Scoperte sulla Regolazione Genica nelle Meduse e Spugne
Recenti ricerche condotte dal Centro per la Regolazione Genomica (CRG) e dal Centro Nazionale di Analisi Genomica (CNAG) in Spagna hanno portato a scoperte sorprendenti riguardo alla regolazione genica. Gli scienziati hanno esaminato meduse a cono e spugne, rivelando che la regolazione distale, ovvero la capacità di controllare i geni da una certa distanza, si è sviluppata molto prima di quanto si fosse precedentemente ipotizzato. Questo meccanismo complesso è stimato risalire a un periodo compreso tra i 650 e i 700 milioni di anni fa, ben 150 milioni di anni prima di quanto si pensasse. Le creature studiate mostrano la capacità di riutilizzare il loro kit genetico in modi innovativi, simile a un coltellino svizzero, permettendo loro di esplorare strategie di sopravvivenza. La dottoressa Iana Kim, prima autrice dello studio, ha dichiarato che non ci si aspettava un livello di complessità simile così antico.
Importanza della Regolazione Genica negli Organismi Complessi
La regolazione genica è un fenomeno biologico cruciale che consente agli organismi di attivare e disattivare i propri geni con una precisione sorprendente. A differenza degli organismi più semplici, che utilizzano interruttori adiacenti per controllare i geni, gli organismi complessi hanno sviluppato meccanismi che permettono l’attivazione remota dei geni. Questo processo avviene attraverso un complesso ripiegamento del DNA in strutture tridimensionali. La coordinazione spaziale, che richiede un notevole dispendio energetico, consente agli organismi multicellulari di attivare tipi cellulari specifici senza dover ristrutturare completamente il loro progetto genomico. Il Professore di Ricerca ICREA Arnau Sebe-Pedrós ha sottolineato che l’osservazione di creature marine insolite può rivelare molte nuove informazioni biologiche, aprendo la strada a nuove metodologie di analisi.
Analisi dei Genomi Tridimensionali e Risultati Sorprendenti
Per comprendere l’evoluzione della regolazione distale, il team di ricerca ha esaminato i genomi tridimensionali di 11 specie rappresentative dei primi rami dell’albero evolutivo animale. Tra queste specie ci sono la noce di mare (Mnemiopsis leidyi), la medusa a pettine, i placozoi, i cnidari e le spugne. Utilizzando una tecnica all’avanguardia nota come Micro-C, i ricercatori hanno analizzato oltre 10 miliardi di frammenti di dati di sequenziamento. I risultati sono stati sorprendenti: gli organismi unicellulari non mostrano segni di controllo a lungo raggio sui geni, mentre molti animali a ramificazione precoce presentano migliaia di anelli nei loro genomi compatti. Ad esempio, la noce di mare possiede più di 4.000 anelli di DNA, un dato straordinario considerando che il suo genoma è composto da soli 200 milioni di lettere di DNA.
Implicazioni delle Scoperte sulla Regolazione Genica
Un’altra scoperta inaspettata è stata l’osservazione che gli animali primitivi raggiungevano il ripiegamento del DNA senza l’ausilio di CTCF, una proteina ritenuta essenziale per il ripiegamento del genoma nei vertebrati. Le meduse a pettine, invece, utilizzano una proteina diversa, suggerendo che l’evoluzione ha trovato molteplici soluzioni per affrontare lo stesso problema. Questa rivelazione ha implicazioni significative per la comprensione della regolazione genica negli esseri umani, che dipendono da questo meccanismo per differenziare tra cellule cerebrali, cellule della pelle e altri tipi cellulari. Quando questo sistema regolatorio fallisce, possono insorgere malattie. Tracciando le origini della regolazione genica, gli scienziati ottengono preziose intuizioni su come si siano evoluti i sistemi di controllo genico e su come possano essere riparati in caso di malfunzionamento. Il Professore di Ricerca ICREA Marc A. Marti-Renom ha concluso che è affascinante osservare come lo stesso problema sia stato risolto utilizzando strumenti diversi, evidenziando la meraviglia dell’evoluzione.
