Processo riproduttivo delle farfalle monarca

La monarca è una razza di farfalla spettacolare con una storia intrigante. Ora gli scienziati hanno rivelato in che modo i batteri, che uccidono i maschi, stanno contribuendo a creare un ibrido meraviglioso della monarca africana.

I ricercatori hanno fatto nuove scoperte sul complesso processo riproduttivo secondo il quale sopravvive solo la discendenza femminile del Danaus chrysippus, (1) il tutto in prossimità di Nairobi, la capitale del Kenya. Ricerche precedenti avevano dimostrato che tutte le farfalle di sesso femminile in questa regione risultarono infettate da un batterio, chiamato Spiroplasma. (2) La ricerca appurò che dopo l'accoppiamento con maschi immigrati di altre sottospecie le femmine sopprimevano tutti i loro nascituri.

Non era chiaro, tuttavia, come ciò influenzasse la colorazione alare delle farfalle femminili. Lo studio internazionale, pubblicato da PLOS Biology, (3) condotto dall'Università di Edimburgo, ha analizzato l'intero DNA dei batteri e i cromosomi delle farfalle. I risultati rivelano che i batteri assicurano la sopravvivenza di un particolare gene del modello di colore, che viene sempre trasmesso da madre a figlia. Tuttavia, questo stesso gene fa sì che la figlia assomigli a suo padre, piuttosto che a sua madre.

Gene del colore

Nonostante 50 anni di studio, fino ad ora gli scienziati sono rimasti perplessi sul perché questa popolazione di soli esemplari femminili mostra modelli di colore unici e abbaglianti - che cambiano stagionalmente. Normalmente ogni sottospecie ha un modello di colore riconoscibile che avverte i predatori sulla loro tossicità. Si pensa che nuovi e insoliti schemi di colore li rendano più vulnerabili ai predatori.

Precedenti studi hanno anche scoperto che il cromosoma del colore femminile si era attaccato al cromosoma sessuale femminile, chiamato cromosoma W. Sequenziando il DNA, i ricercatori hanno dimostrato che questo nuovo cromosoma fuso, chiamato neo-W, altera i modelli di colore e si è diffuso rapidamente nella popolazione, mano nella mano con i batteri che uccidono i maschi.

Vicolo cieco genetico

Tuttavia, c'era ancora un enigma che gli scienziati dovevano ancora risolvere: se le femmine avevano tutte lo stesso gene cromatico, allora perché la popolazione era così variabile?

Lo studio ha scoperto che questi geni nelle figlie si lasciano sovrascrivere dai geni provenienti dai padri. Si ritiene che le fluttuazioni stagionali dei modelli del vento influenzino le sottospecie di immigrati maschili che finiscono in questa regione, portando a cambiamenti nei modelli di colore delle femmine. Anche se assomigliano sempre a loro padre, le figlie ibride infette, incapaci di generare figli, rappresentano un vicolo cieco genetico per i padri, i cui geni del modello di colore sopravvivono solo per una generazione prima di essere spazzati via.

Il dottor Simon Martin, (4) della School of Biological Sciences dell'University of Edinburgh, ha dichiarato: «L'emergenza e la diffusione relativamente veloci di un nuovo cromosoma, combinate con il breve ciclo di vita della farfalla, ci permettono di studiare come il microbo sta alterando l'evoluzione della farfalla, quasi in tempo reale. Stiamo scoprendo continuamente nuovi modi in cui i microbi manipolano i loro ospiti e l'uccisione dei maschi ne è solo un esempio. Fa meravigliare fino a che punto l'evoluzione di altri organismi - persino gli umani - sia influenzata da tali forze invisibili.»

Lo studio è stato condotto in collaborazione con le Università di Exeter, Cambridge e il Mpala Research Center in Kenya. Lo studio è stato finanziato dal programma di ricerca e innovazione dell'Unione Europea Horizon 2020 del Consiglio europeo della ricerca, The National Geographic Society e attraverso una Royal Society University Research Fellowship, assegnato al dottor Martin.

Riferimenti:

(1) Danaus chrysippus

(2) Spiroplasma

(3) Whole-chromosome hitchhiking driven by a male-killing endosymbiont

(4) Simon Martin

Descrizione foto: la femmina della farfalla monarca africana proveniente da un habitat vicino a Nairobi, in Kenya, mostra i suoi abbaglianti colori stagionali. - Credit: Claude Martin.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Male-killing bugs key to butterflies’ colour changes