Rivista Quanti

27 ottobre 2022

Un gene che ha avuto origine nei serpenti ha ripetutamente superato la barriera delle specie nelle rane di tutto il mondo. I ricercatori stanno cercando di capire perché ciò si è verificato in Madagascar molto più spesso che altrove.

Idiomi Fahmi

Scrittore collaboratore

27 ottobre 2022

Appollaiata su una foglia nella foresta pluviale, la minuscola rana mantella dorata nasconde un segreto. Condivide questo segreto con la rana dalla lingua biforcuta, la rana di canna e una miriade di altre rane che vivono sulle colline e nelle foreste dell'isola-stato del Madagascar, così come con i boa e altri serpenti che le predano. Su quest'isola, dove molte delle specie animali non si trovano da nessun'altra parte, i genetisti hanno recentemente fatto una scoperta sorprendente: nel genoma delle rane è sparso un gene, BovB, che apparentemente proviene dai serpenti.

Dopo aver analizzato attentamente i genomi delle specie di rane e serpenti di tutto il mondo, gli scienziati hanno riferito in aprile in un articolo su Molecular Biology and Evolution che questo gene ha in qualche modo viaggiato dai serpenti alle rane almeno 50 volte in tutto il pianeta. Ma in Madagascar si è inserito nelle rane con sorprendente promiscuità: il 91% delle specie di rane campionate ce l’hanno. Qualcosa sembra rendere il Madagascar un luogo eccezionalmente favorevole alla mobilità del gene.

Quando Atsushi Kurabayashi, professore associato presso il Nagahama Institute of Bio-Science and Technology e autore senior del nuovo articolo, vide per la prima volta la versione serpente del gene nelle rane, rimase perplesso. Ha chiesto informazioni a un collega specializzato in genomica e il collega ha subito gridato: "Deve essere un trasferimento orizzontale!" — il trasferimento di un gene da una specie all'altra, in contrasto con l'eredità verticale dei geni da parte di un bambino da un genitore.

Questo sfogo ha portato Kurabayashi sulle tracce di un fenomeno un tempo ritenuto estremamente raro, anche se l’avvento di un migliore sequenziamento genomico ha spinto i biologi a rivalutare tale opinione. E questo nuovo studio, che dimostra che il trasferimento orizzontale di geni può essere più probabile in alcuni luoghi rispetto ad altri, complica ancora di più la storia. Ciò suggerisce che, quando cercano spiegazioni per i trasferimenti orizzontali, i ricercatori potrebbero dover guardare oltre i semplici meccanismi genetici e guardare ai contesti ecologici in cui vivono le specie. I genomici stanno ancora lottando per capire quanto siano comuni o rari i trasferimenti orizzontali negli organismi complessi, ma alcuni luoghi, come il Madagascar, potrebbero essere punti caldi per loro.

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I ricercatori sospettano che la versione del gene BovB trovato nei boa (al centro) e in altri serpenti del Madagascar possa essere particolarmente abile nell'effettuare trasferimenti orizzontali. La rana di canna dipinta (in alto) e la rana dalla mantella dorata (in basso) sono due delle tante specie di rane che hanno acquisito BovB.

(dall'alto) Bernard Dupont; rettili4all; Vladimir Wrangel

I ricercatori sospettano che la versione del gene BovB trovato nei boa (al centro) e in altri serpenti del Madagascar possa essere particolarmente abile nell'effettuare trasferimenti orizzontali. La rana di canna dipinta (a sinistra) e la rana dalla mantella dorata (a destra) sono due delle tante specie di rane che hanno acquisito BovB.

(da sinistra) Bernard Dupont; rettili4all; Vladimir Wrangel

Il trasferimento orizzontale è comune nei batteri. I brulicanti organismi unicellulari che popolano quasi ogni angolo del pianeta raccolgono i geni dal loro ambiente con la stessa facilità con cui una spazzola per lanugine raccoglie i peli di gatto. Questo è uno dei motivi per cui la resistenza batterica agli antibiotici è diffusa: i geni protettivi vengono trasmessi facilmente e la selezione naturale garantisce che i batteri resistenti superino i loro vicini e trasmettano i loro geni alla generazione successiva. I batteri si scambiano i geni così facilmente che alcuni scienziati hanno addirittura proposto che i batteri formino una rete di vita correlata piuttosto che un albero genealogico ramificato.

Le cellule degli organismi eucarioti come gli esseri umani, le rane e i serpenti, tuttavia, sono diverse. Il nucleo cellulare di solito sembra una fortezza per proteggere il genoma. Il DNA viene accuratamente avvolto e conservato nella biblioteca della cittadella, mentre gli enzimi richiamano solo i geni che devono esaminare in un dato momento. La cellula è dotata di dispositivi di sicurezza per prevenire danni al suo DNA e riparare l'usura. Se il genoma è come un manoscritto miniato di inestimabile valore, i suoi bibliotecari portano le spade.