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Base genetica dell’organizzazione sociale della formica rossa

La formica rossa (Solenopsis invicta) dimostra una complessa innovazione fenotipica, associata al modo in cui è organizzata la comunità di tale insetto. La variazione fenotipica all’interno di una specie offre opportunità uniche per comprendere i contesti in cui si evolvono i tratti e come questi influenzano l’idoneità.

Cambiamento climatico e Ambiente
Ricerca di base

La transizione da colonie di formiche rosse con singola regina a colonie con più regine, e le modifiche comportamentali, fisiologiche e morfologiche associate, sono legate a significativi cambiamenti strutturali, nella maggior parte di un cromosoma. Tuttavia, poco si conosce dei dettagli circa i cambiamenti molecolari alla base di tali processi in materia di ecologia. Il progetto SOCIAL CHROMOSOME (Tracing the origin of a social chromosome in the red fire ant) ha affrontato questo gap di conoscenza mediante il sequenziamento del genoma della formica per determinare i meccanismi che stanno dietro al polimorfismo sociale. Gli scienziati hanno scoperto l’origine e l’evoluzione del cromosoma sociale combinando l’analisi strutturale con analisi genetiche e genomiche, mediante l’utilizzo di una tecnologia di mappatura ottica. I risultati sono stati utilizzati per confrontare direttamente le strutture del genoma. Questi hanno indicato che 3 specie diverse e socialmente polimorfiche della formica rossa condividono due grandi inversioni tra la variante supergenica non soggetta a ricombinazione. Un supergene è un gruppo di geni adiacenti su un cromosoma i quali vengono ereditati insieme, a causa del loro stretto legame genetico, e sono funzionalmente collegati in senso evoluzionistico. La similarità tra specie e variante supergenica, in termini di presenza o assenza di varianti strutturali, ha suggerito un singolo antenato comune per il cromosoma sociale. In base alla datazione molecolare, la divergenza fra entrambe le forme è stata stimata a circa un milione anni fa, più di quanto si pensasse. Gli scienziati hanno inoltre risequenziato il genoma di 160 maschi aploidi da tutti i gruppi filogenetici campionati, al fine di creare un albero filogenetico per ogni gene o luogo di destinazione. I risultati hanno dimostrato elevata differenziazione e sostanziale diversità genetica tra le varianti di supergene non soggette a ricombinazione, in relazione a popolazioni e specie. Questo inaspettato livello di diversità e differenziazione ha suggerito la presenza di alti livelli di conversione genica o ricombinazioni nascoste. Il lavoro del progetto SOCIAL CHROMOSOME aiuterà a far luce sul modo in cui si formano i due tipi di organizzazione nelle colonie della formica rossa. Inoltre, tale lavoro avrà un impatto importante sulla ricerca in ambito di variazione strutturale, e ciò si rivelerebbe di particolare interesse per coloro che lavorano sugli organismi non modello.

Parole chiave

Formica rossa, organizzazione sociale, SOCIAL CHROMOSOME, genoma, polimorfismo, supergene

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