Animali transgenici con Dna “ancestrale” sveleranno i segreti dell’evoluzione

Ingegnerizzati e con un ‘carico’ prezioso nel loro Dna: geni ancestrali ricostruiti. Sono gli animali che ci sveleranno i segreti dell’evoluzione. A creare i primi esemplari sono stati scienziati dell’università di Chicago, che li hanno usati per testare gli effetti evolutivi dei cambiamenti genetici che si sono verificati in un passato profondo sulla biologia e la fisica degli animali.

Gli esperti si sono concentrati sul moscerino della frutta, un ‘habitué’ dei laboratori: la Drosophila melanogaster è uno degli organismi più studiati nel campo della genetica. La ricerca pubblicata online su ‘Nature Ecology & Evolution’, assicurano gli autori, rappresenta un importante passo in avanti nello studio delle basi genetiche dell’adattamento e dell’evoluzione. Nello specifico, la scoperta degli scienziati riguarda la capacità del moscerino della frutta di abbattere l’alcol nella frutta marcia. Gli esperti hanno rovesciato l’ipotesi largamente diffusa sulle cause molecolari di un caso di adattamento che è un classico della biologia evolutiva.

“Uno dei principali obiettivi della biologia evolutiva moderna – spiega Mo Siddiq, uno degli scienziati principali dello studio – è identificare i geni che hanno portato le specie ad adattarsi a nuovi ambienti, ma è stato difficile farlo direttamente, perché non abbiamo avuto modo di testare gli effetti di geni antichi sulla biologia degli animali. Abbiamo capito che avremmo potuto superare questo problema combinando due metodi sviluppati di recente: la ricostruzione statistica di antiche sequenze geniche e l’ingegnerizzazione di animali transgenici”.

Siddiq e Joe Thornton, professore di ecologia, evoluzione e genetica umana all’università di Chicago, hanno voluto dunque testare direttamente gli effetti dell’evoluzione di un gene sull’adattamento. Thornton ha sviluppato un metodo per ricostruire i geni ancestrali determinando statisticamente la loro sequenza da ampie banche che contengono sequenze di oggi, sintetizzandole in un secondo momento e studiandone sperimentalmente le proprietà molecolari in laboratorio. Questa strategia ha prodotto importanti informazioni sui meccanismi attraverso cui le funzioni biochimiche si evolvono.

Poi è arrivato il passo successivo: Thornton e Siddiq hanno pensato che, combinando la ricostruzione dei geni ancestrali con le tecniche per ingegnerizzare animali transgenici, avrebbero potuto studiare come i cambiamenti genetici avvenuti nel profondo passato hanno influenzato interi organismi, il loro sviluppo, la fisiologia e anche loro forma fisica. “Questa strategia di ingegnerizzare ‘animali ancestralizzati’ potrebbe essere applicata a molte domande evolutive”, sottolinea Thornton.

Il primo test ha riguardato appunto i moscerini della frutta e il modo in cui hanno sviluppato la capacità di sopravvivere alle alte concentrazioni di alcol che si trovano nella frutta marcia. “Abbiamo scoperto che la teoria comunemente accettata riguardo alle cause molecolari della loro evoluzione è semplicemente sbagliata”. Questo moscerino, in natura, vive nella frutta in decomposizione, tollerando concentrazioni di alcol di gran lunga superiori rispetto al suo parente più prossimo, i moscerini che vivono in altri alimenti.

Siddiq e Thornton hanno testato la teoria (derivata da studi di 25 anni fa) secondo cui l’enzima dell’alcol deidrogenasi (Adh) – che scompone l’alcol all’interno delle cellule – fosse la causa dell’adattamento del moscerino della frutta. Prima Siddiq ha dedotto le sequenze del gene Adh antico, risalendo a subito prima e subito dopo il momento in cui la Drosophila melanogaster ha sviluppato la tolleranza all’etanolo, da 2 a 4 milioni di anni fa. Poi ha sintetizzato questi geni biochimicamente e ha misurato la loro capacità di abbattere l’alcol in una provetta. I risultati sono stati sorprendenti, spiega: il cambiamento genetico che si è verificato durante l’evoluzione del moscerino della frutta non ha avuto alcun effetto rilevabile sulla funzione della proteina.

Con colleghi degli atenei del Wisconsin e del Nebraska, Siddiq ha poi caratterizato e creato i moscerini transgenici contenenti le forme ancestrali ricostruite di Adh. Il team ha allevato migliaia di questi insetti ‘ancestralizzati’, e ha scoperto che gli esemplari che trasportavano il più recente gene Adh non metabolizzavano l’alcol meglio di quelle che avevano la versione più antica del gene.

Siddiq e Thornton sperano ora che questa strategia diventi il ‘gold standard’ in questo settore. Martin Kreitman, uno degli autori dell’approccio che ha portato a formulare la teoria oggi ribaltata dai due scienziati, è stato favorevole alla nuova ricerca – raccontani i ricercatori – e ha messo a disposizione del progetto la sua vasta conoscenza dell’evoluzione molecolare e della genetica della Drosophila.

(Fonte: Adnkronos)