Il cavalluccio marino è probabilmente tra gli animali che hanno fatto più sacrifici in nome della parità di genere. Tutte le specie della famiglia Syngnathidae (ippocampi, ma anche pesci pipa e draghi di mare) sono caratterizzati da una particolarità biologica: la gravidanza maschile, ovvero la caratteristica, unica tra le specie eterogamiche (che si riproducono cioè con l’unione di un gamete maschile e uno femminile), di affidare l’incubazione degli embrioni al maschio della specie. Un fenomeno rarissimo e ancora poco compreso, di cui una ricerca appena pubblicata su Nature Ecology & Evolution rivela oggi alcuni segreti.
Padri modello
Quel che è noto da tempo è che nei cavallucci marini i ruoli riproduttivi dei due sessi sono invertiti: la femmina produce le uova come in molte specie animali, ma le impianta poi in un organo specializzato posto sulla pancia del maschio, noto come sacca incubatrice, dove vengono fertilizzate, e dove poi gli embrioni ricevono nutrienti e ossigeno dall’organismo paterno, come avviene di norma nell’utero delle madri, fino al momento del parto.
A rendere possibile questo particolare processo biologico nei cavallucci marini è la sacca incubatrice maschile, un’innovazione unica sul piano evolutivo, che svolge al contempo il ruolo di utero e placenta, e che durante la gravidanza va incontro a cambiamenti molto simili a quelli che si vedono nella placenta femminile dei mammiferi. Studiando i processi che avvengono nella sacca incubatrice dei cavallucci marini utilizzando tecniche di analisi genomica, gli autori del nuovo studio – un team di ricercatori cinesi e tedeschi – hanno scoperto diversi meccanismi unici di questa specie.
Le stranezze della gravidanza maschile
Nelle specie in cui è la femmina a portare avanti la gravidanza, solitamente gli ormoni femminili – gli estrogeni – svolgono un ruolo chiave nel guidare lo sviluppo del feto e delle strutture necessarie per ospitarlo. Le nuove analisi rivelano che non è questo il caso nei cavallucci marini: “Le nostre analisi confermano che sono gli androgeni – ovvero gli ormoni sessuali maschili – a guidare lo sviluppo degli embrioni e della sacca incubatrice”, spiega Axel Meyer, esperto di biologia marina dell’università di Costanza che ha partecipato allo studio. “Sono gli androgeni che inducono l’inspessimento e la vascolarizzazione dello strato di pelle addominale che produce una struttura simile alla placenta dei mammiferi”.
Un’altra stranezza riguarda invece il sistema immunitario dei cavallucci marini “incinti”. In tutte le specie che portano avanti una gravidanza il sistema di difesa dell’organismo deve riconoscere gli embrioni, e assicurarsi di non scambiarli per microorganismi patogeni o altri nemici da sconfiggere. Nelle specie vivipare (che danno alla luce i piccoli dopo averli fatti sviluppare all’interno del loro organismo, come fanno anche i cavallucci marini) di norma è il gene foxp3 ad occuparsene. Ma nei maschi di cavalluccio marino, questo gene è completamente assente. E quindi i meccanismi con cui questa specie garantisce la tolleranza immunologica nei confronti del feto per ora rimangono un mistero. “Gli androgeni spesso hanno effetti immunosoppressivi – azzarda Meyer – che significa che sopprimono le risposte immunitarie. Potrebbe essere un meccanismo che contribuisce a questa forma unica di immunotolleranza”.
Indizi evolutivi
A rendere interessante lo studio genomico dei cavallucci marini non è solamente la loro insolita dinamica riproduttiva. Le caratteristiche miste della gravidanza maschile, e il fatto che in alcune specie di Syngnathidae non avviene in una sacca incubatrice, ma con la deposizione delle uova sul dorso o sulla coda del maschio, rende questi animali perfetti per studiare la transizione evolutiva da specie ovipare – che depongono le uova, come rettili e uccelli – a specie vivipare come i mammiferi. Secondo gli autori dello studio, le tappe di questa storia evolutiva, almeno nei cavalluci marini, hanno visto una prima fase in cui sono comparse uova appiccicose che si attaccavano al corpo dei maschi, privi in quel momento di sacche incubatrici, seguita da una seconda tappa evolutiva in cui è stato sviluppato l’organo specializzato per l’incubazione delle uova all’interno dell’organismo maschile.
“La presenza di diversi stadi evolutivi all’interno della famiglia Syngnathidae rende i cavallucci marini un modello eccezionale per studiare l’evoluzione dalla riproduzione ovipara degli antenati a quella vivipara”, conclude Meyer. “Grazie alla nostra ricerca, ora abbiamo una migliore comprensione dei meccanismi genetici, molecolari e cellulari alla base di questo straordinario esperimento evolutivo: la gravidanza si è evoluta ripetutamente nelle femmine dei mammiferi e nei maschi dei cavallucci marini, ma attraverso vie genetiche e ormonali differenti”.
