Supergeni adattativi permettono la sopravvivenza in vari habitat

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Nei supergeni il segreto dell’adattabilità. Il ruolo dei grandi gruppi di geni che vengono ereditati insieme è molto più importante di quanto ritenuto finora, soprattutto per la capacità delle specie di adattarsi ai diversi habitat. Lo rivela un nuovo studio sui girasoli selvatici in cui i tratti più vantaggiosi si devono a ben 37 di questi supergeni.

Dimensione dei semi, tempi di fioritura, capacità di resistere agli stress come la siccità o la limitata disponibilità di nutrienti: per le piante questi sono tratti fondamentali per adattarsi all’ambiente che possono associati ad alcuni massicci gruppi di geni, chiamati supergeni, che vengono trasmessi insieme. E nei girasoli selvatici ce ne sono ben 37, secondo un nuovo studio pubblicato sulla rivista “Nature” da  Marco Todesco genetista dell’Università della British Columbia (UBC) e colleghi di una collaborazione internazionale.

Alcune specie di girasoli selvatici si sono adattate a vivere sulle dune di sabbia (© Nolan C. Kane/University of Colorado Boulder) 
Alcune specie di girasoli selvatici si sono adattate a vivere sulle dune di sabbia (© Nolan C. Kane/University of Colorado Boulder)

Per via della loro diversità e della loro capacità di adattarsi anche ad habitat inospitali, i girasoli selvatici sono diventati un sistema modello per gli studi evolutivi. Todesco e colleghi hanno sequenziato i genomi di oltre 1500 piante di tre specie diverse: Helianthus annuus (il girasole comune), Helianthus petiolaris e Helianthus argophyllus (detto anche girasole a foglie d’argento, diffuso in Nord America). Hanno poi esaminato le possibili associazioni delle varianti genetiche riscontrate nei genomi con più di 80 tratti manifestati dalle piante durante la crescita, con le caratteristiche del suolo e con il clima delle loro popolazioni di origine.

Il risultato è la più grande e completa dimostrazione ottenuta finora del fatto che i riarrangiamenti della struttura cromosomica che sono in gran parte responsabili della creazione dei supergeni hanno un ruolo fondamentale nell’adattamento all’ambiente e nella nascita di nuove specie.

“Siamo rimasti abbastanza sorpresi: casi in cui i singoli supergeni controllavano i tratti adattativi erano già stati segnalati in precedenza, ma non era chiaro se questa fosse la regola o riguardasse solo un piccolo numero di bizzarre eccezioni”, ha spiegato Todesco. “Abbiamo scoperto che i supergeni hanno un ruolo pervasivo nell’adattamento, e possono essere veramente massicci”.

A stupire sono anche le dimensioni dei supergeni: il più grande tra quelli identificati nello studio è infatti più grande di molti cromosomi umani: è composto da 1819 geni e da più di 100 milioni di coppie di basi (le lettere che compongono l’alfabeto dell’ereditarietà genetica).

Un esempio di adattamento particolarmente significativo è quello avvenuto nella zona costiera del Texas tra i diversi habitat della pianura, delle dune di sabbia e delle isole antistanti: un supergene di 30 milioni di coppie di base controlla una differenza nel tempo di fioritura di oltre due mesi e mezzo tra i girasoli delle isole e quelli della pianura.

Gli autori sottolineano infine che in alcuni casi la specie donatrice del supergene potrebbe essere estinta. “Ipotizziamo che una specie arrivata in un nuovo habitat possa ‘rubare’ i supergeni adattativi da una specie locale affine, per poi sostituirla”, dice Todesco. “Potremmo chiamare ‘supergene fantasma’, questo contributo persistente di una specie che non esiste più”.

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