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Contributo Alla ConoscenzaDella Cariologia dei Rinolofidi(Mammalia — Chiroptera)Ernesto Capannaa & Maria Vittoria Civitelliaa Istituto di Anatomia Comparata « G. B. Grassi »dell'Università, RomaPublished online: 29 Jan 2014.

To cite this article: Ernesto Capanna & Maria Vittoria Civitelli (1964) Contributo AllaConoscenza Della Cariologia dei Rinolofidi (Mammalia — Chiroptera), Caryologia:International Journal of Cytology, Cytosystematics and Cytogenetics, 17:2, 361-371,DOI: 10.1080/00087114.1964.10796132

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CONTRIBUTO ALLA CONOSCENZA DELLA CARIOLOGIA DEI RINOLOFIDI (MAMMALIA- CHIROPTERA)

ERNESTO CAPANNA e MARIA VITTORIA CIVITELLI Istituto di Anatomia Comparata «G. B. Grassi" dell'Universita, Roma

In Redazione: il 7 Luglio 1964

INTRODUZIONE

I vantaggi che Ia tecnica delle culture di tessuti offre alia analisi cariologica dei Mammiferi sono ben noti; utilizzando questa tecnica gia proposta da Hsu (1952), ci proponiamo di effettuare un approfondito studio comparativo dei ca­riotipi dei Microchirotteri italiani.

Abbiamo scelto questa categoria sistematica di Mammiferi poiche essa offre notevoli possibilita di un proncuo lavoro di citologia, inteso ad indagare even­tuali legami filogenetici desumibili da affinita del cariotipo. Le specie di Micro­chirotteri italiani sono infatti relativamente numerose (30 secondo LANzA, 191:9), ed appartenenti a tre sole famiglie: Rhinolophidae, Vespertilionidae e Molos­sidae; di queste, mentre i Molossidi contano in ltalia un solo rappresentante, le altre due famiglie sono largamente rappresentate: cinque specie di Rinolondi, appartenenti tutte allo stesso genere, e ben ventiquattro specie di Vespertilionidi. L'interesse di questa circostanza risulta evidente se si tiene presente che i tenta­tivi di ricostruzione dell' evoluzione del cariotipo risultano attendibili solo se l'analisi e compiuta al livello dei generi e delle famiglie (cfr. BENAZZI 1957). A cia si aggiunga che due generi di Vespertilionidi sono a loro volta suddivisi ~n sottogeneri, fatto questo che ci lascia arguire come una analisi del cariotipo possa apportare, in questi casi, validi contributi alia sistematica all'intemo del genere.

Le dimensioni dei cromosomi dei Microchirotteri purtroppo non sono, nella maggior parte delle specie, tali da consentire, utilizzando Ia usuale tecnica degli schiacciamenti testicolari, una analisi morfologica precisa; infatti precedenti AA. (VAN DER STRICHT 1910, ATIIIAS 1912, JoRDAN 1912, HANCE 1917, PAINTER 1925, MAKINO 1948, MATTIIEY e BoVEY 1948, BoVEY 1949), che hanno rivolto il loro interesse alia cariologia dei Chirotteri, utilizzando questa tecnica, o quella ancor piu imprecisa delle sezioni, non hanno potuto effettuare altro che un conteggio

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del numero dei cromosomi ed una valutazione, talvolta purtroppo necessaria­mente approssimativa, del numero fondamentale (N.F. cfr. MATTHEY 1945).

Proprio nella convinzione che il solo conteggio, il quale non tenga conto della morfologia dei cromosomi, sia in molti casi insufficiente per la precisa va­lutazione di eventuali legami filogenetici evidenziati da affinita del cariotipo (BENAZZI 1957), abbiamo tentato di ovviare all'inconveniente della piccolezza dei cromosomi con una tecnica pili adeguata, quale quella delle culture di fi­broblasti, che da metafasi pili disperse e meglio fa risaltare, divaricando i cro­matidi, la posizione del centromero.

