Abstract
Hai mai sentito parlare di liger e tigon – mix tra leoni e tigri? Wolfdogs, un mix tra lupi e cani? O forse un grolar, un mix tra grizzly e orso polare? Quando organismi di due specie diverse si mescolano, o si riproducono insieme, si parla di ibridazione. La prole che viene prodotta da questi mix è nota come ibridi. Gli ibridi si verificano nel mondo naturale e sono una potente forza evolutiva. Sono anche importanti nella nostra vita quotidiana: probabilmente mangi piante ibride ogni giorno. In questo articolo, ci immergiamo nell’eccitante mondo dell’ibridazione, descrivendo come avviene e cosa può succedere quando gli ibridi hanno dei figli.
Cos’è una specie?
L’ibridazione è l’allevamento di due specie diverse. Quindi, per addentrarci nel mondo dell’ibridazione, dobbiamo prima capire cos’è una specie. Gli organismi che appartengono alla stessa specie sono più simili tra loro che agli organismi di specie diverse. È facile distinguere alcune specie, per esempio un ippopotamo è riconoscibilmente una specie diversa da un ghepardo (vedi figura 1). Ma qual è la differenza tra un ghepardo e un leopardo? Anche loro sono specie diverse, ma un leopardo è molto simile a un ghepardo. Entrambi vivono in Africa, sono carnivori, felini, ed entrambi hanno anche le macchie. Le regole più comunemente usate per dividere gli organismi in specie sono chiamate il concetto di specie biologica. Queste regole considerano gli animali come specie diverse se non possono riprodursi insieme o se si riproducono insieme e producono prole sterile, cioè prole che non può avere figli propri. Poiché un ghepardo e un leopardo non possono riprodursi insieme, li consideriamo due specie diverse. Altre regole che dividono animali o piante simili in specie diverse sono controverse. Alcuni scienziati cercano differenze fisiche, per esempio, differenze nella forma del becco, nel colore del corpo, nel comportamento, nell’habitat o nella posizione geografica. Altri scienziati usano le differenze nei geni per aiutare a trovare specie diverse. Ogni organismo vivente ha dei geni, che sono contenuti nel DNA e contengono le informazioni che dicono al corpo come funzionare. All’interno di una specie, ci saranno piccole differenze tra i geni chiamate mutazioni. Tali mutazioni sono la causa di piccole differenze all’interno di una specie, come i diversi colori degli occhi negli esseri umani. Le mutazioni determinano persino se puoi arrotolare la lingua o meno! Tra le specie, ci sono molte più mutazioni tra i geni. Sono le mutazioni che causano le differenze nelle dimensioni del becco o nel comportamento che vediamo. Se gli scienziati non sono sicuri che due organismi siano specie diverse, possono confrontare e contare le mutazioni, per controllare.
- Figura 1 – Un ghepardo e un ippopotamo sono due specie diverse.
- Entrambi vivono sul continente africano, ma gli ippopotami vivono in acqua e in zone paludose, mentre i ghepardi odiano essere bagnati e vivono nelle praterie africane. Un ippopotamo è un erbivoro e un ghepardo è un carnivoro. Le due specie non possono ibridarsi.
Cosa sono gli ibridi?
Quando due animali della stessa specie si accoppiano, la loro prole riceve il 50% dei geni da ciascun genitore. Questo è ciò che ti fa sembrare un misto dei tuoi genitori. Gli ibridi sono incroci tra due specie diverse, quindi contengono il 50% dei geni di ogni specie madre. Un famoso ibrido è il mulo, un incrocio tra un asino e un cavallo. Il 50% dei geni di un mulo provengono da un cavallo e il 50% da un asino. A causa di questa mescolanza, i muli hanno caratteristiche di ogni specie madre e sono forti, come gli asini, e intelligenti, come i cavalli. Gli agricoltori allevano i muli perché questa combinazione li rende eccellenti per il trasporto di provviste. Usare l’ibridazione per combinare gli aspetti desiderabili di ogni specie madre è molto vantaggioso per gli esseri umani, e gli ibridi sono spesso usati in agricoltura. Molti dei deliziosi frutti che compri al supermercato sono stati addirittura creati attraverso l’ibridazione! Banane, pompelmi, carote e cetrioli sono tutte specie ibride. Ci sono in realtà centinaia di varietà di banane, ma la maggior parte di noi ha familiarità con una banana ibrida. Gli agricoltori continuavano a mescolare varietà di banane per creare la combinazione perfetta di frutta morbida e gustosa senza troppi semi.
