Dalle femmine dipende l’evoluzione dello sperma negli animali

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La dimensione dello sperma varia notevolmente tra le diverse specie animali. Ma perché la dimensione degli spermatozoi è così variabile quando condividono lo stesso lavoro: fecondare gli ovuli? In un nuovo articolo pubblicato su Nature Ecology and Evolution, i ricercatori dell’Università di Stoccolma mostrano che l’evoluzione degli spermatozoi animali si sovraccarica solo quando gli spermatozoi nuotano all’interno delle femmine.

Gli spermatozoi sono il tipo di cellula più variabile conosciuto, di dimensioni variabili da 0,002 millimetri in un rotifero d’acqua dolce a quasi 6 centimetri in un moscerino della frutta. Spiegare perché gli spermatozoi sono così variabili è stato uno degli obiettivi principali della biologia evolutiva negli ultimi 100 anni perché gli spermatozoi, indipendentemente da quale organismo, hanno sempre la stessa funzione: fecondare gli ovuli.

I ricercatori di solito cercano di spiegare la diversità degli spermatozoi concentrandosi su come gli spermatozoi competono per fecondare gli ovuli o su come le femmine scelgono quale spermatozoo feconda i loro ovuli“, afferma Ariel Kahrl, ricercatore del Dipartimento di Zoologia dell’Università di Stoccolma.

Ma si scopre che c’è un pezzo mancante del puzzle: anche il luogo in cui lo sperma e gli ovuli si incontrano può influenzare la dimensione dello sperma“.

Per esaminare come la posizione della fecondazione influenzi l’evoluzione degli spermatozoi, i ricercatori hanno raccolto dati sulla dimensione degli spermatozoi di oltre 3.200 specie animali, dai coralli ai mammiferi, compreso l’uomo, e hanno classificato ogni specie in base a dove si incontrano spermatozoi e uova.

Nelle specie con fecondazione interna – come mammiferi, uccelli e insetti – lo sperma feconda le uova all’interno del corpo della femmina, mentre nelle specie con fecondazione esterna – come i ricci di mare e molte specie di pesci – lo sperma e le uova vengono rilasciate nell’acqua e la fecondazione avviene al di fuori del il corpo della femmina“, spiega Ariel Kahrl.

I ricercatori hanno scoperto che lo sperma è in media sei volte più lungo e cambia dimensione più rapidamente negli animali che utilizzano la fecondazione interna rispetto allo sperma di animali che utilizzano la fecondazione esterna.

Quando gli spermatozoi vengono rilasciati esternamente, la selezione mantiene piccole le dimensioni dello sperma per consentire ai maschi di produrre molto sperma“, afferma Rhonda Snook, professoressa di zoologia e autrice dell’articolo. “Ma quando gli spermatozoi vengono trasferiti alle femmine in fertilizzanti interni, i maschi possono competere meglio con spermatozoi più grandi e le femmine possono preferire fecondare gli ovuli con spermatozoi più grandi“.

I ricercatori hanno anche esaminato una terza forma di fecondazione trovata negli invertebrati chiamata spermacasting, in cui gli spermatozoi vengono rilasciati esternamente e quindi filtrati fuori dall’acqua dalle femmine che poi fecondano le uova all’interno della femmina.

Lo spermcasting rappresenta un mix di fecondazioni interne ed esterne, che ci ha dato l’opportunità di vedere quale parte del processo di fecondazione ha influenzato l’evoluzione dello sperma“, afferma John Fitzpatrick, professore associato di Zoologia all’Università di Stoccolma e autore senior dello studio.

I nostri risultati mostrano chiaramente che le interazioni tra spermatozoi e femmine aiutano a generare l’enorme diversità nelle dimensioni degli spermatozoi che vediamo oggi negli animali. Maggiore è il potenziale di interazione tra spermatozoi e femmine, più velocemente si evolvono gli spermatozoi“, afferma John Fitzpatrick.

Dal momento che gli esseri umani sono fertilizzanti interni, questo significa che gli uomini hanno spermatozoi sovradimensionati? Si scopre che questo non è il caso; lo sperma umano ha all’incirca le stesse dimensioni degli animali che rilasciano il loro sperma nell’acqua.

Negli animali con corpi grandi, come gli umani, lo sperma viene diluito all’interno del tratto riproduttivo femminile. Dal punto di vista dello sperma, non importa se la diluizione avviene all’interno di una femmina o nell’oceano – la diluizione mantiene lo sperma piccolo. È solo quando gli spermatozoi sono confinati in piccoli spazi all’interno della femmina che gli spermatozoi diventano sovradimensionati“, spiega Ariel Kahrl.

Maggiori informazioni sullo studio

L’idea che l’ambiente di fecondazione influenzi il modo in cui la dimensione dello sperma esiste da più di 60 anni. Ma i ricercatori non sono stati in grado di testare questa idea durante l’evoluzione animale. Nell’articolo, i ricercatori dell’Università di Stoccolma hanno compilato il più grande database sulla morfologia degli spermatozoi mai assemblato e mostrano che le dimensioni degli spermatozoi aumentano e cambiano rapidamente quando gli spermatozoi operano all’interno del corpo femminile.

Read more about the research of John Fitzpatrick: https://www.su.se/english/profiles/jfrit-1.253654

Publication: Find the publication “Fertilization mode drives sperm length evolution across the animal tree of life” in Nature Ecology and Evolution: Link DOI number https://doi.org/10.1038/s41559-021-01488-y

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