Oggi parliamo di una storia d’amore molto particolare, che riguarda piccoli esseri tanto comuni quanto fastidiosi: i moscerini della frutta (Drosophila melanogaster).
[Immagine 1: Una Drosophila melanogaster.
Fonte: André Karwath a.k.a. Aka – Opera propria, CC BY-SA 2.5, WikiMedia]
Questi insetti, spesso ospiti indesiderati nelle nostre cucine, sono in realtà protagonisti di un mondo affascinante, fatto di rituali di corteggiamento, danze nuziali e strategie riproduttive sorprendenti. Ma come si dichiarano l’amore i moscerini della frutta? Quali sono i loro segreti di coppia?
Oltre alla loro vita amorosa, i moscerini della frutta rivestono un ruolo fondamentale nella ricerca scientifica. Drosophila melanogaster, in particolare, è uno degli organismi modello più studiati in biologia e genetica. Grazie alla sua rapidità di riproduzione, al genoma ben conosciuto e alla facilità con cui può essere allevata in laboratorio, questa piccola specie ha contribuito a scoperte fondamentali nei campi della genetica, dello sviluppo embrionale e persino delle neuroscienze.
Scopriamo insieme il lato più romantico (e scientifico) di questi piccoli ma straordinari insetti!
Approfondiamo per un attimo la loro sfera privata.
I moscerini della frutta (ordine dei Ditteri) hanno un complesso rituale di corteggiamento che prevede una serie di comportamenti altamente coordinati per garantire il successo riproduttivo. Le principali sequenze stereotipate del corteggiamento maschile furono descritte per la prima volta in moscerini di tipo selvatico da Sturtevant (1915) e in ceppi mutanti da Bastock & Manning (1955).
Le fasi del corteggiamento dei moscerini della frutta:
- Individuazione della femmina
Il maschio individua la femmina attraverso stimoli visivi e olfattivi. Le femmine probabilmente emettono feromoni che segnalano la loro disponibilità all’accoppiamento (Lasbleiz et al., 2006). - Avvicinamento e contatto
Quando un maschio incontra una femmina vergine, orienta il suo corpo nella sua direzione, estende un’ala a 90° e inizia a toccare le sue zampe (Lasbleiz et al., 2006; Flatt, 2020). - Canto d’amore: la vibrazione delle ali
Il maschio segue la femmina mentre si muove e fa vibrare alternativamente ciascuna delle sue ali a un angolo di 45° rispetto all’asse del corpo (Lasbleiz et al., 2006). Questa vibrazione produce un suono a bassa frequenza, una sorta di melodia per conquistare la partner, definito canzone d’amore (Bennet-Clark e Ewing, 1970; von Schilcher, 1976). Se la femmina è ricettiva, rimarrà ferma e permetterà al maschio di proseguire nel corteggiamento.
[Immagine 2: Frequenze de “il canto d’amore” dei maschi dei moscerini. Fonte: ResearchGate]
- Tocco e leccata
Il maschio tocca la femmina con le zampe e utilizza la sua proboscide per leccarla, probabilmente per assaggiare i feromoni presenti sulla sua cuticola e confermare che è adatta alla riproduzione (Lasbleiz et al., 2006). - Tentativo di monta
Dopo il canto e il contatto, il maschio cerca di montare la femmina (Lasbleiz et al., 2006). Se lei è pronta all’accoppiamento, può stare immobile, lisciarsi il corpo o effettuare un’estrusione parziale dell ovopositore (Welbergen et al., 1987; Lasbleiz et al., 2006). Se invece non è interessata, attua un comportamento di rigetto come il battito delle ali, la depressione o l’elevazione della punta dell’addome, il calcio con le zampe o la totale estrusione dell’ovopositore (Spieth, 1952; Spieth, 1974; Lasbleiz et al., 2006). - Accoppiamento
Se la femmina accetta, il maschio curva l’addome e introduce il suo apparato riproduttivo nella femmina (Lasbleiz et al., 2006). L’accoppiamento può durare dai 10 ai 30 minuti (Vijayalakshmi, 2013) durante i quali il maschio trasferisce lo sperma e alcune proteine che influenzano il comportamento della femmina, prevenendo così l’accoppiamento con un altro maschio (Wikipedia). - Dopo l’accoppiamento
Dopo aver ricevuto lo sperma, la femmina deposita le uova in substrati ricchi di materia organica fermentata, come frutta in decomposizione, garantendo alle future larve un ambiente ricco di nutrienti (Flatt, 2020).