In questo lavoro abbiamo esaminato il cariotipo di due Rinolofidi: il Rino­lofo maggiore (Rhinolophus ferrumequintl1n [Schr.]) ed il Rinolofo euriale (Rhi­nolophus euryale Blasius).

11 numero dei cromosomi dei Rinolofidi e noto per tre specie di questa fa­miglia, dai lavori di MAKINo (1948) MATTHEY e BovEY (1948) e BovEY (1949). MAKINo in spermatociti di I ordine di Rhinolophus ferrumequinum nippon, conta 29 bivalenti e da cia ritiene il numero diploide della specie 2n = 58; riconosce altresl un bivalente XY, ove l'X e in forma di bastoncello di cospicue dimensioni e l'Y assai piccolo e puntiforme. Dal lavoro di MAKINo, non abbiamo altre indi­cazioni sulla morfologia dei cromosomi.

MATTHEY e BovEY (1948) in Rhinolophus hipposideros contano 54 cromo­somi nella condizione diploide e riconoscono una coppia di metacentrici, per cui il N.F. viene stimato 56. BovEY (1949) riprende le osservazioni sulla cario­logia dei Chirotteri in un classico lavoro ed aggiunge alla conoscenza della ca­riologia dei Rinolofidi i dati relativi ad altre due specie; nelle mitosi spermato­goniali di Rhinolophus ferrumequinum riconosce 56 autosomi acrocentrici ed una coppia di eterocromosomi ove l'X e un metacentrico a braccia ineguali e lY e un puntiforme molto piccolo; il numero diploide della specie e pertanto, Secondo l'Autore 2n =58. In Rhinolophus euryale, mentre il numero diploide e ancora 2n = 58, il numero dei metacentrici e maggiore: una coppia di autosomi di medie dimensioni e 1' eterocromosoma X; 1' eterocromosoma Y e ancora un pun­tiforme.

Nella stesso lavoro BovEY riprende le osservazioni su Rhinolophus hippo­sideros e, mentre conferma il numero diploide precedentemente pubblicato (2n = 54), un pili attento esame gli rivela ben sette metacentrici: l'eterocromo­soma X, due coppie di grandi autosomi ed una coppia di autosomi di medie di­mensioni. 11 dato emerso dalle osservazioni di BovEY, secondo il quale Rhino­lophus euryale e Rhinolophus hipposideros possiedono lo stesso numero fonda­mentale (N.F. = 61) pur avendo un differente numero di cromosomi (R. euryale 2n = 58, R. hipposideros 2n = 54) e di estremo interesse poiche pone l'ipotesi, per queste specie, di un meccanismo robertsoniano di evoluzione del cariotipo (RoBERTSON 1916), secondo il quale la formazione dei cromosomi metacentrici

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e la conseguente riduzione del numero dei cromosomi in Rhinolophus hipposi­deros sarebbe dovuta a fusione centrica.

MATERIALE E METODO

Per il presente lavoro sono stati utilizzati 3 'fl 'fl e 5 o o adulti di Rhinolophus ferrtl!mequinwm (Schreber), tutti riferibili alia razza tipica R. ferrwmequinum ferru­mequinum, catturati nella grotta di Collepardo (Frosinone); e 3 'fl 'fl e 7 o o di Rhinolophus euryale Blasius provenienti dalle grotte di Collepardo e di Pastena (Frosinone).

II materiale e stato raccolto nel periodo tra marzo e settembre 1963 e conservato vivo fino al momento dell'allestimento delle culture, tranne in due casi, in cui abbiamo allestito culture di organi di soggetti morti da 4-6 ore. In tutti i casi abbiamo ottenuto soddisfacenti proliferazioni di fibroblasti. Sono stati espiantati frammenti di rene, fegato e milza; pili rapide proliferazioni e migliori risultati sono stati ottenuti da espianti di milza.

