Il genoma del Tuatara conferma le potenzialità delle analisi genetiche per la ricostruzione della storia evolutiva

Una nuova scoperta sulla filogenesi del Tuatara (Sphenodon punctatus) è stata pubblicata su Nature e potrebbe spiegare molti quesiti legati allo studio dell’evoluzione. Per molto tempo si è cercato di capire dove il Tuatara si collocasse nel grande albero della filogenesi e la risposta è finalmente arrivata grazie agli studi sul suo genoma.

C’è sempre qualcosa di nuovo da scoprire quando si tratta la filogenesi, essendo una scienza complessa e facilmente mutabile: ogni anno vengono scoperte nuove specie e molto spesso ci si trova davanti a nuovi studi che stravolgono la filogenesi costruita fino a quel momento. Cambiano le parentele, cambia la storia che conoscevamo e cambia anche il nostro modo di studiarla e la conoscenza delle strutture genetiche ha contribuito molto negli ultimi anni.

Nuove scoperte sulla filogenesi del Tuatara

Grazie al sequenziamento del genoma del Tuatara condotto dall’Università di Otago, in Nuova Zelanda, sono state scoperte nuove informazioni non solo sulla filogenesi del Tuatara stesso, ma anche sui meccanismi evolutivi alla base. Il Tuatara, infatti, è sempre stato un rettile molto ambiguo e non si era mai stati veramente certi su quale fosse la sua reale collocazione filogenetica e uno dei quesiti più emblematici era capire se fosse imparentato più strettamente con la linea evolutiva delle tartarughe, coccodrilli e uccelli, o se fosse più vicino alla linea dei serpenti e lucertole: il sequenziamento ha finalmente collocato il Tuatara nella linea dei serpenti e lucertole. Non solo: pare infatti che la divergenza tra il Tuatara e gli altri squamati sia avvenuta moltissimi anni prima di quel che si pensava, circa 250 milioni di anni fa. Una storia evolutiva ritenuta davvero unica.

Inoltre, la conoscenza così minuziosa del genoma del Tuatara permette ai biologi della conservazione di avere più informazioni da utilizzare per conservare questo raro rettile nel suo habitat naturale. Questo animale è endemico della Nuova Zelanda e da diversi anni sta subendo le pressioni antropiche come altre specie tipiche dell’arcipelago neozelandese: grazie agli studi di sequenziamento di possono avviare dei progetti di genetica della conservazione per tutelarlo nel suo areale originario.

Genetica e filogenesi

La filogenesi è la costruzione della storia evolutiva delle varie specie sulla base dei legami di parentela e viene usata per la classificazione degli organismi viventi. L’utilizzo delle analisi genetiche e molecolari è stato un grande passo avanti nello studio dell’evoluzione in particolare nella costruzione di alberi filogenetici, poiché ha aggiunto un ulteriore livello di analisi, più profondo, degli organismi. Questi tipi di informazioni hanno affiancato e completato le informazioni, che riguardavano principalmente le somiglianze morfologiche e fenetiche, che venivano raccolte in passato per fare alberi. Ovvero, se prima contava solo l’aspetto esteriore e le somiglianze morfologiche, ora si guardano più dettagliatamente le somiglianze genetiche per ricostruire le relazioni di parentela, perché il DNA molto spesso rivela informazioni che non sono osservabili da fuori.

Questi metodi prevedono non solo la raccolta di dati di natura molecolare e genetica per stabilire, ad esempio, quanto sono vicine evolutivamente due specie, ma anche l’utilizzo di algoritmi che ben funzionano su dati molecolari, e restituiscono alberi quasi sempre fedelmente rappresentativi della realtà. Questo perché all’interno del genoma ci sono parti che evolvono in maniera più veloce di altre e si può capire quanto due specie sono distanti andando a calcolare quanta divergenza c’è fra quelle specifiche sequenze. La conoscenza del DNA permette anche di fare delle stime sulla probabilità, a priori ma anche a posteriori, che in quella particolare linea evolutiva possa verificarsi un cambiamento di base (intesa come base azotata del DNA) fino ad arrivare a confrontare pezzi più grandi formati da più nucleotidi o fenomeni genetici più complessi. Quel che è certo è che le potenzialità della genomica per lo studio degli alberi filogenetici è altissima, e ogni anno diventa sempre più performante perché migliorano le tecniche molecolari e migliora anche la nostra capacità e comprensione nel loro utilizzo.

Esempio di albero filogenetico, in questo caso, ultrametrico.

Applicazioni in futuro

Questo metodo d’indagine è sicuramente un grande successo rispetto ai metodi che si basavano unicamente sulle somiglianze morfologiche, anche perché il criterio del “questo somiglia più a questo qui che a quest’altro qua” non sempre funzionava e portavano a conclusioni errate. Ad esempio, specie che si somigliano nell’aspetto potrebbero indurci a pensare che siano in qualche modo imparentate quando in realtà se vado ad analizzare il genoma scopro che sono molto lontane geneticamente. Tuttavia, le analisi morfologiche non sono mai state abbandonate, ma restano affiancate ai criteri genetici, perché rimangono comunque un requisito necessario per iniziare le nostre indagini: ad esempio mi basta guardare un elefante per capire che è molto distante evolutivamente da una farfalla, ma all’interno dell’ordine dei Lepidotteri come distinguo una farfalla dall’altra? Come faccio a classificarla in una famiglia piuttosto che in un’altra? Mi servono sicuramente informazioni genetico-molecolari per avere un risultato più preciso.

Perciò, in futuro le tecniche molecolari saranno sicuramente una chiave necessaria per progredire nella costruzione di alberi filogenetici e posso usarle per scoprire che c’è un pattern di distribuzione in quella linea filetica ben preciso e magari diverso da come potevo averlo impostato. Insomma, le possibili applicazioni del metodo sono potenzialmente infinite e possono realmente fornirci strumenti validi ed efficienti per lo studio del legame evolutivo che lega le infinite forme della vita, e come l’evoluzione le ha plasmate nel tempo.

 

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