Un possibile meccanismo genetico nell’evoluzione degli uccelli dai dinosauri

Schema della ricerca genetica sugli uccelli (Immagine cortesia Koji Tamura (Tohoku University), Ryohei Seki (National Institute of Genetics), and Naoki Irie (University of Tokyo))
Schema della ricerca genetica sugli uccelli (Immagine cortesia Koji Tamura (Tohoku University), Ryohei Seki (National Institute of Genetics), and Naoki Irie (University of Tokyo))

Un articolo pubblicato sulla rivista “Nature Communications” descrive una ricerca che mostra un possibile meccanismo genetico che determinò l’evoluzione degli uccelli a partire dai dinosauri. Un team di ricercatori dell’Università giapponese di Tohoku che include vari collaboratori internazionali ritiene di aver fornito prove della connessione di certe sequenze genetiche all’evoluzione di tratti degli uccelli come le penne.

Il ritrovamento nel corso degli ultimi decenni di nuove specie di dinosauri con varie caratteristiche di uccelli ha permesso di capire una parte dell’evoluzione dagli uni agli altri ma gli studi dei fossili mostrano i cambiamenti anatomici avvenuti nei dinosauri e non quelli genetici. L’estinzione dei dinosauri impedisce ai biologi di confrontare il loro DNA con quello degli uccelli perciò da questo punto di vista ci sono varie ipotesi ma le verifiche possono essere impossibili almeno in modo diretto.

Un possibile meccanismo evolutivo è dato dagli elementi cis regolatori (in inglese cis-regulatory elements, CSE), regioni del DNA che non codificano proteine e controllono vari tratti degli organismi regolando la trascrizione dei geni vicini. Per capire quali riguardavano i tratti degli uccelli, era innanzitutto necessario cercare di capire quali regioni genetiche sono state ereditate dai dinosauri.

La ricerca condotta dal team guidato dall’Università di Tohoku ha confrontato il genoma di 48 specie di uccelli con quello di altri vertebrati per identificare sequenze genetiche specifiche degli uccelli. Molte sequenze legate a caratteristiche specifiche degli uccelli sono comuni a tutte le specie esaminate e probabilmente sono state ereditate dai dinosauri perché non sono presenti in altri vertebrati.

Questa ricerca ha permesso di trovare milioni di regioni genetiche con funzione di elementi cis regolatori chiamate “Elementi altamente conservati aviario-specifiche” (in inglese avian-specific highly conserved elements, ASHCE). I ricercatori trovato certe modifiche in proteine chiamate istoni associate agli ASHCE, modifiche note per indicare stati attivi e repressi di corrispondenti regioni di DNA.

In alcuni casi, ci sono geni specifici degli uccelli che contengono ASHCE che sembrano legati alla loro evoluzione. Ad esempio, un gene chiamato Sim1 può essere associato all’evoluzione delle penne utili nel volo degli uccelli. L’ASHCE funziona come regolatore dell’espressione di quel gene in un modo specifico per gli uccelli.

Gli ASHCE in geni come Sim1 sono molto simili nelle varie specie di uccelli mostrando che sono cambiati pochissimo nel corso della loro evoluzione. Ciò suggerisce che questo tipo di elementi cis regolatori sia stato fondamentale nello sviluppo dei tratti specifici degli uccelli.

Questa ricerca propone un possibile meccanismo che ha regolato l’evoluzione degli uccelli e offre gli strumenti per ulteriori studi. L’integrazione di strumenti analitici che mettono assieme paleontologia, biologia dello sviluppo e genomica potrebbe permettere di ricostruire l’evoluzione di altri tratti anatomici e di organi degli uccelli per capire bene la loro evoluzione dai dinosauri.

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