ETEROSI: MIGLIORAMENTO NEGLI ANIMALI, NELLE PIANTE, NELL'UOMO - BIOLOGIA - 2025

L' eterosi , nota anche come vantaggio eterozigote e vigore ibrido, è un fenomeno genetico che si manifesta nel miglioramento rispetto ai genitori, prestazioni fisiologiche nella prima generazione dell'incrocio tra parenti lontani della stessa specie, o tra specie diverse, di piante e animali.

Il miglioramento delle prestazioni fisiologiche si verifica, ad esempio, nell'aumento della salute, della capacità cognitiva o della massa, in riferimento a caratteristiche fenotipiche vantaggiose derivanti dall'avere un genotipo più adatto.

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Va notato che per parenti lontani si intendono individui provenienti da popolazioni geneticamente isolate, nonché varietà, ceppi o sottospecie della stessa specie.

Depressione da consanguineità

L'eterosi è il risultato dell'esogamia. È l'opposto della consanguineità, che può produrre omozigosi. A causa della ricombinazione genetica, i vantaggi degli eterozigoti possono scomparire, per la ricomparsa dell'omozigosi e persino per la sterilità, nella seconda generazione.

Tuttavia, la condivisione genetica tra parenti lontani può conferire vantaggi adattativi a lungo termine.

La depressione da consanguineità è la riduzione dell'adattabilità (fitness) causata dalla consanguineità. Si esprime come una riduzione della sopravvivenza e della riproduzione nella progenie di individui imparentati rispetto alla progenie di individui non imparentati. È un fenomeno universale che è stato documentato in piante e animali.

Quando c'è un incrocio tra parenti lontani della stessa specie, o tra specie diverse, il risultato è solitamente l'incorporazione di alleli nuovi o rari (introgressione) al pool genetico della popolazione a cui i membri della generazione risultante dalla incrocio iniziale.

In effetti, l'esogamia è spesso una fonte più importante di alleli nuovi o rari rispetto alla mutazione. Questi alleli conferiscono due vantaggi: 1) aumentano la variabilità genetica e quindi la frequenza di individui eterozigoti in detta popolazione; 2) introdurre geni che codificano per tratti fenotipici che rappresentano nuovi preadattamenti.

Vantaggi genetici

Dal punto di vista della genetica mendeliana, i vantaggi dell'eterosi sono stati spiegati da due ipotesi: 1) complementazione, detta anche modello di dominanza; 2) interazione allelica, indicata anche come modello di sovra dominanza.

L'ipotesi di complementazione postula che, in più loci genetici, la progenie eterozigote esprima meno alleli recessivi leggermente deleteri rispetto ai loro genitori omozigoti.

Nella progenie ibrida, gli alleli superiori di un genitore nascondono gli alleli inferiori dell'altro genitore. Ciò significherebbe che, per ciascuno dei loci genetici coinvolti, la progenie esprime solo il meglio degli alleli di entrambi i genitori.

Pertanto, la prima generazione avrebbe un genotipo cumulativamente più adatto con le migliori caratteristiche di ciascun genitore.

L'ipotesi dell'interazione allelica postula che i due alleli di ciascun loci genetico esprimano complementari, cioè aggiungono i loro effetti. Ciò significa che i caratteri fenotipici codificati da entrambi gli alleli potrebbero produrre una risposta più ampia alla variabilità ambientale affrontata dalla progenie rispetto a quanto consentito dall'omozigosi.

Queste due ipotesi non si escludono a vicenda, nel senso che ciascuna di esse potrebbe essere applicata a diversi insiemi di loci genetici nello stesso individuo ibrido.

Nelle piante

All'inizio del XX secolo, George Shull ha dimostrato che l'ibridazione di due varietà di mais coltivate negli Stati Uniti, che avevano perso parte della loro produttività a causa dell'inbreeding, produceva piante più grandi e vigorose con una resa superiore. Attualmente, nel mais ibrido, l'eterosi consente di ottenere raccolti più grandi del 100-200%.

Alla fine degli anni '70, la Cina iniziò a coltivare riso ibrido che produceva rese superiori del 10% rispetto al mais convenzionale. Attualmente si ottengono raccolti superiori del 20-50%

Gli aumenti di resa ottenuti dall'eterosi in altre piante coltivate commestibili sono: melanzana, 30–100%; broccoli, 40-90%; zucchine, 10-85%; orzo, 10-50%; cipolla, 15-70%; segale, 180-200%; colza, 39-50%; fave, 45-75%; grano, 5-15%; carota, 25-30%.

Negli animali

I muli sono l'ibrido animale più famoso. Derivano dall'accoppiamento di un cavallo maschio (Equus caballus) con una femmina di asino (E. asinus). La loro utilità come animali da soma è dovuta all'eterosi. Sono più grandi, più forti e più resistenti del cavallo. Hanno il passo sicuro del culo. Hanno anche una maggiore capacità di apprendimento rispetto ai loro genitori.

L'ibridazione dei macachi (Macaca mulatta) di origine cinese e indù produce maschi e femmine che mostrano eterosi per il fatto che sono di maggiore lunghezza testa-corpo e maggiore massa corporea rispetto ai genitori. Questa differenza è più marcata nei maschi, il che potrebbe migliorare la loro capacità di competere con i maschi non ibridi per le femmine.

La rana commestibile (Pelophylax esculentus) è l'ibrido fertile di Pelophylax ridibundus e P. lessonae (famiglia Ranidae) che vivono in simpatria nell'Europa centrale. P. esculentus resiste a pressioni di ossigeno inferiori rispetto alle specie parentali, permettendogli di ibernare in acque gravemente carenti di ossigeno. Dove coesistono, P. esculentus è più abbondante.

Nell'essere umano

Attualmente, il nostro pianeta è abitato da un'unica specie umana. Esistono prove genetiche che 65.000-90.000 anni fa gli esseri umani europei moderni (Homo sapiens) occasionalmente si ibridarono con i Neanderthal (Homo neanderthalensis).

Ci sono anche prove che indicano che i moderni esseri umani melanesiani (Homo sapiens) si sono incrociati abbastanza frequentemente con i Denisova, una misteriosa specie umana estinta, 50.000-100.000 anni fa.

Non è noto se queste antiche ibridazioni abbiano provocato eterosi, ma è possibile che questo sia il caso in base all'osservazione di eterosi positiva e negativa negli esseri umani moderni.

È stato dimostrato che le persone con padri e madri provenienti da diverse parti della Cina hanno altezze e risultati accademici più elevati rispetto alle medie delle regioni di origine dei genitori. Questo può essere interpretato come eterosi positiva.

Molti gruppi etnici diversi vivono in Pakistan caratterizzati da alti livelli di omozigosi causati dall'alta frequenza di matrimoni consanguinei. Si ritiene che questi gruppi soffrano di eterosi negativa, che si esprime nell'incidenza superiore al normale di tumori al seno e alle ovaie.

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