Lo sviluppo del killifish annuale rivela un'affascinante svolta nella storia dell'embriogenesi perché può sopravvivere a periodi prolungati di siccità grazie al suo ciclo vitale unico
Il killifish annuale (Nothobranchius furzeri) vive in regioni con estrema siccità. Un gruppo di ricerca dell'Università di Basilea riferisce su Science (1) che l’embriogenesi precoce dei killifish differisce da quella di altre specie. A differenza degli altri pesci, la loro struttura corporea non è predeterminata fin dall'inizio. Ciò potrebbe consentire alla specie di sopravvivere indenne ai periodi di siccità.
Il killifish turchese abita aree caratterizzate da condizioni estreme. La specie, originaria dell'Africa, può sopravvivere a periodi prolungati di siccità grazie al suo ciclo vitale unico. Durante i periodi umidi depongono le uova fecondate nel fango. Quando le acque si seccano, i pesci adulti muoiono, mentre gli embrioni rimangono dormienti nel fango secco entrando in diapausa. Una volta che cade la pioggia, lo sviluppo dell'embrione continua.
A differenza di altri animali, i primi embrioni dei killifish si disperdono completamente in singole cellule, che successivamente si aggregano per formare gli assi corporei e l'embrione vero e proprio. La specie killifish Nothobranchius furzeri ha così adattato la propria embriogenesi e il proprio ciclo vitale alle condizioni ambientali.
Asse corporeo dorso-ventrale
Il team del Professor Alex Schier (2) del Biozentrum dell'Università di Basilea e ricercatori dell'Università di Harvard e dell'Università di Washington a Seattle hanno scoperto che l'embriogenesi precoce dei killifish differisce da altre specie di pesci anche a livello molecolare. «Normalmente l'asse dorso-ventrale del corpo, cioè la schiena e la pancia dell'embrione di pesce, è già determinato dalla madre», dice Schier. «Abbiamo scoperto che le cellule embrionali dei killifish non sono pre-modellate dalla madre, ma si auto-organizzano per formare l’asse del corpo». Nella loro recente pubblicazione su Science, i ricercatori descrivono come si forma l’asse dorso-ventrale nei killifish.
Il cosiddetto fattore Huluwa svolge un ruolo decisivo nello sviluppo embrionale precoce dei pesci. Viene trasmesso dalla madre all'embrione e determina l'asse del corpo dorso-ventrale. Questo è fondamentale per la morfogenesi nonché per la corretta formazione e posizionamento degli organi.
Il dottor Alex Schierspiega: «Prima si presumeva che Huluwa fosse indispensabile per la formazione dell’asse. Ora abbiamo dimostrato che questo fattore è inattivo nei killifish. Le cellule embrionali trovano da sole il posto giusto, si auto-organizzano completamente dopo la dissociazione. A differenza di altri pesci, la determinazione dell'asse dorso-ventrale nei killifish avviene in una fase successiva ed è regolata da fattori embrionali. L'embrione emerge quasi magicamente. Come esattamente ciò avvenga non è ancora chiaro».
Ben adattato a condizioni ambientali estreme
«Tra i pesci, i killifish annuali hanno uno sviluppo embrionale atipico che sfida gli attuali concetti di formazione degli assi. L’assenza di pre-modellazione materna negli embrioni di killifish può offrire un vantaggio in termini di sopravvivenza, prevenendo l’accumulo di cellule danneggiate durante le stagioni secche o la perdita di informazioni sulla struttura corporea. Il nostro studio mostra che l’evoluzione trova percorsi di sviluppo alternativi sotto pressioni selettive imposte da ambienti estremi», conclude Schier.
Riferimenti:
(2) Alex Schier
Descrizione foto: Embrioni di killifish al microscopio a fluorescenza. A sinistra con asse sviluppato, a destra senza formazione dell'asse. Le cellule rimangono disperse. - Credit: Biozentrum, University of Basel.
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Fish out of water: How killifish embryos adapted their development