Colonie figlie di Volvox all'interno di una colonia madre di Volvox. Credito:Frank Vox
Nuovi studi del Max Planck Institute for Evolutionary Biology mostrano che la competizione tra le diverse fasi evolutive dello sviluppo dei cicli vitali multicellulari può essere importante per lo sviluppo di un'intera popolazione. Senza concorrenza diretta, solo il tasso di crescita di una popolazione determina quale ciclo di vita prevale.
La concorrenza ecologica, invece, può portare alla selezione di cicli di vita completamente diversi.
L'evoluzione degli organismi multicellulari è un processo centrale nel corso dell'origine della vita. Nella maggior parte dei casi, un organismo è multicellulare solo per una parte del suo ciclo di vita:il ciclo di vita multicellulare più semplice consiste nella crescita della cellula germinale in una colonia e nella sua scissione in singole cellule per produrre nuove cellule germinali.
Finora, la maggior parte dei modelli teorici presuppone che la selezione tra i cicli vitali sia guidata dalle proprietà interne dei gruppi multicellulari, portando alla competizione per la crescita. Allo stesso tempo, tuttavia, viene raramente considerata l'influenza delle interazioni tra i gruppi sull'evoluzione dei cicli vitali.
Vanessa Ress (Università di Amburgo), Arne Traulsen (Max Planck Institute for Evolutionary Biology, Plön) e Yuriy Pichugin (Princeton University, USA) presentano ora un nuovo modello che tiene conto della competizione ecologica tra i cicli di vita individuali, un progetto che iniziato con la tesi di laurea di Vanessa Ress sotto la supervisione del Dr. Pichugin.
Il modello mostra che il risultato dell'evoluzione può essere la coesistenza tra più cicli di vita, cosa impossibile senza concorrenza. Allo stesso modo, la ricerca mostra che i modelli che trascurano questa competizione possono catturare dinamiche a breve termine ma non riescono a prevedere l'evoluzione a livello di popolazione.
Gli organismi multicellulari come animali, piante, funghi o alghe rosse e brune sono spesso formati dalle loro cellule che rimangono insieme dopo la divisione cellulare, a differenza delle specie unicellulari in cui le cellule si separano prima della divisione successiva. Gli organismi devono, tuttavia, riprodursi, altrimenti le loro specie si estingueranno. Per un organismo multicellulare, ciò significa che alcune cellule devono migrare per svilupparsi in un nuovo individuo.
La combinazione di crescita e riproduzione di un organismo forma un ciclo di vita clonale. L'emergere di cicli vitali multicellulari clonali è stata l'innovazione centrale nelle prime fasi dell'evoluzione della multicellularità. Lì, caratteristiche che non esistono affatto nelle specie unicellulari diventano cruciali per il successo a lungo termine anche della colonia cellulare più primitiva. Questi includono il numero di cellule nella colonia, la frequenza con cui le cellule migrano per formare nuove colonie, la dimensione delle cellule germinali rilasciate e il numero di cellule germinali prodotte.
Poiché la riproduzione, e quindi l'idoneità delle colonie cellulari semplici, dipende da queste caratteristiche, esse sono immediatamente soggette alla selezione naturale, che favorisce alcuni cicli vitali rispetto ad altri.
Poiché la vita multicellulare complessa discende da queste semplici colonie cellulari, la comprensione dell'evoluzione dei cicli vitali primitivi è fondamentale per comprendere l'evoluzione degli organismi complessi.
La ricerca è stata pubblicata su eLife . + Esplora ulteriormente
