Il sequenziamento del genoma dello storione sterleto rivela che è quasi immutato da 180 milioni di anni

Un team internazionale ha sequenziato con successo il genoma dello storione sterleto (Acipenser ruthenus). Dallo studio è emerso che il suo corredo genetico è cambiato pochissimo da 180 milioni di anni fa a oggi


Gli storioni sono pesci originari dei fiumi subtropicali, temperati e subartici, dei laghi e delle coste dell’Eurasia e del Nord America. Sono longevi e si riproducono in genere non prima dei dieci anni (Pikaia ne ha parlato qui). In molte specie di storioni, i pesci adulti migrano ripetutamente dal mare verso l’acqua dolce per deporre le uova; uova che vengono considerate un cibo di lusso chiamate caviale. Gli storioni, e i loro parenti stretti, sono considerati delle specie molto antiche dal punto di vista evolutivo. I fossili indicano che gli storioni risalgono a 250 milioni di anni fa e sono cambiati molto poco durante questo periodo, almeno fenotipicamente parlando. Gli antichi storioni sono gli antenati di oltre 30.000 specie di pesci ossei moderni (circa il 96% di tutte le specie di pesci viventi) e circa la metà di tutte le specie di vertebrati conosciuti. Studiare i genomi degli storioni è dunque importante per capire meglio i legami filogenetici dei vertebrati.

Un team internazionale di ricercatori ora è stato in grado di sequenziare l’intero genoma di una specie di storione: lo sterleto (Acipenser ruthenus). Secondo quanto riportato nella ricerca, pubblicata sulla rivista Nature Ecology and Evolution, gli storioni avrebbero iniziato a diversificarsi a cavallo tra il Devoniano e il Carbonifero, circa 345 milioni di anni fa (Pikaia ne ha parlato qui). Il loro aspetto esterno è cambiato molto poco da allora e, a quanto pare, anche il loro DNA. Per verificarlo, i genetisti hanno analizzato sia le proteine codificate dai geni che le sequenze generiche dello sterleto. Lo studio ha mostrato che l’evoluzione delle proteine ha proceduto ad un ritmo molto lento. Il tasso di evoluzione delle proteine dello sterleto, secondo gli scienziati, è simile a quello del celacanto (Latimeria chalumnae) o degli squali (Pikaia ne ha parlato qui, qui e qui): specie di pesci che hanno vagato per gli oceani quasi immutati da più di 300 milioni di anni. Dal punto di vista genetico, l’analisi delle sequenze ha rivelato che lo sterleto ha subito una duplicazione del suo genoma circa 180 milioni di anni fa: questa specie non è dunque diploide ma tetraploide, ovvero con 4 copie di cromosomi anziché 2.

Ciò che ha sorpreso gli scienziati, tuttavia, non è tanto la duplicazione (evento non così sporadico tra gli organismi, Pikaia ne ha parlato qui e qui) ma piuttosto il fatto che questa duplicazione del genoma è avvenuta molto tempo fa e, dato che i segmenti genici sono spesso persi, silenziati o acquisiscono una nuova funzione a seguito di una duplicazione, ci si aspetterebbe che il genoma cambi più profondamente negli organismi tetraploidi o poliploidi in generale. La spiegazione fornita dai ricercatori è che è stato mantenuto un grado inaspettatamente elevato di poliploidia strutturale e funzionale: questa ritenzione può essere attribuita al ritmo lento dell’evoluzione molecolare della maggior parte delle frazioni del genoma. Anche se i cromosomi sono ancora presenti in due coppie, si dividono i loro compiti tra loro mantenendo una buon grado di conservazione nel corso del tempo.

Grazie ai sequenziamenti di specie come questa, fortemente a rischio estinzione, possono rivelarsi molto utili per la conservazione delle specie, oltre che per chiarire aspetti filogenetici. A causa della distruzione dell’habitat, della frammentazione dei fiumi, dell’inquinamento marino e dei 2.000 anni di produzione di caviale, la maggior parte delle specie di storioni sono ora sull’orlo dell’estinzione (Pikaia ne ha parlato qui). A causa del divieto di commercio del caviale selvatico, l’acquacoltura dello storione è diventata un’importante industria che può contribuire a proteggere le popolazioni selvatiche assicurando l’approvvigionamento del mercato e conoscere e distinguere i tratti genetici delle popolazioni diventa un supporto fondamentale per la tutela delle specie.


Fonti
Kang Du, Matthias Stöck, Susanne Kneitz, Christophe Klopp, Joost M. Woltering, Mateus Contar Adolfi, Romain Feron, Dmitry Prokopov, Alexey Makunin, Ilya Kichigin, Cornelia Schmidt, Petra Fischer, Heiner Kuhl, Sven Wuertz, Jörn Gessner, Werner Kloas, Cédric Cabau, Carole Iampietro, Hugues Parrinello, Chad Tomlinson, Laurent Journot, John H. Postlethwait, Ingo Braasch, Vladimir Trifonov, Wesley C. Warren, Axel Meyer, Yann Guiguen, Manfred Schartl. The sterlet sturgeon genome sequence and the mechanisms of segmental rediploidization. Nature Ecology & Evolution, 2020; DOI: 10.1038/s41559-020-1166-x

Immagine: High Contrast / CC BY 3.0 DE, via Wikimedia Commons