L’evoluzione molecolare e la biologia delle specie

La genomica delle popolazioni include lo studio della variazione delle sequenze di DNA tra gli individui di una determinata specie ed è tradizionalmente limitata a pochi organismi modello analizzati separatamente. Sebbene i pattern di evoluzione molecolare siano stati osservati in specie distinte il motivo per cui essi si verificano è rimasto oscuro.

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Il progetto POPPHYL (Population phylogenomics: Linking molecular evolution to species biology) ha deciso di caratterizzare la genetica delle popolazioni di molti diversi rappresentanti di specie animali e vegetali. L’obiettivo era scoprire quali fattori ecologici e biologici determino i processi evolutivi molecolari, spiegando così perché i genomi si evolvono in un determinato modo. Sono state utilizzate tecnologie di sequenziamento di nuova generazione per produrre enormi dataset di polimorfismi in sequenze codificanti per 90 specie animali ecologicamente diversificate. Ciò ha permesso agli scienziati di confrontare i parametri genetici delle popolazioni rilevanti per l’evoluzione molecolare tra taxa diversi come mammiferi, uccelli, tartarughe, insetti, molluschi, vermi e meduse. Gli organismi studiati includevano parassiti (termiti), vettori di malattia (zanzare), specie ittiche commerciali (mitili), ingegneri degli ecosistemi (coralli) e specie minacciate (come la tartaruga delle Galapagos). Si è studiato anche il Lineus longissimus, un verme marino che rappresenta una curiosità scientifica per la sua capacità di crescere fino a 60 m di lunghezza. I risultati mostrano i processi di evoluzione molecolare ed evidenziano l’importante effetto della dimensione delle popolazioni e della deriva genetica sui tassi di evoluzione molecolare. L’analisi dell’intero dataset ha rivelato che la diversità genetica di una specie (ciò il grado di diversità tra individui appartenenti alla stessa specie) è determinata da tratti ecologici chiave associati all’investimento parentale. Si è scoperto che le specie longeve che seguono la strategia K (investendo in una prole meno numerosa composta da individui con probabilità relativamente alta di sopravvivere in età adulta) erano geneticamente meno polimorfe delle specie che seguono la strategia r (che hanno vita breve e un alto tasso di crescita che produce molta prole). Questa scoperta indica che la strategia di lungo termine del ciclo vitale delle specie ne influenza la risposta a perturbazioni ambientali a breve termine. POPPHYL ha esplorato il collegamento tra filogenetica e genetica delle popolazioni. Ciò ha aggiunto una nuova dimensione alla biologia evolutiva rendendo comparativa la genetica delle popolazioni e applicando l’ecologia delle specie alle analisi genomiche. I risultati avranno implicazioni immediate per il settore della biologia della conservazione.