Evoluzione fenotipica, evoluzione molecolare

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L’evoluzione dei caratteri fenotipici avviene in seguito a modificazioni a livello molecolare; è dunque dovuta a cambiamenti della sequenza di DNA e di quella proteica. Tuttavia, non sempre (anzi raramente) è facile fornire una spiegazione di ciò che è avvenuto a livello molecolare per quanto concerne gli adattamenti fisiologici e comportamentali. Nonostante questo, uno studio pubblicato di recente su PLos

L’evoluzione dei caratteri fenotipici avviene in seguito a modificazioni a livello molecolare; è dunque dovuta a cambiamenti della sequenza di DNA e di quella proteica. Tuttavia, non sempre (anzi raramente) è facile fornire una spiegazione di ciò che è avvenuto a livello molecolare per quanto concerne gli adattamenti fisiologici e comportamentali.

Nonostante questo, uno studio pubblicato di recente su PLos One ha dimostrato che i serpenti appartenenti all’infraordine Alethinophidia (nell’immaginario comune i ” tipici serpenti”, come cobra, vipere, boa, pitoni, ecc..) hanno evoluto alcune delle caratterisitche che li contraddistinguono e che hanno contribuito a favorirne la diffusione sulla Terra, come la produzione di veleno, il consumo di prede di grandi dimensioni e la riduzione dei polmoni, in seguito ad una forte selezione positiva di alcuni geni mitocondriali.

Il genoma mitocondriale (mtDNA) di questo gruppo di rettili è da tempo conosciuto per le sue caratteristiche uniche, in quanto presenta sequenze geniche molto più brevi rispetto agli altri vertebrati e la duplicazione delle regioni di controllo. Per questi motivi un gruppo di ricercatori della University of Colorado School of Medicine ha cercato di indagare se la causa di alcune capacità uniche di questi animali fossero “nascoste” nel DNA mitocondriale.

Dall’analisi emerge che in questo gruppo di rettili si sono verificate numerose modificazioni a livello di una sequenza proteica molto conservata nei vertebrati, compresi gli Scolecophidia, il secondo infraordine in cui sono suddivisi i serpenti attuali. Si tratta della subunità I della Citocromo C Ossidasi (COI), l’ultimo complesso enzimatico coinvolto nella catena di trasporto degli elettroni all’interno dei mitocondri: questo è responsabile della riduzione delle molecole di ossigeno in molecole d’acqua e del conseguente pompaggio verso l’esterno di ioni idrogeno, fondamentali per la produzione di energia, sotto forma di ATP, all’interno delle cellule.

In seguito ad un’analisi filogenetica, i ricercatori hanno dimostrato che nel gruppo degli Alethinophidia si è verificato un tasso di sostituzione aminoacidica elevatissimo proprio in prossimità della separazione dai Scolecophidia, ad indicare una probabile selezione positiva verso forme innovative di questo complesso enziamatico, che potrebbero essere state determinanti nei processi di adattamento e successiva diffusione di questi serpenti.

La modificazione della COI avrebbe comportato dunque un’alterazione del flusso di protoni rispetto alla maggior parte dei vertebrati, influenzando in maniera determinante il metabolismo aerobico e favorendo lo sviluppo di alcune caratteristiche uniche di questi serpenti, come la capacità di inghiottire e digerire prede dalla taglia molto superiore alla propria o l’abilità nella produzione del veleno, fondamentale nella caccia e nella difesa dai predatori.

Questi risultati potrebbero dunque spiegare, anche se solo parzialmente, le straordinarie carateristiche fisiologiche e metaboliche di questi serpenti a livello molecolare.

L’articolo “Adaptive Evolution and Functional Redesign of Core Metabolic Proteins in Snakes” è liberamente disponibile online.

Andrea Romano

Fonte dell’immagine: Creative Commons