[Immagine 3: I moscerini che… fanno cose! Fonte: ResearchGate]
Questo comportamento complesso mostra come anche un insetto minuscolo abbia sviluppato strategie raffinate di corteggiamento per massimizzare il successo riproduttivo.
Ma prima e durante l’accoppiamento cosa succede a livello genetico?
Grazie per la domanda Sara… sono Gioele e sarò lieto di rispondere perché alla fine, per rimanere in tema, non sono innamorato solo delle proteine ma anche degli acidi nucleici come il DNA.
Vi vedo confusi… con gli occhi sullo schermo a chiedervi che sta succedendo.
Vi chiederete se avete letto bene.
Cosa sia questa invasione di campo, anzi di articolo!
In realtà, sono sempre stato con voi fin dall’inizio, acquattato fra le righe aspettando il mio turno. Quindi eccomi qui, pronto a illustrarvi cosa succede a livello genetico quando le mosche (e non solo) fanno all’ammmore! “Son Diego, vi spiego!”
Prima di noi c’è stato un altro grande tizio che si è posto la nostra stessa domanda. Anche se, nel realizzare gli esperimenti per rispondere all’amoroso quesito, non ha utilizzato i moscerini. La personalità in questione è l’abate agostiniano ceco Gregor Johann Mendel e ha deciso di osservare la vita sentimentale di un organismo vivente particolare: la pianta del pisello (si, lo so, la scelta rimane perfettamente a tema… lasciamo a voi il piacere di generare le battute al riguardo 😉).
Non possiamo sapere se la scelta dell’organismo sia stata voluta e/o se il nostro religioso buontempone abbia svolto i suoi esperimenti per celebrare la ricorrenza del suo estinto collega (il vescovo San Valentino). Quello che sappiamo è che dedicò otto anni della sua vita a far accoppiare circa 28.000 piante di pisello, due anni ad elaborare i dati ottenuti e due conferenze nel 1865 per presentare i suoi risultati senza essere capito da nessuno (Cheng, 2022).
Se oggi lo capiamo benissimo, tanto da considerarlo il padre della genetica moderna, è proprio grazie ai moscerini della frutta. Una cinquantina di anni dopo le conferenze di Gregorione, lo statunitense Thomas Hunt Morgan si mise anche lui a fare il guardone con la Drosophila (anche lui era costretto a passare San Valentino da solo? Chissà…) e confermò gli studi di Mendel, dimostrando inoltre che i geni si trovano sui cromosomi e sono proprio loro i fantomatici “caratteri ereditari” individuati dal collega anni prima.
[Immagine 4: I due protagonisti della storia di oggi, che evidentemente celebravano San Valentino in modo particolare …
Immagine generata dall’autore partendo da due immagini di Wikipedia. A sinistra Mendel, a destra Morgan]
Ma che succede quindi mentre le carni dei nostri moscerini si fanno inebriare dagli effluvi d’amorosi sensi? Detta in modo meno poetico, che dicono le fantomatiche leggi di Mendel? Come potete forgiare la vostra progenie scegliendo oculatamente la vostra partner?
- Prima legge di Mendel (o della dominanza). Ciascuna forma che un gene può assumere (e.g. emoglobina sana, talassemica, falciforme ecc.) si chiama allele e ne esistono di (almeno) due tipi. Un allele si definisce dominante quando determina l’aspetto dell’organismo sia in singola che doppia copia mentre recessivo quando si manifesta solo se presente in ciascuno dei due cromosomi di una coppia (Lewis e Simpson, 2023). Mendel osservò per esempio il colore dei piselli nei baccelli. Per riprendere l’esempio iniziale, un individuo soffrirà di anemia falciforme solo quando entrambi i suoi due alleli del gene dell’emoglobina sono falciformi. Se uno è sano mentre l’altro “malato”, la patologia non si presenterà (ma l’individuo potrà trasmetterla alla propria progenie).
