esempio, sviluppare politiche di protezione e conservazione più incisive.
Andrea Romano
Spinarelli disonesti
Nelle acque torbide del Mar Baltico, gli spinarelli maschi di bassa qualità riescono ad ingannare le femmine ed accoppiarsi, sfruttando la poca visibilità. In questo modo viene ridotta la pressione della selezione sessuale.
L'espressione di un elevato livello di caratteri sessuali secondari, quei caratteri che si sono evoluti non per selezione naturale bensì per selezione sessuale, comporta nella maggior parte dei casi un ingente costo per i possessori. Il costo pagato dai maschi di alta qualità è "necessario" perchè l'informazione sul proprio status sia onesta. Ci possono essere casi in cui gli individui di bassa qualità possono sfruttare le condizioni ambientali per inviare messaggi disonesti ed ingannare le femmine?
Questa è la domanda a cui hanno cercato di rispondere i ricercatori della Monash University, della University of Uppsala e della Åbo Akademi, in Finlandia, tramite uno studio sperimentale sullo spinarello (Gasterosteus aculeatus) nelle acque sempre meno limpide del Mar Baltico. Questo mare è soggetto ad una continua immissione di nutrienti organici di origine antropica, che comportano lo sviluppo di fitoplancton in eccessive quantità.
Dalle pagine della rivista American Naturalist si legge che i maschi di bassa qualità, in condizioni di elevata torbidità dell'acqua dovuta a imponenti fioriture algali, sono in grado di ingannare le inconsapevoli femmine. Questi individui, infatti, sfruttando la poca visibilità, si comportano come maschi di alta qualità, eseguendo display di corteggiamento disonesti. Questi mentono alle femmine riguardo le loro effettive condizioni fisiche, senza rischiare di essere aggrediti dai maschi che sono realmente di alta qualità. In assenza di alghe, invece, i maschi ingannatori non si comportano in maniera disonesta e l'interazione competitiva per la conquista delle femmine non viene influenzata da fattori esterni.
Da questo studio emerge che il disturbo di origine antropica potrebbe ridurre la pressione della selezione sessuale, con potenziali importanti conseguenze a livello popolazionale.
Andrea Romano
L'espressione di un elevato livello di caratteri sessuali secondari, quei caratteri che si sono evoluti non per selezione naturale bensì per selezione sessuale, comporta nella maggior parte dei casi un ingente costo per i possessori. Il costo pagato dai maschi di alta qualità è "necessario" perchè l'informazione sul proprio status sia onesta. Ci possono essere casi in cui gli individui di bassa qualità possono sfruttare le condizioni ambientali per inviare messaggi disonesti ed ingannare le femmine?
Questa è la domanda a cui hanno cercato di rispondere i ricercatori della Monash University, della University of Uppsala e della Åbo Akademi, in Finlandia, tramite uno studio sperimentale sullo spinarello (Gasterosteus aculeatus) nelle acque sempre meno limpide del Mar Baltico. Questo mare è soggetto ad una continua immissione di nutrienti organici di origine antropica, che comportano lo sviluppo di fitoplancton in eccessive quantità.
Dalle pagine della rivista American Naturalist si legge che i maschi di bassa qualità, in condizioni di elevata torbidità dell'acqua dovuta a imponenti fioriture algali, sono in grado di ingannare le inconsapevoli femmine. Questi individui, infatti, sfruttando la poca visibilità, si comportano come maschi di alta qualità, eseguendo display di corteggiamento disonesti. Questi mentono alle femmine riguardo le loro effettive condizioni fisiche, senza rischiare di essere aggrediti dai maschi che sono realmente di alta qualità. In assenza di alghe, invece, i maschi ingannatori non si comportano in maniera disonesta e l'interazione competitiva per la conquista delle femmine non viene influenzata da fattori esterni.
Da questo studio emerge che il disturbo di origine antropica potrebbe ridurre la pressione della selezione sessuale, con potenziali importanti conseguenze a livello popolazionale.
Andrea Romano
La lenta ascesa dei dinosauri
La conquista del pianeta da parte dei dinosauri non avvenne in seguito all'estinzione dei loro predecessori, ma i due gruppi convissero ed entrarono in competizione per milioni di anni.
