Rivelato il genoma dell’antenato comune di tutti i mammiferi

 

 

Il genoma ancestrale ricostruito potrebbe aiutare a comprendere l’evoluzione dei mammiferi e nella conservazione degli animali moderni. 

 

Ogni mammifero moderno, da un ornitorinco a una balenottera azzurra, discende da un antenato comune vissuto circa 180 milioni di anni fa.

Non sappiamo molto di questo animale, ma l’organizzazione del suo genoma è stata ora ricostruita computazionalmente da un team internazionale di scienziati. Il lavoro è pubblicato sulla rivista scientifica “Proceedings of the National Academy of Sciences”.

“I nostri risultati hanno importanti implicazioni per comprendere l’evoluzione dei mammiferi e per gli sforzi di conservazione”, afferma Harris Lewin, professore di evoluzione ed ecologia presso l’Università della California, Davis, e autore senior dell’articolo.

Gli scienziati hanno attinto a sequenze di genoma di alta qualità da 32 specie viventi che rappresentano 23 dei 26 ordini noti di mammiferi. Includevano esseri umani e scimpanzé, vombati e conigli, lamantini, bovini domestici, rinoceronti, pipistrelli e pangolini.

L’analisi ha incluso anche i genomi di pollo e alligatore cinese come gruppi di confronto. Alcuni di questi genomi vengono prodotti come parte del progetto Earth BioGenome e di altri sforzi di sequenziamento del genoma della biodiversità su larga scala. Lewin presiede il gruppo di lavoro per il progetto Earth BioGenome.

La ricostruzione mostra che l’antenato del mammifero aveva 19 cromosomi autosomici, che controllano l’ereditarietà delle caratteristiche di un organismo al di fuori di quelli controllati dai cromosomi legati al sesso, (questi sono accoppiati nella maggior parte delle cellule, per un totale di 38) più due cromosomi sessuali, ha detto Joana Damas, primo autore dello studio e scienziato post-dottorato presso l’UC Davis Genome Center.

Il team ha identificato 1.215 blocchi di geni che si verificano costantemente sullo stesso cromosoma nello stesso ordine in tutti i 32 genomi. Questi elementi costitutivi di tutti i genomi dei mammiferi contengono geni che sono fondamentali per lo sviluppo di un embrione normale.

Gli scienziati hanno trovato nove cromosomi interi, o frammenti cromosomici nell’antenato del mammifero il cui ordine di geni è lo stesso nei cromosomi degli uccelli moderni.

“Questa notevole scoperta mostra la stabilità evolutiva dell’ordine e l’orientamento dei geni sui cromosomi in un arco di tempo evolutivo esteso di oltre 320 milioni di anni”, dice Lewin. Al contrario, le regioni tra questi blocchi conservati contenevano sequenze più ripetitive ed erano più inclini a rotture, riarrangiamenti e duplicazioni di sequenze, che sono i principali motori dell’evoluzione del genoma.

“Le ricostruzioni del genoma ancestrale sono fondamentali per interpretare dove e perché le pressioni selettive variano tra i genomi. Questo studio stabilisce una chiara relazione tra architettura della cromatina, regolazione genica e conservazione del linkage”, afferma il professor William Murphy, Texas A & M University, che non era un autore dell’articolo. “Questo fornisce le basi per valutare il ruolo della selezione naturale nell’evoluzione cromosomica attraverso l’albero della vita dei mammiferi”.

Gli scienziati sono stati in grado di seguire i cromosomi ancestrali in avanti nel tempo dall’antenato comune. Hanno scoperto che il tasso di riarrangiamenti cromosomicit differiva tra i lignaggi dei mammiferi. Ad esempio, nel lignaggio dei ruminanti (che porta ai moderni bovini, pecore e cervi) c’è stata un’accelerazione nel riarrangiamento 66 milioni di anni fa, quando ul’estinzione dei dinosauri ha portato all’ascesa dei mammiferi.

“I risultati aiuteranno a comprendere la genetica alla base degli adattamenti che hanno permesso ai mammiferi di prosperare su un pianeta che cambia negli ultimi 180 milioni di anni”, spiega la co-autrice Camilla Mazzoni, responsabile di “Genetica evolutiva e conservativa” presso il Berlin Center for Genomics in Biodiversity Research and Research Group Leader in Evolutionary and Conservation Genomics presso il Dipartimento di Genetica Evoluzionistica di Leibniz-IZW.