La tecnica usata e quella suggerita da LEJEUNE (1960), modificata ed adattata al nostro materiale; abbiamo infatti sostituito il siero umano AB con siero di vitello giovane (Sclavo) o con siero bovino pre-colostro (New born Calf Serum pre-colostrum della Colorado Serum). Altra modificazione apportata alia metodica originale consiste nel fare agire per due ore prima del trattamento ipotonico Colcemid CIBA nella diluizione di 1 1 per cc. di terreno. II trattamento ipotonico e s~ato effettuato con siero bovino diluito 10 volte con acqua distillata; fissaggio in Carnoy ed allestimento del preparato con la usuale metodica. La colorazione usata di preferenza e quella con il :Sleu di Unna R.A.L. (Prolabo), previa idrolisi acida a caldo con HCI 1 N; e stata pure usata Ia colorazione secondo KLINGER con l'Azur-Methylenblau (Croma).

Una certa difficolta abbiamo incontrato nel fotografare le metafasi, a causa delle esigue dimensioni di alcuni cromosomi; soddisfacenti risultati abbiamo ottenuto usando l'obiettivo Leitz apocromatico a grande apertura numerica 90/1.40.

RISULTATI

« Rhinolophus ferrumequinum n (Fig. 1 e Fig. 3a).

Nelle metafasi somatiche di cellule in cultura di tessuti il numero diploide di questa specie e risultato costantemente 2n = 58; dei 58 cromosomi, 46 sono acrocentrici e possono essere disposti in una continua serie di grandezza che va da 5 11 per i pili grandi a lJ~ 11 per i pili piccoli. Nelle metafasi di cellule di culture allestite da espianti di femmine, si osservano, oltre agli acrocentrici, 4 cromosomi puntiformi e 4 coppie di cromosomi caratteristici per la loro mor­fologia.

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a) una coppia di grandi cromosomi metacentrici a braccia ineguali (lun­ghezza totale 5 p., indice centromerico 30"');

b) una cop pia di metacentrici di medie dimensioni (lunghezza totale 3 p., indice centromerico 40);

c) una coppia di acrocentrici con satelliti (lunghezza totale 2}~ p., lun­ghezza del braccio lungo 2 !J.);

d) una coppia di piccoli cromosomi metacentrici (lunghezza totale 2 p.). Nelle metafasi di cellule ottenute da culture di frammenti espiantati da

maschi si riscontrano invece cinque cromosomi puntiformi ed un solo elemento della coppia caratteristica dei grandi cromosomi metacentrici; cio conferma le osservazioni di BovEY (1949), secondo le quali l'eterocromosoma X e un grande metacentrico a braccia ineguali e l'Y un puntiforme.

Utilizzando la presenza di coppie facilmente caratterizzabili morfologica­mente, ci e stato possibile stabilire il cariogramma del Rinolofo maggiore. Abbiamo riunito in due gruppi i cromosomi acrocentrici, a seconda delle lora dimensioni, il primo gruppo comprende dodici coppie di autosomi con dimen­sioni comprese tra quelle dell'eterocromosoma X e quelle del metacentrico media; queste coppie sono state indicate con i numeri da 1 a 12.

Con i numeri 13, 14, 15 sono state indicate le tre coppie caratteristiche di autcsomi, rispettivamente il metacentrico media (13), l'acrocentrico con sa­telliti (14) ed il piccolo metacentrico (15).

Il secondo gruppo di acrocentrici comprende undici coppie di autosomi con dimensioni tra quelle del braccio lungo del cromosoma satellitato ed 1tt; queste coppie sono indicate con i numeri da 16 a 26. Le coppie indicate con i numeri 27 e 28 sono quelle dei cromosomi puntiformi, considerando come tali quei cromosomi di dimensioni inferiori ad 1lt e nettamente distinguibili per morfologia anche dai piu piccoli acrocentrici.

Ripetiamo, nella definizione del cariogramma, che l'eterocromosoma X e un grande metacentrico a braccia ineguali (indice centromerico 30), mentre l'Y e un cromosoma puntiforme per altro non differenziabile dagli autosomi delle coppie 27 e 28.

