Ossa pelviche nei cetacei: semplice struttura rudimentale?

La Teoria dell’Evoluzione elaborata da Charles Darwin è spesso spiegata attraverso i meccanismi della selezione naturale, ovvero il processo attraverso il quale l’ambiente selezionerebbe nel corso del tempo gli individui che possiedono le caratteristiche più adatte alla sopravvivenza. Meno frequentemente invece si mette in luce l’importanza rivestita dalla selezione sessuale. Che cosa succederebbe infatti se un individuo avesse la capacità di sopravvivere, ma nessuna possibilità di riprodursi? I suoi geni non potrebbero essere trasmessi ad una generazione successiva e sarebbero così destinati ad essere perduti.
La selezione sessuale è il processo che seleziona gli individui che possiedono le caratteristiche più adatte alla riproduzione; influisce quindi profondamente nella determinazione dei tratti morfologici e comportamentali dei diversi organismi. Questo fenomeno è presente in tutte le specie che si riproducono attraverso il sesso e deriva dalla competizione per il partner, che si manifesta con modalità ed intensità differenti a seconda della specie. In alcuni organismi la scelta del partner favorisce lo sviluppo di ornamenti e display negli individui che competono per essere scelti. Non a caso, specie in cui la competizione per il partner è molto forte sono frequentemente caratterizzate da uno spiccato dimorfismo sessuale. Spesso sono i maschi a competere (direttamente o indirettamente) per conquistare le femmine, che scelgono accuratamente il proprio compagno, ma è bene sottolineare che questa non è una regola fissa ed esistono numerose eccezioni nel regno animale.

Le femmine possono selezionare il proprio compagno prima dell’accoppiamento, ma esistono molti altri casi in cui la scelta della femmina è criptica e avviene internamente, favorendo gli spermi di alcuni maschi rispetto a quelli di altri, durante o dopo l’accoppiamento (se vuoi leggere un esempio di competizione spermatica e scelta criptica femminile, clicca qui).

Non sempre selezione sessuale e selezione naturale coincidono: a volte gli ornamenti, i display o lo stesso accoppiamento possono comportare rischi in termini di predazione o di costi energetici. Per questo motivo, uno degli obiettivi della biologia evolutiva è proprio quello di comprendere se certi tratti conservati o evoluti nel corso del tempo dipendano da un tipo di selezione piuttosto che dall’altro.

Una delle conseguenze della selezione sessuale sembra essere la rapida evoluzione dei genitali maschili, perché questi non partecipano esclusivamente al semplice trasferimento dei gameti, ma sono coinvolti anche in altre funzioni, quali ad esempio la rimozione dello sperma dei maschi rivali. Esistono quindi genitali più adatti nel garantire la paternità nei contesti altamente competitivi.
Allo stesso modo, la selezione può favorire le femmine che inibiscono l’inseminazione, di modo da poter selezionare i compagni più validi all’interno della popolazione. Questa insorgenza di adattamenti e contro-adattamenti avviene continuamente nel corso dell’evoluzione e in maniera quasi parallela nei maschi e nelle femmine.
Fino a pochi anni fa però non c’erano evidenze per affermare se questo fenomeno si estendesse anche ai cambiamenti delle infrastrutture interne, permettendo un miglior controllo del movimento dei genitali prima e durante l’accoppiamento.

Nel 2014, Dines J. P. e collaboratori hanno condotto uno studio per testare questa ipotesi nei cetacei. Questi si sono evoluti da antenati terrestri e i resti del loro progenitore (Indohyus) risalgono a circa 50 milioni di anni fa; questo animale si spostava su quattro zampe e possedeva ossa spesse e pesanti che gli permettevano di camminare direttamente sul fondale dei fiumi. Attraverso i successivi step evolutivi, le ossa sono divenute sempre più leggere e porose, gli arti posteriori sono andati perduti e gli arti anteriori e la coda si sono sviluppati consentendo l’adattamento completo alla vita in acqua. È necessario sottolineare che in questo processo non c’è alcuna forma di finalismo; più semplicemente gli individui che possedevano le caratteristiche più adatte al nuoto hanno avuto, nel corso del tempo, maggiori chances in termini di sopravvivenza.

Osservando in ordine cronologico i resti dei vari animali ritrovati, risulta più semplice capire quali tendenze si siano affermate nel corso dell’evoluzione, passando dagli Archeoceti (gli antichi cetacei) ai Neoceti (i cetacei ancora oggi esistenti).

In concomitanza con la perdita degli arti posteriori, il bacino dei cetacei si è notevolmente ridotto e le piccole ossa pelviche dei Neoceti oggi non hanno più alcun contatto con la colonna vertebrale; per questo motivo, queste ossa sono spesso definite come “vestigia inutili”. Tuttavia, delle 92 specie di cetacei esistenti, tutte hanno mantenuto le ossa pelviche (ad eccezione di 2 che sembrano averle sostituite con altre strutture), suggerendo che queste ossa potrebbero avere un ruolo oltre quello di semplice struttura rudimentale.

Da una prima osservazione sembrerebbe infatti che maschi di specie in cui la selezione sessuale è particolarmente intensa (dedotta dalla dimensione relativa dei testicoli) tendano ad evolvere peni e ossa pelviche più grandi rispetto alla loro grandezza corporea. Inoltre, in queste stesse specie, tali ossa sarebbero soggette ad un maggior dimorfismo, rispetto alle altre ossa del corpo. A riprova di questo fatto, è stato effettuato un confronto utilizzando la coppia di coste più anteriori, mostrando che per queste ossa non esiste né un aumento dimensionale, né un incremento del dimorfismo, nelle specie con elevata competizione per il partner.

Qual è allora il ruolo delle ossa pelviche?

Questo studio mette in evidenza come queste ossa sembrino essere fondamentali per sostenere i genitali maschili durante l’accoppiamento. I muscoli ischiocavernosi infatti, ancorati alle ossa pelviche, sono di rilevante importanza per controllare i movimenti del pene, soprattutto nei cetacei. Nelle specie a forte competizione sessuale, le femmine mostrano spesso un comportamento elusivo, che porterebbe a selezionare i maschi più abili nel contrastare questa strategia di evitamento. In queste specie di cetacei infatti, le femmine avrebbero la tendenza a ruotare a pancia in sù, per evitare l’accoppiamento coi maschi. Pertanto, un miglior controllo nei movimenti dei genitali, aiuterebbe i maschi a superare questo ostacolo alla riproduzione.

Ossa pelviche specializzate e più grandi permettono infatti un buon ancoraggio di muscoli ischiocavernosi di dimensioni maggiori, che consentono di controllare in modo più efficiente i movimenti del pene. I maschi con queste caratteristiche avrebbero quindi una maggior possibilità di riprodursi, trasferendo (con buona probabilità) questi stessi caratteri alla generazione successiva.

Questo è il primo studio che mostra come la selezione sessuale sarebbe in grado di agire anche a livello delle infrastrutture interne che influenzano il movimento dei genitali e spiegherebbe perché le ossa pelviche dei cetacei non siano andate perse durante l’evoluzione.

Bibliografia:

• Darwin C. (1859) L’origine delle specie.
• Darwin C. (1871) L’origine dell’uomo e la selezione sessuale.
• Dines J. P., Otalora-Castillo E., Ralph P., Daley T., Smith A. D., Dean M. D. (2014) Sexual selection targets cetacean pelvic bones. Evolution 68-11: 3296-3306