L’importanza delle ripetizioni

Nuove analisi sui moscerini del Canyon dell’evoluzione rivelano l’importanza del DNA ripetuto come fonte di potenziale evolutivo


Geni, proteine, prodotti metabolici. Per ciascuna di queste classi di elementi biologici c’è uno specifico settore della ricerca che ne studia funzioni e meccanismi. Grazie alla combinazione di biologia molecolare e bioinformatica, discipline come genomica, proteomica e metabolomica hanno consentito di analizzare grandi quantità di dati, svelando molte informazioni sui processi molecolari alla base della vita cellulare.

Una delle più giovani fra le discipline “omiche” è quella del ripetoma, che si occupa dello studio delle sequenze ripetute che compongono la grande maggioranza del genoma degli eucarioti ma che non codificano per nessuna proteina. Col tempo si stanno scoprendo diverse funzioni svolte da queste sequenze, un tempo erroneamente definite junk DNA (DNA spazzatura), non ultima quella di agenti del cambiamento adattativo.

Significativo, in questo senso, lo studio condotto da un gruppo di ricercatori coordinato da Pawel Michalak, del Virginia Bioinformatics Institute, pubblicato di recente su PNAS. Gli autori del lavoro hanno approfondito le ricerche da loro già svolte sulle popolazioni di moscerini (Drosophila melanogaster) che abitano sui due lati del cosiddetto “Canyon dell’evoluzione”, in Israele (Pikaia ne ha parlato qui). Nel loro studio precedente avevano scoperto l’esistenza di una forte differenza genetica fra queste due popolazioni, i cui habitat sono molto diversi dal punto di vista ecologico: il lato meridionale del canyon riceve infatti molto più sole e ha un microclima tropicale, mentre il versante settentrionale ha un microclima più simile a quello di una foresta europea.

Michalak e i suoi colleghi hanno estratto il DNA dai moscerini appartenenti a entrambe le popolazioni, e ne hanno identificato e mappato le sequenze ripetute. In particolare, si sono concentrati sugli elementi trasponibili, cioè quelle sequenze di DNA in grado di cambiare posizione all’interno del genoma. Dalle loro analisi è emerso che nei moscerini che abitano nel lato settentrionale del canyon, più fresco e umido, gli elementi trasponibili sono più abbondanti di circa il 6% rispetto ai moscerini del versante sud, più caldo e secco. Una differenza simile a quella riscontrata in precedenza per quanto riguarda le differenze genetiche e fenotipiche fra le due popolazioni. Inoltre, circa la metà di tutti gli elementi trasponibili individuati sono specifici di una delle due popolazioni e molti di essi sono associati a geni coinvolti nei processi cognitivi, nell’olfatto e nella resistenza al calore.

Lo studio di Michalak e colleghi dà un’ulteriore conferma del ruolo di grande importanza giocato dal ripetoma, sia come regolatore di svariati processi fisiologici, sia come fonte di un enorme potenziale evolutivo.

Michele Bellone


Riferimenti:
Young Bun Kim et al. Divergence of Drosophila melanogaster repeatomes in response to a sharp microclimate contrast in Evolution Canyon, Israel. PNAS 10630–10635, doi: 10.1073/pnas.1410372111

Immagine da Wikimedia Commons