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EVOLUZIONE -ARTICOLI

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I CIICLIDI.      

Un numero sorprendente di mutazioni a carico non solo dei geni ma anchUn numero sorprendente di mutazioni a carico non solo dei geni ma anche delle molecole che regolano l'espressione genica ha permesso l'estrema diversificazione dei ciclidi, una famiglia di pesci d'acqua dolce, a partire da un'unica specie ancestrale. Lo ha scoperto l'analisi del genoma di cinque specie di ciclidi che hanno colonizzato i laghi africani Tanganica, Malawi e Vittoria tra 20 milioni e 15.000 anni fa. I meccanismi genetici e molecolari emersi dall'analisi, secondo gli autori, hanno caratterizzato l'evoluzione di tutti i vertebrati (red)

Osservando l’estrema varietà dei fringuelli delle isole Galapagos, Charles Darwin elaborò il concetto di radiazione adattativa, secondo il quale da una specie ancestrale evolvono, per effetto dell'adattamento all'ambiente, diverse specie.

Gli effetti della radiazione adattativa si osservano anche nei ciclidi, una famiglia di pesci molto diversificata, e hanno permesso a un'ampia collaborazione internazionale di chiarire molti meccanismi genetici e molecolari che hanno caratterizzato l'evoluzione dei vertebrati.

“Il nostro studio ha rivelato un'ampia gamma di meccanismi che permettono agli organismi di adattarsi a diversi ambienti”, spiega Kerstin Lindblad-Toh, dello statunitense Broad Institute, autrice dello studio pubblicato su “Nature”. “Questi stessi meccanismi probabilmente sono attivi negli esseri umani e negli altri vertebrati: averli documentati in diverse specie di ciclidi ha permesso per la prima volta di studiare il processo su ampia scala”.

L'evoluzione dei vertebrati raccontata dai ciclidi <figcaption>Un esemplare di ciclide africano: la famiglia dei ciclidi è estremamente diversificata e conta oltre 2000 specie diverse (Wikimedia Commons)</figcaption></figure>I ciclidi africani sono la più ampia famiglia di pesci conosciuta: comprende infatti più di 2000 specie, estremamente diversificate dal punto di vista fenotipico, ovvero dell'insieme delle caratteristiche morfologiche e funzionali. Alcuni dei laghi africani ospitano centinaia di specie diverse, evolutesi tutte a partire da una specie ancestrale che dal Nilo colonizzò poi alcuni laghi del continente. 

Ma che cosa ha consentito ai ciclidi di diversificarsi così tanto in un arco di tempo relativamente breve? Per rispondere a questa domanda, gli autori dello studio hanno sequenziato i genomi, cioè i patrimoni genetici, e i trascrittomi, cioè l’insieme delle molecole di RNA di dieci tessuti, di cinque differenti ciclidi africani, tra cui la tilapia del Nilo, che rappresenta una specie ancestrale, e quattro specie dell'Africa orientale, che colonizzarono i laghi Tanganica, Malawi e Vittoria, in periodi che variano tra 10-20 milioni di anni fa e solo 15.000-100.000 anni fa.

Dall'analisi dei dati, è emerso che il genoma ancestrale ha subito nel corso dell'evoluzione di questi ciclidi un numero sorprendente di mutazioni: confrontati con la specie ancestrale, per esempio, i genomi dei ciclidi dell'Africa orientale hanno un alto numero di duplicazioni, cioè di copie di un unico gene. Questo tipo di mutazioni consente un notevole vantaggio evolutivo: mentre un gene rimane funzionale, ed è in grado di sostenere l'attività biologica, le sue numerose copie lasciano spazio a mutazioni che non hanno effetto sul fenotipo, ma che possono risultare utili in caso di cambiamenti di condizioni ambientali. 

Gli autori hanno poi scoperto altre mutazioni negli elementi non codificanti del genoma, che svolgono funzioni di regolazione, anche a carico di geni che codificano per proteine, riguardanti la pigmentazione della pelle, e molte altre che riguardano le molecole coinvolte nell’espressione genica, come le corte sequenze di RNA note come microRNA.

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