I cavallucci marini sono la prova evidente che in natura non esistono regole scritte. In questo piccolo gruppo di pesci diffusi in tutti gli oceani, e anche nel Mar Mediterraneo, è infatti il maschio a portare avanti la gravidanza. La femmina depone le uova all'interno di una tasca ventrale presente solo nei maschi, dove vengono poi fecondate, incubate e protette dal papà fino alla nascita dei piccoli.
Questa "eccezione" evolutiva alla regola in cui la gravidanza è qualcosa di tipicamente femminile ha sempre attirato molta curiosità e interesse e ora, per la prima volta, uno studio pubblicato recentemente sulla rivista Nature Ecology & Evolution ne svela nel dettaglio i meccanismi cellulari che la rendono possibile.
"Durante la maturazione sessuale dei cavallucci marini maschi, le cellule della pelle della futura sacca cambiano identità sotto l'effetto degli androgeni, gli ormoni maschili", spiega a Fanapge.it Ralf Schneider dell'Istituto di Zoologia dell'Università di Kiel in Germania, tra gli autori principali dello studio. "Il ruolo degli androgeni è così dominante che aumentando il loro livello nelle femmine è possibile indurre lo lo sviluppo di tasche incubatrici".
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Non esistono regole scritte in natura: i maschi di cavallucci marini che partoriscono
Siamo abituati a pensare alla gravidanza come un tratto tipicamente femminile. Nei mammiferi, dopo la fecondazione, l'embrione cresce all'interno dell'utero della femmina, ricevendo ossigeno e nutrienti attraverso un organo specializzato – la placenta – mentre il sistema immunitario durante la gravidanza viene "addormentato" per evitare che l'embrione venga considerato un corpo estraneo dall'organismo della femmina e quindi rigettato, come accade nell'aborto.
Eppure, la natura ama sovvertire le regole. Anche rettili, anfibi e pesci, in forme più o meno "raffinate", hanno sviluppato meccanismi di gravidanza. In alcuni casi le uova restano semplicemente nel corpo della femmina senza scambio nutritivo; in altri, compaiono vere e proprie strutture simili a una placenta, capaci di fornire ossigeno e nutrienti. Ma nessuno, tuttavia, sorprende come i cavallucci marini.
"Tra tutte le strategie evolutive, la più strabiliante e particolare è sicuramente quella dei cavallucci marini, dove è il maschio a portare avanti la gravidanza", spiega Luciano Bosso, ricercatore associato della Stazione Zoologica Anton Dohrn di Napoli ed esperto in ecologia dei cavallucci marini non coinvolto nello studio. "Sarà lui a fecondarle, custodirle e nutrire gli embrioni in una tasca ventrale fino alla nascita di minuscoli e perfettamente formati cavallucci marini".
Lo studio che svela il "come" e il "perché" della gravidanza maschile dei cavallucci
Nel nuovo studio di Yali Liu e colleghi, i ricercatori sono andati a indagare, cellula per cellula, come questa tasca si formi nei maschi dei cavallucci marini e come si sia evoluta. Per farlo, hanno misurato l'attività di migliaia di geni nelle cellule che compongono la sacca ventrale, confrontandole con quelle dell'utero dei mammiferi.
"I risultati sono sorprendenti. Durante la maturazione sessuale dei cavallucci maschi, le cellule della pelle nella zona della futura tasca incubatrice cambiano progressivamente identità sotto l'effetto degli androgeni, gli ormoni maschili come il testosterone", sottolinea il biologo Ralf Schneider. "Così dominante è il ruolo degli androgeni che, aumentando i loro livelli nelle femmine, gli scienziati sono riusciti a indurre lo sviluppo di tasche incubatrici simili a quelle dei maschi. L'estrogeno, protagonista della gravidanza nelle femmine dei mammiferi, sembra invece avere un ruolo minimo".
Un aspetto inatteso riguarda anche la pseudo-placenta, il tessuto che nei cavallucci marini permette lo scambio con uova ed embrioni. La sua formazione dipende da geni presenti esclusivamente dei cavallucci marini: quando gli scienziati ne hanno bloccato artificialmente la funzione, la pseudo-placenta non si sviluppava correttamente.
"La gestione del sistema immunitario è ancora più sorprendente. Nei mammiferi la tolleranza verso l’embrione è regolata dal gene foxp3, ma i cavallucci marini lo hanno perso nel corso dell'evoluzione, insieme alla milza e a una parte rilevante del loro arsenale immunitario. In altre parole, invece di imparare a "tollerare" l’embrione come fanno i mammiferi, hanno modificato l'intero funzionamento del loro sistema immunitario, riducendo alla radice il rischio di rigetto", continua Ralf Schneider.
Una storia evolutiva scritta nella pelle
Confrontando i cavallucci marini con i loro parenti più stretti, come i pesci ago, e quelli più lontani, i mammiferi, i ricercatori hanno anche scoperto che vari tipi cellulari coinvolti nella gravidanza mostrano sorprendenti somiglianze, pur avendo origini diverse. I risultati suggeriscono che la gravidanza dei cavallucci marini sia nata evolutivamente da un "semplice" meccanismo di "attaccamento" delle uova alla pelle del genitore, che poi si è trasformato gradualmente in una tasca protettiva.
"Tra le scoperte più affascinanti, – conclude Ralf Schneider -, vi è un tipo cellulare che, per funzioni e geni attivi, ricorda i trofoblasti dei mammiferi, ovvero le cellule che formano la placenta e derivano dall'embrione. Ma nei cavallucci marini queste cellule provengono invece dalla pelle del maschio. Una soluzione evolutiva elegante e completamente diversa da quella dei mammiferi".
I cavallucci marini, un laboratorio vivente per capire la gravidanza
Questo studio, reso possibile grazie a tecnologie impensabili anche solo dieci anni fa, apre una finestra straordinaria sull'evoluzione di uno dei tratti biologici più complessi e affascinanti di tutti. I cavallucci marini si confermano così un modello prezioso per capire come funzionano la gravidanza e il sistema immunitario nei vertebrati.
"Grazie ai risultati di questa incredibile ricerca, oggi comprendiamo meglio i meccanismi genetici, molecolari e cellulari alla base della gravidanza, che, nelle femmine dei mammiferi e nei maschi dei cavallucci marini, attraverso percorsi evolutivi differenti, ha trovato soluzioni genetiche e ormonali simili, ma non uguali", conclude Luciano Bosso. "Chiaramente questo è solo l'inizio, ma i cavallucci marini, con la loro particolare evoluzione dai più comuni pesci, come per esempio la triglia o la sogliola, possono aiutarci davvero tanto a capire come la natura sia in grado di trovare vie del tutto originali per affrontare una questione importante e delicata: far nascere nuova vita".
E i cavallucci marini, con "l'invenzione" della tasca ventrale dei maschi, ha imboccato una strada quasi impensabile dal nostro punto di vista, ma che ci dimostra che davvero in biologia non bisogna mai di mai e mai dire sempre.