Nell’immagine 5 vediamo la rappresentazione schematica dei risultati ottenuti da Mendel riguardo la prima legge. In questo caso si prende in esame il carattere ereditario “altezza della pianta”. Gli individui con lo stesso allele (i genitori) vengono detti omozigoti, mentre quelli con due alleli diversi eterozigoti (la progenie). L’unico caso in cui la pianta si presenta bassa è l’omozigosi tt (l’allele t è quindi recessivo). I primi si indicano con la lettera maiuscola mentre i secondi con la minuscola.
- Seconda legge di Mendel ( o della segregazione). Un organismo (noi, i moscerini di Tommasone, i piselli di Gregorione) può trasmettere alla prole solo un allele (quindi un cromosoma) alla volta (in condizioni fisiologiche) [Lewis e Simpson, 2023]. Se ciò non avviene si possono manifestare delle patologie, come la Sindrome di Down (trisomia 21), in cui l’individuo, per i geni del ventunesimo cromosoma, ha 3 alleli invece di 2. Ritornando all’esempio del principio, una persona con un allele sano ed uno falciforme viene chiamata portatrice sana proprio perché può trasmettere alla prole l’allele “malato” che si andrà a congiungere con il complementare trasmesso dall’altro genitore. Il fenotipo (le caratteristiche visibili, in questo caso lo stato di salute) della prole sarà quindi regolato dalla prima legge.
- Terza legge di Mendel ( o dell’assortimento indipendente). Come suggerisce il nome, la legge afferma l’esistenza di caratteri che si trasmettono in modo autonomo rispetto ad altri (Lewis e Simpson, 2023). Ciò è dovuto al fatto che cromosomi di coppie diverse hanno geni diversi. Supponendo per esempio che il gene per il colore degli occhi si trova sul cromosoma 4 e quello per l’altezza sul 12, ciascuno verrà ereditato in modo indipendente. In altre parole, nel prevedere il colore degli occhi del figlio e la sua altezza, si può applicare in ciascun caso la prima e la seconda legge, trattando le due cose in modo separato per poi combinare tra loro le probabilità di ciascun caso (colore occhi ed altezza).
Nell’immagine 6 vediamo che i caratteri presi in esame sono due: forma (r/R) e colore (y/Y) del baccello. L’immagine mostra come essi si trasferiscono in modo indipendente alla progenie poiché in essa (partendo da due genitori eterozigoti per entrambi i caratteri) è riscontrabile ogni combinazione possibile. Inoltre ciascun genitore può trasmettere un solo allele alla volta. La madre può ad esempio trasmettere ry o RY, ma non rRy.
In tutto ciò la figata assurda è che Mendel non sapeva dell’esistenza dei geni o tantomeno dei cromosomi. Al posto di questi termini utilizzò quello di “caratteri ereditari”. Il bomber si è “semplicemente” seduto in giardino a osservare e impollinare piante di pisello, per poi analizzare il modo in cui figliavano. Ovviamente le leggi prima enunciate non sono esaustive, in quanto non descrivono ogni caso possibile, con la presenza di diverse eccezioni (che comunque non contraddicono le leggi ma bensì le completano). Un esempio fra tutti è quello dei cromosomi sessuali, ovvero quelli che definiscono il sesso di un individuo. Tutti gli altri vengono chiamati autosomici e ciascuna coppia viene chiamata con un numero che quindi indica due cromosomi omologhi.