Gli ibridi possono avere figli?
I muli e le banane sono esempi di ibridi che sono sterili, quindi non possono avere figli propri. Ma sorprendentemente, ci sono molti esempi di ibridi che possono effettivamente avere bambini. Questo accade quando l’ibrido si accoppia con un altro ibrido, o con la stessa specie di uno dei suoi genitori. Per esempio, quando leoni e tigri si ibridano producono un liger. I liger sono fertili e possono accoppiarsi con altri liger, leoni o tigri. Gli ibridi fertili creano un problema molto complesso nella scienza, perché questo infrange una regola del concetto di specie biologica: due specie separate non dovrebbero essere in grado di riprodursi e avere prole fertile. Questo significa che i genitori di questi ibridi fertili non sono specie separate? No, significa solo che il concetto di specie biologica non è adatto a tutte le specie. Grazie alla scoperta che alcuni ibridi sono fertili, gli scienziati continuano a discutere su cosa sia una specie e probabilmente lo faranno per molti anni. Questo è ciò che rende l’ibridazione così interessante – sfida alcune delle nostre idee scientifiche di base.
Quando gli ibridi si accoppiano con una delle loro specie madri, la loro prole è conosciuta come ibridi reincrociati. Nelle figure 2A, B, vediamo un liger, un ibrido tra un leone e una tigre che si è accoppiato con una tigre. Il bambino di questo mix, l’ibrido reincrociato, ha ancora alcuni geni del leone. Se il backcrossing continua per molte generazioni (l’ibrido backcrossed si accoppia con una tigre, poi la sua prole fa lo stesso) la percentuale di geni del leone diventerà sempre più piccola, ma non si perde completamente. Questo significa che i geni del leone possono alla fine entrare a far parte del pool genetico della specie tigre. Quando una specie contiene alcuni dei geni di un’altra specie, si parla di introgressione. Questa è una potente forza evolutiva, perché questi nuovi geni possono codificare nuovi tratti o comportamenti che potrebbero aiutare la specie madre.
- Figura 2 – (A) In alto a sinistra, un leone e una tigre si accoppiano per produrre un ibrido.
- Questo ibrido leone-tigre ha il 50% dei suoi geni dal leone e il 50% dalla tigre. Se l’ibrido si accoppia poi con una tigre (in basso a sinistra), la prole, chiamata ibrido reincrociato, avrà una percentuale inferiore di geni del leone. (A) è un cartone animato, e nella realtà, ligeri e tigri sono mescolati in tutto il loro corpo come vediamo in (B). Che è un esempio di due liger che vivono in uno zoo.
Che impatto ha l’ibridazione sul mondo naturale?
Finora abbiamo parlato solo di ibridi creati dall’uomo. Leoni e tigri non si incontrano mai naturalmente in natura, ma altri ibridi si verificano naturalmente. Infatti, ci sono centinaia di ibridi nel mondo naturale. Si pensa che una specie vegetale su quattro e una specie animale su dieci si ibridino. L’ibridazione può aiutare le specie parentali trasferendo nuovi geni, attraverso l’introgressione, e può anche portare alla creazione di nuove specie. Per esempio, le farfalle Heliconius del Sud America hanno acquisito parte dei loro bellissimi modelli di ali attraverso l’ibridazione (Figura 3). Le farfalle Heliconius usano i loro modelli di ali per attirare i compagni, così come per evitare i predatori, che interpretano i modelli come segnali di avvertimento. . L’antica ibridazione delle specie di girasole ha anche generato nuove specie in Nord America. Questi girasoli di origine ibrida possono vivere in ambienti più estremi, dove il suolo è povero o tossico. L’ibridazione ha combinato i tratti delle due specie madri, formando una nuova combinazione di geni nell’ibrido che gli ha permesso di vivere in questo nuovo habitat.
