Nel genoma il segreto delle peculiarità degli squali

Un team di scienziati giapponesi ha sequenziato il genoma di due specie di squali per la prima volta e ha implementato le sequenze del genoma dello squalo balena, già analizzata in precedenza. Analizzando i genomi e confrontandoli con quelli di altri vertebrati, hanno trovato spiegazioni su alcune caratteristiche di questi pesci


I progressi nel sequenziamento del DNA hanno reso possibile il confronto tra genomi di specie differenti, favorendo una più approfondita conoscenza della loro storia evolutiva e delle loro caratteristiche. Benché siano disponibili i dati di molti organismi, ve ne sono alcuni di cui si hanno poche conoscenze dal punto di vista genetico: negli squali, per esempio, il sequenziamento del genoma è reso difficoltoso dalla sua notevole lunghezza, maggiore persino di quella del DNA umano. L’unica rilevante eccezione riguarda lo squalo balena (Rhincodon typus), il cui genoma è infatti stato sequenziato.

Gli squali sono pesci cartilaginei che presentano molte peculiarità, a partire da morfologia e struttura corporea, proseguendo coi sistemi riproduttivo e sensoriale, fino a giungere alla loro estrema longevità: si stima che lo squalo della Groenlandia possa vivere anche più di 300 anni. Codificare l’intero genoma di questi elasmobranchi rappresenterebbe un importante passo verso la scoperta dei meccanismi molecolari alla base delle loro particolari caratteristiche. Con questo obiettivo in mente, un team di ricercatori del RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research in Giappone ha analizzato il genoma di due specie di squalo utilizzando tecnologie all’avanguardia per il sequenziamento del DNA in grado di far fronte a sequenze genomiche che comprendono fino a 1.000.000.000 di paia di basi (giga base pairs). Lo studio è stato pubblicato su Nature Ecology and Evolution.

L’analisi si è concentrata sullo squalo bambù bandemarroni (Chiloscyllium punctatum) e sul gattuccio nebuloso (Scyliorhinus torazame), due specie che possono essere facilmente allevate in acquario, così da avere a disposizione esemplari viventi con continuità.

Il primo mistero da svelare riguarda la dimensione del genoma degli squali: perché è così grande? Secondo i ricercatori la ragione va ricercata nella presenza di un elevato numero di inserzioni di elementi ripetitivi al suo interno. Esso, inoltre, si sarebbe evoluto molto lentamente, il che rende questi pesci cartilaginei dei veri e propri “fossili viventi” dal punto di vista genetico, essendo custodi di una riserva di geni ancestrali.

Gli scienziati hanno anche scoperto che gli squali possiedono dei geni corrispondenti a quelli presenti nell’essere umano e che regolano la crescita, la riproduzione e l’omeostasi. Ciò suggerisce che gli “ingranaggi” molecolari alla base della fisiologia siano esistiti per più di 450 milioni di anni, cioè da prima che gli squali si separassero dai nostri antenati comuni.

I due nuovi genomi hanno fornito anche altre informazioni, comprese alcune riguardanti la funzione visiva. Il team giapponese ha studiato la capacità di assorbimento della luce da parte dei pigmenti visivi nello squalo balena ed ha scoperto che la rodopsina è regolata per percepire lunghezze d’onda relativamente corte – intorno ai 480 nm – che possono penetrare le acque marine profonde.  Ciò non si riscontra nello squalo bambù bandemarroni e i ricercatori hanno ipotizzato che la modifica nel funzionamento della rodopsina sia legata al particolare stile di vita dello squalo balena, che nuota fino a 2000 m di profondità quando non si trova vicino alla superficie per nutrirsi.

Tutte e tre le specie considerate possiedono pochi geni per i recettori olfattivi, il che significa che essi sono influenzati da altri sistemi per la navigazione, come la sensibilità ai campi elettromagnetici.

I risultati di questa ricerca serviranno certamente per iniziare a colmare il gap di conoscenze sulla genetica di alcune specie animali e saranno utili per acquisire maggiori informazioni riguardo il metabolismo, il ciclo riproduttivo e il monitoraggio dello stato di salute degli squali, contribuendo anche alla conservazione degli ambienti marini in cui questi pesci vivono.


Riferimenti:
Yuichiro Hara, Kazuaki Yamaguchi, Koh Onimaru et al. Shark genomes provide insights into elasmobranch evolution and the origin of vertebrates. Nature Ecology & Evolution, 2018. DOI: 10.1038/s41559-018-0673-5

Immagine credit: Steve Childs from Wikimedia Commons