Piante annuali, rapida evoluzione

Le piante con cicli riproduttivi rapidi presentano un tasso di evoluzione molecolare molto più alto rispetto a quelle a crescita e sviluppo lenti. Questo è il risultato di un recente studio presentato sull’ultimo numero di Science. L’idea non è certamente innovativa,in quanto da tempo è stato ipotizzato che la velocità di evoluzione, intesa come frequenza di mutazioni in sequenze codificanti

Le piante con cicli riproduttivi rapidi presentano un tasso di evoluzione molecolare molto più alto rispetto a quelle a crescita e sviluppo lenti. Questo è il risultato di un recente studio presentato sull’ultimo numero di Science. L’idea non è certamente innovativa,in quanto da tempo è stato ipotizzato che la velocità di evoluzione, intesa come frequenza di mutazioni in sequenze codificanti proteine, potesse essere correlata ad un alto numero di fattori, quali il tempo di generazione e la presenza/assenza di crescita secondaria. Per la prima volta, tuttavia, vengono portate prove di carattere sperimentale a suffragio di questa ipotesi.

La ricerca porta la firma di Michael Donoghue e Stephen A. Smith della Yale University, che hanno compiuto un approfondito studio comparativo, che ha preso in considerazione cinque dei principali gruppi esistenti di angiosperme, le piante a fiore. Le famiglie analizzate sono state le Apiales, le Dipsacales, le Primulales, le Commelinidae e le Moraceae/Urticaceae, tutte linee evolutive che contengono sia specie erbacee annuali, che piante arboree e cespugliose perenni.

L’analisi ha valutato il tasso di evoluzione molecolare, determinando il numero di sostituzioni nucleotidiche per base per milione di anni, nel genoma nucleare, in quello mitocondriale e in quello dei cloroplasti di oltre 4.500 specie appartenti a queste famiglie. Dai risultati emerge un pattern piuttosto chiaro: all’interno di ogni clade, senza eccezioni, le piante erbacee sembrano presentare un velocità di evoluzione molecolare molto superiore alle specie legnose e arbustive a loro imparentate. In particolare, i valori di sostituzione nucleotidica nelle specie annuali rispetto a quelle perenni varia da 2,7 a 10 volte a seconda delle famiglie.

Al contrario, nessuna specie perenne presenta tassi di mutazione superiore alle specie annuali della propria famiglia, anche se esistono piante erbacee con velocità di evoluzione molecolare che rientra nell’intervallo di variabilità riscontrato per quelle legnose e arbustive. Futuri studi più mirati, concludono i ricercatori, chiariranno le cause de maggior tasso di sostituzione nucleotidica osservato in questa tipologia di piante.

Piante con brevi tempi di generazione presentano in genere un tasso di evoluzione molto rapida, contriariamente a quelle che impiegano lunghi anni a maturare: in questo modo si spiegherebbero le maggiori capacità di adattamento delle specie erbacee ai cambiamenti delle condizioni climatiche e la loro propensione ad essere piante pioniere, in grado di colonizzare ambienti con condizioni ostili per la maggior parte delle altre specie.

Andrea Romano


Riferimenti:
Stephen A. Smith and Michael J. Donoghue. Rates of Molecular Evolution Are Linked to Life History in Flowering Plants. Science, 2008: 322 (5898): 86-89 DOI: 10.1126/science.1163197