" Rhinolophus euryale " (Fig. 2 e Fig. 3b ).

Anche in questa specie il numero diploide, che si riscontra costantemente nelle metafasi somatiche di cellule in cultura, e 2n = 58; come nella specie precedentemente descritta, la maggior parte dei cromosomi e acrocentrica (24 coppie di autosomi); ancora due sono le coppie di cromosomi puntiformi. Le coppie di cromosomi, facilmente caratterizzabili per la forma, sono pen) nel Rinolofo euriale differenti da quelle del Rinolofo maggiore, l'eterocromosoma X

" Per Ia cletcrminazione dell'inclice centromerico ci siamo attenuti a quanto stabilito per J1Jomo (ROBINSON 1960).

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e infatti ancora un metacentrico di grandi dimensioni, rna la sua lunghezza totale e l'indice centromerico sono differenti da quelli di R. ferrumequinum. La lunghezza totale del cromosoma X del Rinolofo euriale e di 4 fl. ed e pertanto nettamente inferiore a quella del maggiore autosoma acrocentrico (5 fl.); l'indice centromerico e 25.

L----1-12----' 13 1415 '------16-26----'27 28 X V

'-------1-16------' 17 ~18-25----' 26 2728 X V

Fig. .'3. - Cariogrammi di Rhinolophus ferrumequinum e di Rhinolophus euryale.

Le altre coppie di cromosomi caratteristici del cariogramma di Rhinolophus euryale sono rappresentate da due piccoli cromosomi metacentrici (lunghezza totale 214 p .. ; indice centromerico 50) e da due autosomi molto piccoli metacen­trici con lunghezza totale appena superiore al p.. Quest'ultima coppia, anche se puo avere un certo interesse teorico nella interpretazione del cariotipo, ha modesto valore pratico poiche le dimensioni estremamente ridotte ne rendono difficoltoso il riconoscimento nelle preparazioni meno riuscite.

Anche in Rhinolophus euryale abbiamo potuto, grazie alia presenza di coppie caratteristiche, stabilire il cariogramma. Il gruppo dei grandi acrocentrici com­prende sedici coppie di autosomi con dimensioni comprese tra 5 fl. e 214 p., dimensione quest'ultima, come sopra detto, del piccolo cromosoma metacentrico; abbiamo indicato queste coppie con numeri progressivi da 1 a 16.

La coppia indicata col numero 17 e quella dei piccoli cromosomi meta­centrici. Seguono otto coppie di piccoli cromosomi acrocentrici con dimensioni comprese tra 214 fl. e 1 fl., numerate progressivamente da 18 a 25. La coppia 26 e quella dei metacentrici molto piccoli. Le coppie 27 e 28 sono quelle dei puntiformi.

Gli eterocromosomi sono in Rhinolophus euryale un X metacentrico grande

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a braccia ineguali (lunghezza totale 4 !l, indice centromerico 25) ed un Y pun­tiforme.

DISCUSSIONE

La tecnica delle culture di tessuti ci ha permesso di mettere in evidenza, sict in Rhinolophus ferrumequinum che in Rhinolophus euryale, un numero di cromosomi metacentrici differente da quello indicato da precedenti Autori e ci ha permesso di calcolare, sia pure con l'approssimazione dovuta ad un nu­mero non troppo elevato di misure, l'indice centromerico; in R. ferrumequinum sono apparsi bene evidenti due cromosomi acrocentrici con satelliti. Questi r!­sultati pongono ulteriormente in risalto il valido contributo che la tecnica delle culhue di tessuti puo offrire allo studio della cariologia dei Mammiferi, anche in quelle forme, come i Rinolofidi, in cui le dimensioni dei cromosomi sono notevolmente piccole. Questa tecnica infatti, pone in risalto anche minime diffe­renze morfologiche nei cromosomi di differenti specie e da quindi la possibilita di supporre meccanismi cromosomici responsabili dell'evoluzione del cariotipo. E infatti ovvio che nel confronto tra i cariogrammi di diverse specie bisogna tener canto del massimo numero di fattori morfologici, se si vuole stabilire un qualsiasi rapporto di affinita.

