Le termiti sono tra gli animali più dominanti del pianeta, formando enormi colonie che possono contenere milioni di individui. Le loro società altamente organizzate sollevano una domanda ovvia: in che modo gli insetti con sistemi sociali così avanzati si sono evoluti da antenati solitari che somigliavano molto agli scarafaggi moderni?
Una nuova ricerca dell’Università di Sydney indica una spiegazione inaspettata. Invece di diventare più complesse aggiungendo nuovi geni, le termiti hanno sviluppato un comportamento sociale avanzato perdendo geni, compresi quelli associati alla competizione spermatica. I risultati forniscono nuove informazioni su un dibattito scientifico di lunga data sul fatto se la monogamia sia un passo fondamentale nell’evoluzione delle complesse società di insetti.
Lo studio internazionale, pubblicato il 29 gennaio in Scienzafa risalire le termiti agli scarafaggi comuni, compresi gli antenati degli odierni scarafaggi « domestici », che iniziarono a nutrirsi di legno morto. Quel cambiamento nella dieta diede il via a una serie di cambiamenti genetici e comportamentali che alla fine diedero origine alle termiti e alle loro colonie strettamente strutturate.
La ricerca è stata condotta da un team internazionale che comprendeva scienziati provenienti da Cina, Danimarca e Colombia.
« Le termiti si sono evolute da antenati scarafaggi che hanno iniziato a vivere all’interno e a mangiare legno », ha affermato il professor Nathan Lo della School of Life and Environmental Sciences dell’Università di Sydney, autore senior dello studio. « Il nostro studio mostra come il loro DNA sia cambiato prima quando si sono specializzati in questa dieta di scarsa qualità e poi sia cambiato nuovamente quando sono diventati insetti sociali. »
Confronto dei genomi tra insetti correlati
Per comprendere come si sono svolti questi cambiamenti, i ricercatori hanno analizzato e confrontato genomi di alta qualità di scarafaggi, blatte e diverse specie di termiti con diversi livelli di organizzazione sociale. Gli scarafaggi sono parenti stretti delle termiti e vivono in piccoli gruppi familiari, il che li rende un importante collegamento evolutivo.
Uno dei modelli più chiari emersi è che i genomi delle termiti e delle blatte sono più piccoli e meno complessi dei genomi degli scarafaggi. Man mano che le termiti diventavano sempre più dipendenti dalla cooperazione e dalla condivisione del cibo all’interno delle loro colonie, perdevano molti geni coinvolti nel metabolismo, nella digestione e nella riproduzione.
« Il risultato sorprendente è che le termiti hanno aumentato la loro complessità sociale perdendo complessità genetica », ha affermato il professor Lo. « Ciò va contro l’ipotesi comune secondo cui società animali più complesse richiedono genomi più complessi. »
Cosa rivela lo sperma sulla monogamia
Alcune delle perdite genetiche più rivelatrici riguardavano i geni responsabili della formazione della coda, o flagello, degli spermatozoi. A differenza degli scarafaggi e della maggior parte degli animali, gli spermatozoi delle termiti non hanno la coda e non sono in grado di nuotare.
« Questa perdita non è causa della monogamia », ha detto il professor Lo. « Invece, è un forte indicatore del fatto che la monogamia si era già evoluta. »
In molti animali, compresi gli scarafaggi, le femmine si accoppiano con più maschi. Ciò porta ad un’intensa competizione spermatica, favorendo gli spermatozoi che possono nuotare velocemente usando la coda. Una volta che gli antenati delle termiti divennero monogami, quella competizione scomparve. Senza la competizione spermatica, non vi era più alcun vantaggio nel mantenere i geni che supportano il movimento degli spermatozoi.
« I nostri risultati indicano che gli antenati delle termiti erano strettamente monogami », ha detto il professor Lo. « Una volta stabilita la monogamia, non c’era più alcuna pressione evolutiva per mantenere i geni coinvolti nella motilità degli spermatozoi. »
Questi risultati parlano direttamente di un dibattito scientifico più ampio sulla necessità o meno di una stretta parentela genetica affinché i sistemi sociali complessi possano evolversi. Mentre alcuni ricercatori hanno sostenuto che non è necessaria un’elevata parentela, le nuove prove suggeriscono che la monogamia e forti legami genetici erano essenziali per le società delle termiti.
Come la condivisione del cibo modella i ruoli delle termiti
Lo studio spiega anche come le colonie di termiti si organizzano internamente. Gli esperimenti hanno dimostrato che il fatto che una giovane termite diventi un lavoratore o un futuro re o regina dipende in gran parte dalla nutrizione durante le prime fasi dello sviluppo.
Le larve che ricevono cibo abbondante dai fratelli più grandi sviluppano un elevato metabolismo energetico e diventano operaie, che non si riproducono. Le larve che ricevono meno cibo crescono più lentamente all’inizio e mantengono la capacità di riprodursi più avanti nella vita, cioè re o regine.
« Questi cicli di feedback sulla condivisione del cibo consentono alle colonie di ottimizzare la propria forza lavoro », ha affermato il professor Lo. « Contribuiscono a spiegare come le termiti mantengono società stabili e altamente efficienti per lunghi periodi. »
La monogamia continua anche dopo la morte
Quando un re o una regina delle termiti muore, la monogamia di solito continua. In molti casi, uno dei loro discendenti assume il ruolo riproduttivo, il che si traduce in una diffusa consanguineità all’interno delle colonie.
« Da una prospettiva evolutiva, ciò rafforza ulteriormente la parentela », ha affermato il professor Lo, che fa parte di un gruppo di ricerca sugli insetti dinamico e in crescita presso la School of Life and Environmental Sciences dell’Università di Sydney.
Ripensare l’evoluzione sociale
Combinando i dati genomici con studi fisiologici e comportamentali, i ricercatori presentano una delle spiegazioni più dettagliate finora su come le termiti siano passate da antenati solitari, simili a scarafaggi, ad alcuni degli organismi socialmente più complessi sulla Terra.
« Questo lavoro dimostra che comprendere l’evoluzione sociale non significa solo aggiungere nuovi tratti », ha affermato il professor Lo. « A volte, si tratta di ciò che l’evoluzione sceglie di lasciare andare. »
I finanziamenti sono stati ricevuti dalla National Natural Science Foundation of China, dal Dipartimento di Scienza e Tecnologia della provincia di Guangdong e dall’Australian Research Council.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