Nel caso dei cromosomi sessuali, la situazione cambia. Infatti possono essere “uguali” (il caso della femmina con la coppia XX) o differenti (il maschio con i suoi XY). Mentre stava in lab il nostro “Tommasone guardone” notò dei moscerini con gli occhi bianchi. Ebbe quindi la brillante idea di non farli sentire denigrati e li accoppiò con i moscerini dagli occhi rossi. Scoprì quindi che l’allele degli occhi bianchi (W, recessivo) è una versione mutata di quello degli occhi rossi (R, dominante). Inoltre il gene in questione si trova sul cromosoma X mentre l’Y ne è sprovvisto. In questo caso la prima legge di Mendel non si può quindi applicare appieno, anche se si sta parlando di due cromosomi appartenenti alla stessa coppia. In questo caso specifico quindi una femmina dagli occhi bianchi (due alleli W, uno per cromosoma X) che si accoppia con un maschio dagli occhi rossi (X con R ed Y sprovvisto) seguirà comunque la seconda legge di Mendel e potrà generare solo due tipi di progenie : femmina con gli occhi rossi (un X con W dato dalla mamma e l’X con R dato dal padre) o maschio con gli occhi bianchi (Y dato dal padre e X con W dato dalla madre) [Heil et al., 2012].
Lo stesso caso si ha quando si studiano altri caratteri legati al sesso (non nel senso che si manifestano a San Valentino
ma che si trovano sui cromosomi sessuali).
In conclusione, che dire, scegliete con cura il vostro partner e non studiate troppa genetica se volete evitare spoiler sul fenotipo della vostra progenie.
O altrimenti fate come i moscerini, che affrontano la questione seguendo i loro ormoni (o forse i sentimenti?) senza starci a pensare troppo.
Buona festa dell’amore!
Riferimenti:
- Bennet-Clark, H. C., and A. W. Ewing. “The love song of the fruit fly.” Scientific American 223.1 (1970): 84-93.
- Bontonou, G., & Wicker-Thomas, C. (2014). Sexual Communication in the Drosophila Genus. Insects, 5(2), 439-458. https://doi.org/10.3390/insects5020439
- Flatt, Thomas. “Life-history evolution and the genetics of fitness components in Drosophila melanogaster.” Genetics 214.1 (2020): 3-48.).
- H.T. Spieth. “Courtship behavior in Drosophila”. Annual Review of Entomology, 19 (1974), pp. 385-405
- Lasbleiz, Christelle, Jean-François Ferveur, and Claude Everaerts. “Courtship behaviour of Drosophila melanogaster revisited.” Animal Behaviour 72.5 (2006): 1001-1012.
- Spieth, Herman T. “Mating behavior within the genus Drosophila (Diptera). Bulletin of the AMNH; v. 99, article 7.” (1952).
- Sturtevant, A. H. (1915). Experiments on sex recognition and the problem of sexual selection in Drosoophilia. Journal of Animal Behavior, 5(5), 351–366. https://doi.org/10.1037/h0074109
- Vijayalakshmi, M. “Drosophila melanogaster-Life Cycle.” 2013,
- Von Schilcher, Florian. “The role of auditory stimuli in the courtship of Drosophila melanogaster.” Animal Behaviour 24.1 (1976): 18-26.
- Welbergen, Ph, F. R. Van Dijken, and W. Scharloo. “Collation of the courtship behaviour of the sympatric species Drosophila melanogaster and Drosophila simulans.” Behaviour 101.4 (1987): 253-274.
- https://www.treccani.it/enciclopedia/gregor-mendel/
- https://www.treccani.it/enciclopedia/thomas-hunt-morgan_(Enciclopedia-Italiana)/
- Cheng S. Gregor Mendel: The father of genetics who opened a biological world full of wonders. Mol Plant. 2022 Nov 7;15(11):1641-1645. doi: 10.1016/j.molp.2022.10.013. Epub 2022 Oct 19. PMID: 36262045.
- Lewis RG, Simpson B. Genetics, Autosomal Dominant. 2023 May 1. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2025 Jan–. PMID: 32491444.
- Heil CS, Hunter MJ, Noor JK, Miglia K, Manzano-Winkler B, McDermott SR, Noor MA. Witnessing Phenotypic and Molecular Evolution in the Fruit Fly. Evolution (N Y). 2012 Dec 1;5(4):629-634. doi: 10.1007/s12052-012-0447-5. Epub 2012 Sep 12. PMID: 23459154; PMCID: PMC3583343.