Da un confronto tra i cariogrammi di R. ferrumequinum e R. euryale appare una evidente somiglianza degli assetti (vedi Fig. 3): le due specie hanna infatti lo stesso numero di cromosomi acrocentrici e lo stesso numero di cro­mosomi puntiformi (24 coppie acrocentriche e due coppie di cromosomi punti­formi). Le dimensioni dei cromosomi acrocentrici sono pure corrispondenti nei due cariogrammi: iS p. per i maggiori autosomi in entrambe le specie ed lJ~ :l per i piu piccoli; tra questi due valori, quelli delle dimensioni delle rimanenti ventidue coppie di cromosomi acrocentrici rappresentano una serie continua di grandezze.

L'unica differenza che si riscontra tra le due specie a riguardo dei cro­mosomi acrocentrici, e la presenza di satelliti su di una coppia di acrocentrici di medie dimensioni di R. ferrumequinum.

Una coppia di metacentrici di R. ferrumequinum trova nel cariogramma di R. euryale la coppia corrispondente; i cromosomi metacentrici indicati nel nostro cariogramma di R. ferrumequinum col numero 15, possiedono lunghezza assoluta ed indice centromerico molto vicini a quelli della coppia di metacen­trici 17 del cariogramma di R. euryale. I risultati di una piu precisa cariometria e la stima delle lunghezze totali dei cariogrammi nelle due specie, che stiamo elaborando attualmente, potranno fornirci una sicura conferma in proposito (Fig. 4).

Per quanto riguarda le coppie di cromosomi che per le loro caratteristiche morfologiche non trovano corrispondenza nel cariotipo della altra specie, non

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e tuttavia difficile supporre dei meccanismi di mutazione cromosomica capaci eli conferire loro le caratteristiche morfologiche di una coppia di elementi del­l' altra specie.

La coppia di cromosomi acrocentrici con satelliti, indicata con il numero 14, caratteristica del cariotipo di R. ferrumequinum, puo aver perduto, per delezione totale, il braccio satellitato ed aver dato luogo cosl ad un acrocentrico, tra i piu piccoli. del gruppo 1-16 del cariogramma di R. euryale.

A X X 13 14 15

B K • X 17 26

Fig. 4. - Cromosomi caratteristici di R. ferrumequinum (A - in alto) confrontati con quelli di R. euryale (B - in basso); a sinistra le fotografie ed a desh·a i disegni degli stessi.

Si puo parimenti supporre che il metacentrico di medie dimensioni (nu­mero 13) del cariogramma di R. ferrumequinum si sia potuto trasformare, per inversione pericentrica, in un acrocentrico di pari lunghezza totale, quale un elemento del gruppo 1-16 del cariogramma di R. euryale. Una simile inversione pericentrica potrebbe essere supposta quale meccanismo di mutazione cromo­somica responsabile della trasformazione del cromosoma metacentrico molto piccolo (numero 26) di R. euryale in un acrocentrico di pari dimensioni, simile ad un piccolo acrocentrico del gruppo 16-26 di R. ferrumequinurn.

Vogliamo far rilevare a questo proposito che l'ipotesi di una inversione pericentrica nell' evoluzione del cariotipo dei Mammiferi e stata posta per alcuni Primati (BENDER e CHu 1963, CHu 1963).

