Gli animali sono incapaci di sintetizzare i carotenoidi

I carotenoidi sono sostanze chimiche colorate che hanno molteplici effetti in diversi gruppi animali: antiossidanti, modulatori delle risposte immunitarie, precursori dei pigmenti visivi, e infine sono responsabili di colorazioni a volte splendide (fenicotteri, salmoni, aragoste, uccelli…), usate nel riconoscimento di specie e nel corteggiamento. Purtroppo gli animali non sono in grado di produrre i propri carotenoidi, che vengono acquisiti completamente

I carotenoidi sono sostanze chimiche colorate che hanno molteplici effetti in diversi gruppi animali: antiossidanti, modulatori delle risposte immunitarie, precursori dei pigmenti visivi, e infine sono responsabili di colorazioni a volte splendide (fenicotteri, salmoni, aragoste, uccelli…), usate nel riconoscimento di specie e nel corteggiamento. Purtroppo gli animali non sono in grado di produrre i propri carotenoidi, che vengono acquisiti completamente con l’alimentazione. Un gruppo di ricerca dell’Università dell’Arizona a Tucson pubblica oggi su Science il primo caso di un gruppo di animali dotati di geni che consentono l’autoproduzione di carotenoidi, e già questa sarebbe una scoperta notevole. Ma i ricercatori hanno anche capito da dove arrivano quei geni, finora unici: da un fungo! L’animale sul quale hanno lavorato è un afide, Acyrthosiphon pisum, parente di quegli animaletti che pascolano sgradevolmente sulle nostre rose. A. pisum, si presenta in forme verdi o rosse, e la presenza dell’una o dell’altra è legata alla diversa suscettibilità ai predatori, che “puniscono” la loro visibilità sulle piante. Dunque la colorazione è sottoposta ad una forte pressione da parte della selezione naturale. I ricercatori forniscono buone ragioni per scartare l’ipotesi che i carotenoidi arrivino dalla dieta (sono diversi da quelli delle piante ospiti) e dai loro batteri simbionti (gli afidi ospitano stabilmente un batterio, Buchnera aphidicola, e altri batteri in modo più saltuario, ma nessuno ha i geni per la biosintesi dei carotenoidi). Inoltre i colori degli afidi mostrano eredità mendeliana!

Ora è disponibile il genoma completo di A. pisum, così gli autori hanno potuto andare in cerca dei geni per la biosintesi dei carotenoidi, li hanno trovati e sequenziati, poi hanno fatto una ricerca nelle banche dati per identificare quelli più simili fra quelli conosciuti e depositati. Grande sorpresa:  i geni per la sintesi dei carotenodi dell’ afide in questione e di altre specie affini (in blu nella figura in alto presa dall’articolo originale che riporta due alberi costruiti su due geni diversi) sono strettamente imparentati con quelli di un gruppo di funghi (in marrone). Nel complesso i dati suggeriscono un evento di trasferimento di questi geni da funghi ad un qualche antenato di un gruppo di afidi, seguito da duplicazioni nel genoma degli afidi.

Mi sembra che questa notizia, al di là dello straordinario interesse della prima biosintesi di carotenoidi trovata in un animale, sia anche rilevante per le discussioni che continuano ad ammorbarci sull’importanza della selezione naturale: l’acquisizione di geni “orizzontalmente”, da un altro organismo, qualsiasi sia stato il metodo, è un cambiamento genetico assai rilevante, che quindi non rientra nello schema tradizionale delle “piccole variazioni” darwiniane. Tuttavia la selezione naturale, con la potente azione dei predatori sulle forme di colore, ha sicuramente avuto un ruolo determinante sulle forme di colore attualmente presenti.  

Marco Ferraguti


Riferimento:
Nancy A. Moran and Tyler Jarvik Lateral Transfer of Genes from Fungi Underlies Carotenoid Production in Aphids. Science, 328, 624-627, 2010