- Figura 3 – Ali di tre farfalle Heliconious.
- Il pannello superiore mostra un ibrido delle due specie di farfalle nei pannelli sottostanti, quindi i modelli delle ali dell’ibrido sono un mix dei due genitori. Questa ibridazione può essere vantaggiosa, perché i nuovi modelli di ali possono attrarre i compagni, ma può anche essere svantaggiosa, perché alcuni modelli di ali possono rendere le farfalle più evidenti ai predatori. Le immagini sono tratte da heliconius.ecdb.io.
Anche se molti degli ibridi naturali di cui abbiamo parlato sono di specie moderne, ci sono anche esempi di antiche ibridazioni avvenute decine di migliaia di anni fa. Questi ibridi possono essere identificati anche quando le specie parentali sono estinte. Questo perché alcuni dei geni della specie madre saranno ancora presenti in una piccola percentuale nell’ibrido. Confrontando le mutazioni dei geni tra specie strettamente correlate, possiamo trovare potenziali ibridi cercando geni che sono molto diversi, o mutazioni che provengono da una delle specie genitrici dell’ibrido antico. Usando questo metodo, un antico ibrido è stato trovato per essere un antenato di molte specie di pesci pagliaccio (come Nemo di Finding Nemo). Proprio come il girasole, la combinazione di adattamenti in questo antico ibrido ha permesso all’antenato del pesce pagliaccio di vivere in un nuovo habitat. Come risultato, questo antico ibrido è un antenato di molte specie moderne di pesce pagliaccio.
A volte gli ibridi possono essere negativi per le specie parentali e per il mondo naturale. Se gli ibridi hanno molto successo, ci possono essere così tanti ibridi che competono con la loro specie madre per il cibo e lo spazio vitale, il che potrebbe portare all’estinzione della specie madre. Perdere una specie è un male per la biodiversità e può influenzare altre specie in quell’habitat. Quando questa perdita di specie avviene naturalmente, gli scienziati non cercano di fermarla, perché è un processo naturale. La perdita di una specie madre a causa di una prole ibrida è problematica solo quando l’ibrido è creato dall’uomo e introdotto in un’area dove le specie madri non si trovano naturalmente. Dobbiamo agire per prevenire l’estinzione della specie madre in questi casi. Ma non preoccupatevi, è improbabile che gli ibridi che compriamo al negozio di alimentari causino gravi danni ambientali, perché ci sono regole in atto per assicurarsi che siano coltivati con grande cura.
Conclusione
L’ibridazione è un processo complesso che coinvolge la mescolanza di due specie. L’ibridazione è una parte importante dell’evoluzione, a causa del trasferimento di geni attraverso l’introgressione e il suo ruolo nella generazione di nuove specie. Fa anche parte della nostra vita quotidiana e viene utilizzata per migliorare gli alimenti e il bestiame.
Glossario
Ibridizzazione: Allevamento tra due specie diverse.
Specie: Organismi che sono simili tra loro e che possono riprodursi insieme per produrre prole fertile. Non tutti gli scienziati sono d’accordo su come definire cosa siano le specie separate.
Geni: Sezioni di DNA che contengono le istruzioni per i processi e le caratteristiche del corpo (come il colore degli occhi).
Mutazioni: Piccole differenze nei geni che rendono gli individui unici. Molte mutazioni si verificano tra le specie.
Fertile: In grado di riprodursi e avere figli. Infertile è il contrario, cioè l’incapacità di avere figli.
Introgressione: Quando i geni di una specie vengono trasferiti in un’altra specie attraverso l’ibridazione e gli incroci.
Dichiarazione di conflitto di interessi
Gli autori dichiarano che la ricerca è stata condotta in assenza di relazioni commerciali o finanziarie che potrebbero essere interpretate come un potenziale conflitto di interessi.
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