Perché alcuni ibridi sono vitali e altri no? È noto che questo dipende dalla specie padre e dalla specie madre. Una nuova ricerca in due specie di rane correlate mostra l'influenza delle specie di madre e padre:un ibrido è praticabile, l'altro ibrido muore nelle prime fasi di sviluppo. Scienziati della Radboud University, insieme ai colleghi degli Stati Uniti e del Giappone, hanno pubblicato i loro risultati il ​​10 gennaio in Natura .

Quando due specie imparentate si incrociano, il loro materiale genetico si incrocia, che può portare a nuove specie. Ma ogni tanto, c'è una differenza nella prole, a seconda di quale delle due specie è la madre e quale è il padre. Un noto esempio di ibrido è un mulo, la prole di un asino maschio e di una cavalla. Viceversa, la prole di un'asina e di un cavallo maschio è un animale diverso:un bardotto. Fa quindi differenza quale specie è il padre e quale è la madre.

Un ibrido è praticabile, l'altro ibrido no

Sia i muli che i bardotti sono sterili, perché asini e cavalli hanno un diverso numero di cromosomi, le strutture proteiche su cui è presente il materiale genetico. lieviti, impianti, pesci e anfibi (a differenza dei mammiferi) possono, però, produrre ibridi fertili. Il professore di biologia molecolare dello sviluppo Gert Jan Veenstra afferma:"Ad esempio, nelle rane può comparire una duplicazione dei cromosomi, in cui l'intera serie di cromosomi del padre e della madre viene trasmessa alla generazione successiva".

Però, c'è un altro problema:alcuni ibridi non sono praticabili, mentre l'incrocio è il contrario. Gli embrioni sono geneticamente identici, ma c'è una differenza di fattibilità, a seconda della specie paterna e della specie madre. Veenstra dice, "Anche se è vitale per l'evoluzione, i meccanismi di ibridi vitali e non vitali sono fino ad oggi sconosciuti."

Incrocio della rana artigliata africana e occidentale

Gli scienziati hanno mostrato questo fenomeno nella ricerca con due specie di rane correlate:Xenopus tropicalis e Xenopus laevis (conosciute anche come rane artigliate occidentali e africane, rispettivamente). Quando una femmina di rana artigliata africana viene incrociata con un maschio di rana artigliata occidentale, gli embrioni sono vitali. Però, viceversa, incrociare un maschio di rana artigliata africana e una femmina di rana artigliata occidentale porta a embrioni che muoiono nelle prime fasi dello sviluppo. Perché quello è, rimasto poco chiaro.

I ricercatori riferiscono cosa è andato storto durante questo incrocio:il macchinario molecolare materno della rana artigliata occidentale non può riconoscere completamente i cromosomi paterni della rana artigliata africana. Due parti specifiche dei cromosomi paterni sono incompatibili con la cellula materna, e quindi la separazione dei cromosomi durante la divisione cellulare viene interrotta. Queste cellule ora mancano di un gran numero di geni importanti, come i geni per il metabolismo, e quindi muoiono rapidamente.

Questo dimostra che c'è una forte asimmetria quando si tratta di ibridi, a seconda della specie paterna e della specie madre. "Questi risultati sono importanti, perché questo tipo di ibrido è presente in natura e in alcuni casi porta a nuove specie. Quando emergono nuove specie, sembra esserci un periodo di transizione:specie strettamente imparentate sono in grado di produrre prole vitale, ma se i cromosomi non sono più compatibili porta a risultati asimmetrici di incroci. Quando le specie si separano ulteriormente, l'incrocio non porta più a una prole vitale. Mostriamo qui il meccanismo cellulare alla base di questo fenomeno, " dice Gert Jan Veenstra.

Anche l'ibrido vitale di un maschio di rana artigliata occidentale e di una femmina di rana artigliata africana ha rivelato un meccanismo molecolare:elementi di DNA parassiti (trasposoni) vengono attivati ​​in uno dei genomi. Veenstra dice, "Il sistema immunitario della femmina non è predisposto a riconoscere i trasposoni paterni e quindi non li reprime. Di conseguenza, gli elementi del DNA parassiti sono ora in grado di svolgere un nuovo ruolo:possono agire come DNA regolatore che influenza l'attività genica. Ciò può avere una grande influenza sulla formazione e sulle caratteristiche di una nuova specie." Questi risultati sono stati pubblicati in Biologia del genoma (Elurbe et al, 2017).