Pubblicato sulla rivista Nature il genoma del cavalluccio marino. Ha perso la pinna caudale e i denti e incuba le uova anche se maschio, il progetto genoma del cavalluccio cerca di fare luce su quei pesci così unic

MANDRIOLI, Mauro

Pubblicato sulla rivista Nature il genoma del cavalluccio marino. Ha perso la pinna caudale e i denti e incuba le uova anche se maschio, il progetto genoma del cavalluccio cerca di fare luce su quei pesci così unic

Archivio istituzionale della ricerca - Università di Modena e Reggio Emilia

23/12/2016 Animali (con genomi) fantastici | Pikaiahttp://pikaia.eu/animali­con­genomi­fantastici/ 1/2Pubblicato sulla rivista Nature il genoma delcavalluccio marino. Ha perso la pinna caudalee i denti e incuba le uova anche se maschio, ilprogetto genoma del cavalluccio cerca di fareluce su quei pesci così unici23 dicembre 2016  Mauro Mandrioli Animali (con genomi) fantasticiIl cavalluccio marino (qui una descrizione daRadio3Scienza) è indubbiamente uno dei pesci più insoliti.Ad una anatomia decisamente particolare (ad esempiomancano la pinna caudale e i denti e lo sviluppo corporeoè verticale) abbina diverse peculiarità etologiche, tra cui lacura delle uova da parte paterna. Nel cavalluccio infatti leuova vengono letteralmente fecondate e incubateall’interno di una sacca presente sull’addome del maschioe alla nascita gli avannotti vengono rilasciati con unacontrazione che ha portato molti ricercatori adefinire questa insolita cura parentale comegravidanza maschile.  Come apparso in molte riviste e trasmissioni (quila puntata di Radio3Scienza, il gruppo di ricerca coordinato dal genetista Byrappa Venkatesh hapubblicato sulla rivista Nature i primi dati sulla struttura del genoma del cavalluccio marino Hippocampuscomes evidenziando alcune interessanti differenze rispetto a quanto osservato in altri pesci.  Il dato più interessante riguarda sicuramente l’assenza del gene tbx4 che codifica un fattore di trascrizione cheregola lo sviluppo degli arti posteriori negli animali con zampe e della pinna caudale nei pesci. In questo casogli autori non si sono limitati a supporre che l’assenza di questo gene possa essere la causa molecolaredell’assenza della pinna caudale nel cavalluccio, ma hanno fatto una verifica sperimentale. Avvalendosi dellatecnica di editing genomico CRISPR, il gruppo di ricerca coordinato a Venkatesh ha indotto mutazioni nelgene tbx4 di esemplari zebrafish così da inattivarlo. La conseguenza è stata il mancato sviluppo della pinnacaudale anche in un pesce che normalmente ha una ben evidente pinna caudale. Il cavalluccio non è l’unicopesce ad avere “perso” la coda, dato che un risultato simile è riportato anche nello spinarello e nei pesci palla,ma è sorprendente notare che in questi tre casi le basi molecolari sono completamente diverse in quantocoinvolgono geni diversi.  A fronte di geni persi, vi è anche l’acquisizione di nuovi geni o di copie supplementari di alcuni geni. Il geneC6AST è noto in diversi pesci in cui codifica un enzima necessario per la schiusa delle uova. Contrariamentealla maggior parte dei pesci che presenta una sola copia di questo gene, nel genoma del cavalluccio marino nesono presenti ben 6 copie e 5 di queste sono altamente espresse nei maschi a livello della sacca in cui vengonoincubate le uova. Questo dato ha spinto gli autori a suggerire che l’amplificazione di questi geni sia implicatanell’evoluzione della gravidanza maschile. Sebbene questo sia un dato interessante, i geni C6AST sono moltopiù probabilmente implicati nella schiusa delle uova (che avviene nella tasca incubatrice del maschio) e spiegaperché dalla tasca fuoriescano direttamente gli avannotti e non come si è evoluta la gravidanza maschile. Unaconferma di questa lettura dei dati pubblicati la si può trovare in un comune pesce di acquario (il platy) in cui le23/12/2016 Animali (con genomi) fantastici | Pikaiahttp://pikaia.eu/animali­con­genomi­fantastici/ 2/2Biologia molecolare in evidenzafemmine sono vivipare e nel loro genoma è presente una amplificazione del tutto simile a suggerire chel’amplificazione di questi geni siano una forma di coevoluzione verso la viviparità.  Un altro elemento di interesse, sebbene ancora da studiare, è legato al fatto che nel genoma del cavalluccio sonopresenti numerosissime regioni regolative (piccole sequenze di DNA in grado di modulare l’espressione genicaagendo come enhancer) con sequenza mutata rispetto a quanto accade in molti altri pesci in cui queste sequenzesono conservate. Gli autori suggeriscono che ci siano oltre 700 geni la cui espressione potrebbe esseremodificata da tali mutazioni e vista l’ampia gamma di funzioni in cui i geni identificati sono coinvolti (tra cuisviluppo, organogenesi e formazione scheletro), le mutazioni nelle regioni regolative potrebbero spiegarel’inusuale morfologia del cavalluccio. Come suggeriva Jacob, l’evoluzione non lavora come un ingegnere cheprogetta oggetti nuovi costruendo parti nuove, ma agisce come un bricoleur che utilizza quello che ha per fareoggetti diversi (ne ha parlato anche il nostro direttore in una recente conferenza TEDxCaFoscariU)  Dal 1998, anno del sequenziamento del primo genoma animale appartenente al nematodoe Caenorhabditiselegans, ad oggi sono oltre 700 i genomi animali completamenti sequenziati e disponibili in banca date, qualiGenbank. Questa grande mole di dati è però solamente una piccola parte dell’enorme base di dati genomici chesarà presente nei prossimi anni. Basti pensare a progetti come G10K, che porterà ad avere il genoma di 10.000specie di vertebrati, e B10K che mira a sequenziare il genoma di 10.000 specie di uccelli. Quella che avremoquindi a nostra disposizione sarà una vera e propria “arca di Noè” genomica tramite cui studiare l’evoluzionedei viventi con un dettaglio immaginabile anche solamente  dieci anni fa.  Quello che non si può mancare di osservare è che tutti i dati genomici pubblicati forniscono un enorme (sia permole di dati che per rilevanza) supporto della teoria dell’evoluzione. In ogni genoma troviamo sempre ilripetersi delle stesse regole tipiche dei processi evolutivi (geni persi, geni acquisiti, geni modificati).Nell’Origine delle specie Darwin scriveva: “Quando non guarderemo più gli esseri viventi come un selvaggioguarda un bastimento, cioè come si guarda qualcosa che trascende completamente la comprensione, quandocontempleremo ogni prodotto della natura considerandolo come qualcosa che abbia una storia (…), quanto(parlo per esperienza) diventerà più interessante lo studio della storia naturale” … e noi oggi, grazie allagenomica, siamo ogni giorno che passa un po’ meno selvaggi che si incantano a guardare le navi che passano. Condividi:tag: cavalluccio marino, evoluzione molecolare, genomi, pesci    

Animali (con genomi) fantastici

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Archivio istituzionale della ricerca - Università di Modena e Reggio Emilia