Sulla base di alcuni ritrovamenti fossili nello stato americano del New Mexico, si può affermare che i dinosauri, prima di diventare gli assoluti dominatori della terra, convissero per decine di milioni di anni con i propri predecessori, i cosiddetti dinosauromorfi. Fino ad oggi si credeva, invece, che la diffusione dei dinosauri sul nostro pianeta fosse avvenuta in seguito alla definitiva scomparsa dei loro antenati, a cui sarebbero succeduti molto rapidamente.
I ritrovamenti fossili sono stati portati alla luce da paleontologi della University of California, Berkeley, del American Museum of Natural History e del The Field Museum e sono stati desritti sull'ultimo numero della rivista Science. Questi fossili comprendono sia resti di antichi dinosauri che ossa dei loro precursori dinosauromorfi tutti databili tra 220 e 210 milioni di anni. Alla luce delle nuove scoperte, i ricercatori sostengono che tra questi due gruppi di animali probabilmente si fosse instaurata un'interazione competitiva che perdurò per alcuni milioni di anni, fino alla conquista del pianeta da parte dei dinosauri.
Questa ipotesi non poteva essere avallata dai dati paleontologici fino a questo ritrovamento, poichè erano conosciuti solo pochi resti sia di dinosauri che di dinosauromorfi nel Triassico superiore. Questa limitatezza di testimonianze fossili veniva interpretata come un periodo di transizione tra l'estinzione dei precursori dei dinosauri, che sembravano essere ancora presenti con un numero esiguo di specie, e i futuri dominatori del pianeta, che stavano cominciando a diffondersi. Molti gruppi che si pensavano estinti, invece, vivevano e proliferavano ancora. La conquista della terra da parte dei dinosauri fu dunque un processo lento e graduale piuttosto che una conquista rapida in cui trovano l'ambiente sgombro da competitori.
Tramite l'analisi di queste ossa fossili sarà possibile ricavare informazioni preziose riguardo l'evoluzione dei dinosauromorfi e la diffusione e la diversificazione dei dinosauri.
Intanto la prima sorpresa giunge da un predecessore dei dinosauri, a cui non è stato ancora dato un nome, che presenta caratteristiche inconsuete per il suo gruppo tassonomico. Contrariamente a tutti gli altri, è infatti erbivoro e quadrupede.
Andrea Romano
Sulla base di alcuni ritrovamenti fossili nello stato americano del New Mexico, si può affermare che i dinosauri, prima di diventare gli assoluti dominatori della terra, convissero per decine di milioni di anni con i propri predecessori, i cosiddetti dinosauromorfi. Fino ad oggi si credeva, invece, che la diffusione dei dinosauri sul nostro pianeta fosse avvenuta in seguito alla definitiva scomparsa dei loro antenati, a cui sarebbero succeduti molto rapidamente.
I ritrovamenti fossili sono stati portati alla luce da paleontologi della University of California, Berkeley, del American Museum of Natural History e del The Field Museum e sono stati desritti sull'ultimo numero della rivista Science. Questi fossili comprendono sia resti di antichi dinosauri che ossa dei loro precursori dinosauromorfi tutti databili tra 220 e 210 milioni di anni. Alla luce delle nuove scoperte, i ricercatori sostengono che tra questi due gruppi di animali probabilmente si fosse instaurata un'interazione competitiva che perdurò per alcuni milioni di anni, fino alla conquista del pianeta da parte dei dinosauri.
Questa ipotesi non poteva essere avallata dai dati paleontologici fino a questo ritrovamento, poichè erano conosciuti solo pochi resti sia di dinosauri che di dinosauromorfi nel Triassico superiore. Questa limitatezza di testimonianze fossili veniva interpretata come un periodo di transizione tra l'estinzione dei precursori dei dinosauri, che sembravano essere ancora presenti con un numero esiguo di specie, e i futuri dominatori del pianeta, che stavano cominciando a diffondersi. Molti gruppi che si pensavano estinti, invece, vivevano e proliferavano ancora. La conquista della terra da parte dei dinosauri fu dunque un processo lento e graduale piuttosto che una conquista rapida in cui trovano l'ambiente sgombro da competitori.
Tramite l'analisi di queste ossa fossili sarà possibile ricavare informazioni preziose riguardo l'evoluzione dei dinosauromorfi e la diffusione e la diversificazione dei dinosauri.
Intanto la prima sorpresa giunge da un predecessore dei dinosauri, a cui non è stato ancora dato un nome, che presenta caratteristiche inconsuete per il suo gruppo tassonomico. Contrariamente a tutti gli altri, è infatti erbivoro e quadrupede.
Andrea Romano
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