Il tic-tac dell’orologio molecolare evolutivo
Molti processi biologici dello sviluppo umano e delle malattie sono sotto il controllo di orologi molecolari, compresa la formazione ritmica dei metameri durante l’embriogenesi dei vertebrati. Dei blocchi di tessuto, ossia i metameri, danno vita alle vertebre e ai tessuti muscolari associati. Il progetto ARTHROPODSEGCLOCK ha studiato l’orologio di segmentalità negli insetti e nei vertebrati, utilizzando il coleottero rosso della farina Tribolium castaneum. Il precedente lavoro di un ricercatore del progetto aveva rivelato delle somiglianze tra il modo in cui si creano i segmenti di tronco in questo insetto e la maniera in cui si creano le strutture reiterate interne nei vertebrati (compreso l’uomo), come per esempio le vertebre e i muscoli associati. I risultati indicano come la rete di geni che controlla la formazione di segmenti negli insetti potrebbe aver subito delle modifiche con l’evoluzione. La transizione da una segmentazione sequenziale simile al genere Tribolium a una segmentazione simultanea simile al genere Drosophila molto probabilmente ha coinvolto cambiamenti nell’ordine temporale. Ciò ha comportato l’espressione di geni di importanza cruciale nello sviluppo, e degli interruttori corrispondenti, in relazione alle interazioni regolatorie tra questi geni. Inoltre sono stati identificati tre fattori conservati che controllano il processo di segmentazione sia per Drosophila che per Tribolium, al momento dello sviluppo. Interponendosi tra i cambiamenti nel modo in cui i geni fondamentali di segmentalità interagiscono in diverse fasi del processo, i ricercatori hanno confrontato i due gruppi. I risultati suggeriscono che i cambiamenti nel modello spazio-temporale hanno svolto un ruolo importante nel passaggio da segmentalità sequenziale a simultanea, negli insetti. Il significato di questi tre fattori viene ulteriormente marcato dal fatto che tali fattori svolgono un ruolo nella formazione delle all’asse del corpo in via di sviluppo, anche nei vertebrati. Lavorando a ritroso, lungo la linea temporale evolutiva, è probabile che essi siano stati ereditati da un antenato comune che ha vissuto più di 500 milioni di anni fa. Inoltre, i risultati indicano che i fattori temporali sono parte del fronte d’onda del Tribolium, il quale converte l’informazione temporale in oscillazioni molecolari dell’orologio di segmentazione, nel modello spaziale dei segmenti. Questa situazione è analoga a un fronte d’onda vertebrato che dà origine a segmenti ma usa un gruppo di geni differenti. I risultati della ricerca ARTHROPODSEGCLOCK hanno incrementato la base di conoscenze sull’evoluzione degli animali. Il genere Tribolium è stato stabilito come interessante modello per lo studio degli orologi molecolari.
Parole chiave
Evolutivo, orologio molecolare, ARTHROPODSEGCLOCK, Tribolium, segmentazione sequenziale
