Risolvere l’enigma dei sistemi letali bilanciati
I sistemi letali equilibrati sono un enigma a livello evolutivo. Sulla base di questa strana configurazione genetica, un organismo ha bisogno di due versioni di un cromosoma (A e B) per sopravvivere: solo gli individui che possiedono entrambe le versioni, infatti, si mantengono in vita, mentre la prole che eredita casualmente due copie della stessa versione cromosomica muore. «Questa malattia ereditaria provoca un’enorme mortalità», spiega Ben Wielstra(si apre in una nuova finestra), biologo evoluzionista attivo presso l’Università di Leida(si apre in una nuova finestra) e il Centro per la biodiversità Naturalis nei Paesi Bassi. «Sembra irrazionale che una situazione così disadattiva possa riuscire ad evolversi.» Eppure, esistono sistemi letali equilibrati sia negli animali che nelle piante. Perché la loro evoluzione ha successo? Il progetto BALANCED LETHALS, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca(si apre in una nuova finestra), ha cercato di trovare una risposta a questo enigma evolutivo. Wielstra e la sua squadra di ricerca hanno esplorato il sistema letale equilibrato nel Triturus, un genere di tritoni.
Dal supergene al «bloopergene»
Le due diverse versioni cromosomiche in un sistema letale equilibrato sono «supergeni», poiché vengono ereditate come se fossero un unico gene. «Un sistema letale equilibrato comporta per definizione un costo riproduttivo enorme», aggiunge Wielstra. «Per questo motivo abbiamo coniato l’espressione “bloopergene” (che letteralmente significa “gene strafalcione”) per indicare il supergene che guida il sistema letale equilibrato.» Per approfondire questo tipo di supergeni, il team ha studiato per la prima volta l’enorme e complesso genoma del tritone avvalendosi della modellizzazione evolutiva al fine di trovare uno scenario in cui il sistema potrebbe aver avuto origine e descrivendo in dettaglio la sua architettura genomica. «È la prima volta che la nascita di un sistema letale equilibrato viene analizzata dettagliatamente», afferma Wielstra.
Perché la selezione naturale potrebbe non essere nostra amica
I risultati ricavati da BALANCED LETHALS hanno messo in mostra che, rispetto allo stato ancestrale, ciascuna delle versioni cromosomiche A e B è priva di un unico grande frammento di DNA relativo a numerosi geni, mentre questo pezzo mancante è duplicato nell’altra versione. Di conseguenza, per disporre di un insieme completo di geni sono necessarie entrambe le versioni, il che spiega perché tutti gli adulti che sopravvivono le possiedono; gli individui che ricevono solo una delle due versioni due volte, invece, muoiono all’interno dell’uovo. Secondo quanto concluso dai ricercatori, prima di dividersi nelle versioni A e B il cromosoma ancestrale deve essere stato trasferito (nella sua interezza) nell’antenato di Triturus da un lignaggio evolutivo che non era un parente stretto. «Mentre la perdita del cromosoma ancestrale deve essere derivata da un incidente anomalo, il sistema letale equilibrato è estremamente stabile una volta fissato», spiega Wielstra. Sebbene la selezione naturale si associ normalmente ai numerosi ed eleganti adattamenti osservati in natura, i risultati suggeriscono che non sia sempre così. «BALANCED LETHALS mette in evidenza che l’evoluzione attraverso la selezione naturale non si preoccupa, o meglio non è in grado di preoccuparsi, di noi», osserva Wielstra.
Spiegare l’evoluzione con una svolta fatale
Il team ha utilizzato il sistema letale equilibrato come metodo per insegnare i principi di base della selezione naturale attraverso il coinvolgimento del pubblico, il che ha comportato la pubblicazione di diversi articoli divulgativi e la gestione di un apposito laboratorio pratico presso l’Università di Leida. I ricercatori stanno ora producendo un genoma di Triturus, impresa non facile date le sue vaste dimensioni, e stanno studiando l’espressione genica per individuare i geni responsabili della morte. «Il prossimo grande progetto di ricerca che voglio intraprendere riguarderà l’effettivo funzionamento del sistema letale equilibrato, ovvero le modalità con cui uccide», osserva Wielstra, che conclude: «Sarà davvero emozionante.»
