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L’evoluzione animale potrebbe avere strade senza ritorno
Un gruppo internazionale guidato dall’Università di Vienna ha ricostruito come i cromosomi degli animali si siano riorganizzati durante oltre 600 milioni di anni di evoluzione. Lo studio, pubblicato su Science Advances, suggerisce che le architetture genomiche non cambino attraverso un numero illimitato di percorsi: fusioni e separazioni sembrano invece incanalare molte linee evolutive lungo traiettorie riconoscibili, alcune delle quali non possono essere ripercorse al contrario.
Tutti gli animali viventi discendono da un antenato comune esistito più di 600 milioni di anni fa. Esseri umani, polpi e coralli conservano ancora frammenti cromosomici riconducibili a quell’antica origine, sebbene siano stati combinati e separati ripetutamente. Per confrontare queste trasformazioni, i ricercatori hanno sviluppato un sistema chiamato topologia genomica evolutiva, capace di collocare strutture cromosomiche molto diverse all’interno di una sola mappa.
L’analisi ha incluso oltre 5.800 genomi assemblati a scala cromosomica, appartenenti a 4.454 specie distribuite in 19 phyla animali. Questi assemblaggi non indicano soltanto quali geni siano presenti, ma anche il loro ordine e la posizione sui cromosomi. Tale dettaglio è essenziale per seguire i riassetti cromosomici avvenuti dopo la separazione delle diverse linee evolutive.
La mappa ottenuta mostra che i gruppi animali tendono a muoversi lungo quelle che gli autori definiscono autostrade evolutive. Il principale meccanismo associato a questo schema è la fusion-with-mixing: due cromosomi si uniscono e i loro geni finiscono per mescolarsi. Una volta avvenuta questa riorganizzazione, l’assetto originario non può essere ricostituito semplicemente separando di nuovo il cromosoma.
L’irreversibilità lascia una traccia stabile, utile per riconoscere antenati condivisi e ricostruire le relazioni fra gruppi animali. Le differenze nel numero dei cromosomi possono derivare sia dall’unione di elementi ancestrali sia dalla loro separazione; il successivo mescolamento, però, può spostare una linea in una regione distinta dello spazio delle architetture genomiche, condizionandone le trasformazioni successive.
Questi cambiamenti strutturali possono coinvolgere numerosi geni, compresi quelli legati al controllo dello sviluppo. Lo studio non dimostra che ogni caratteristica animale sia determinata dall’architettura dei cromosomi, né permette di prevedere con precisione l’evoluzione futura. Offre invece un quadro comparativo per verificare se particolari riassetti siano associati a differenze nella regolazione genica, nello sviluppo o nella diversificazione delle specie.
Zanzare, spugne vitree e lombrichi occupano regioni particolarmente isolate della mappa, perché la loro organizzazione cromosomica presenta pochi equivalenti conosciuti. Secondo i ricercatori, identificare questi lignaggi insoliti potrebbe indirizzare nuovi studi e contribuire a definire priorità per la tutela della biodiversità animale. Le conclusioni restano basate sul confronto tra specie viventi e su ricostruzioni storiche, non sull’osservazione diretta dell’intero processo evolutivo.
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