Tuttavia se per Ia delezione totale del braccio satellitato, I' even to puo essere considerato estremamente verosimile, anche se non dimostrabile, proprio per Ia presenza di una zona eterocromatica che faciliterebbe un tal meccanismo

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(SWANSON 1957), l'ipotesi di una inversione pericentrica rappresenta solamente un discutibile meccanismo cromosomico capace di trasformare il cariotipo di una specie in quello di un' altra. Se questa trasformazione sia avvenuta o no, in quale sensa (R. ferrumequinum ~ R. euryale, o viceversa), se con il mecca­nismo supposto, o se piuttosto non si debbano considerare le due specie come evolutesi parallelamente, none possibile dire. Data l'estrema difficolta di realizza­re una prova sperimentale che dia un obbiettivo fondamento a questa ipotesi, l'unica possibilita di chiarire i rapporti filogenetici tra i Rinolofidi dal punta di vista della loro cariologia, e riposta nell'analisi del cariogramma di altre specie. Ricordiamo che BovEY (1949) ha descritto nel cariotipo di R. hipposideros ben tre coppie di autosomi metacentrici, ragione che ci fa supporre come una analisi mdrfologica accurata di questi elementi del cariogramma di R. hipposi­deros possa meglio chiarire i rapporti tra i cariotipi delle specie.

Una interessante considerazione emerge infine dal confronto degli eterocro­mosomi X nelle due specie di Rinolofidi studiate. La loro differenza risulta eviden­te non tanto dalla stima della loro lunghezza totale e delloro indice centromerico, stima necessariamente approssimativa in cariogrammi con piccoli e numerosi cromosomi, quanta da un confronto col maggiore autosoma acrocentrico.

Pertanto questa differenza tra gli eterocromosomi X, che da quanto sopra detto si deve ritenere reale e significativa, va tenuta, nel confronto tra i cario­grammi delle due specie, nella dovuta considerazione.

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Belgique (citato cia BovEY).

SUMMARY

In this paper the Authors. show the results of a comparative analysis between the karyotype of two species of bats: Rhinolophus ferrumequinum and Rhinolophus euryale. Tissue colture tecnique has been employed.

The chromosomes number of Rhinolophus ferrumequinum in somatic mitoses is 2n=58. The karyogram of this species shows 24 pairs of acrocentric chromosomes, among which one medium-sized pair is provided with satellites, 2 pairs of metacentric chromosomes and 2 pairs of very small chromosomes. The X chromosome is a large submetacentric (centro­meric index 30) and the Y chromosome is a very small one.

The chromosomes number of Rhinolophus euryale is also 2n=58; the karyogram shows 24 pairs of acrocentric chromosomes (no one with satellites), 2 pairs of metacentric chromo­somes, but only one of these ·is morphologically similar to a pair of metacentric of the karyotype of Rhinolophus ferrumequinum, and 2 pairs of very small chromosome. The X chromosome of Rhinolophus euryale is a large submetacentric (centromeric index 25) and the Y chromosome a very small one.

A comparison between the karyotypes of the species has been made and the probable phylogenetic relationships have been discussed.

RIASSUNTO

Sono stati esaminati, con la tecnica delle culture dei tessuti, i cromosomi somatici eli Rhinolophus ferrumequinum (Schr.) e di Rhinolophus euryale Blasius.

II numero dei cromosomi di R. ferrumequinum e risultato 2n=58; e stato inoltre defi­nito il cariogramma di questa specie, comprendente 24 coppie di cromosomi acrocentrici, delle quali una di medie dimensioni con satelliti, due coppie di cromosomi metacentrici e due coppie di cromosomi puntiformi. L' eterocromosoma X e un grande metacentrico a brae­cia ineguali con in dice centromerico 30; I' eterocromosoma Y e un cromosoma puntiforme.

II numero di cromosomi di R. euryale e risultato 2n=58; anche di questa specie e stato definito il cariogramma, comprendente 24 coppie di cromosomi acrocentrici (a differenza della specie precedentemente descritta, nessuno di questi e satellitato), due coppie di meta­centrici e due coppie di cromosomi puntiformi. L'eterocromosoma X e un grande metacen­trico a braccia ineguali, con indice cenb·omerico 25; l'eterocromosoma Y e un cromosoma puntiforme.

E stato effettuato un confronto tra i cariogrammi delle due specie e sono stati discussi i poss!bili rapporti filogenetici.

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