Come nascono e si diversificano nuove specie in natura? La selezione naturale offre una spiegazione, ma le condizioni genetiche e ambientali alla base di questo meccanismo sono ancora poco conosciute. Un team guidato da Abderrahman Khila del CNRS ha appena scoperto come i rampicanti acquatici (famiglia Veliidae) del genere Rhagovelia hanno sviluppato strutture a ventaglio sulla punta delle loro gambe.

Queste strutture consentono loro di spostarsi a monte contro corrente, un'impresa oltre le capacità di altri strider acquatici che non hanno fan. I ricercatori hanno identificato due geni, finora sconosciuto, che sono responsabili della formazione dei fan della gamba Rhagovelia. I loro risultati sono riportati in Scienza (20 ottobre, 2017).

I Rhagovelia appartengono a un gruppo di insetti (Gerromorpha) notevoli per la loro capacità di camminare sull'acqua. I peli idrorepellenti che coprono le gambe lo rendono possibile. A differenza di altri Gerromorpha, I Rhagovelia sono specializzati per la locomozione su corsi d'acqua con forti correnti utilizzando estensioni a ventaglio su un secondo paio di zampe che fungono da pinne per il nuoto. Poiché solo Rhagovelia possiede questi ventagli, offrono un modello ideale per studiare come nuove strutture, o innovazioni morfologiche, forma durante il processo evolutivo.

Gli scienziati volevano prima sapere quali informazioni genetiche hanno programmato lo sviluppo dei fan. Hanno scoperto due geni precedentemente sconosciuti in Rhagovelia che devono essere espressi per far apparire i fan completamente formati. Quando questi geni vengono messi a tacere, Rhagovelia forma gambe normali, ma mancano i fan. Indagini più approfondite hanno rivelato che uno dei due geni è in realtà di origine precoce, essendo stato ereditato da un insetto ancestrale. L'altro gene è nuovo, però, trovato solo in Rhagovelia.

La sorprendente somiglianza tra i due geni suggerisce che una mutazione genetica possa aver dato origine al gene specifico di Rhagovelia per duplicazione di quello ancestrale. I ricercatori hanno anche notato che i geni sono espressi solo nelle cellule sulla punta delle gambe centrali. Ciò significa che l'evoluzione dei fan ha coinvolto almeno due importanti eventi genetici:una duplicazione di un gene per produrre due copie in Rhagovelia, e l'espressione di questi geni nelle cellule che danno origine ai fan. Poiché queste estensioni piumate ricordano i fan delle geisha giapponesi, il gene più recente è stato soprannominato geisha; il gene ancestrale è chiamato madre di geisha.

La squadra di Khila ha quindi dovuto capire lo scopo di questi fan e la loro importanza per questi particolari strider acquatici. Sorprendentemente, Rhagovelia si muove rapidamente sull'acqua ferma con o senza ventilatori. Su corpi d'acqua in movimento, però, Ragovelia normale (cioè, con ventilatori) corrono rapidamente e senza sforzo a monte, mentre Rhagovelia fanless non può competere con la corrente. Però, Rhagovelia con fan rudimentali fa un lavoro decente, meglio di Rhagovelia senza fan, ma peggio degli individui con fan completamente sviluppati.

Questi risultati rivelano che alcune modificazioni genetiche possono portare all'emergere di nuove strutture che influenzano direttamente gli stili di vita degli organismi e danno loro accesso a nicchie ecologiche un tempo fuori dalla loro portata.