La mutazione genetica è, per sua natura, casuale? L’evoluzione è un processo imprevedibile? Fino a ieri, questa è stata la nostra convinzione.
Un nuovo studio rivela tuttavia che le interazioni tra i geni potrebbero giocare un ruolo più significativo di quanto avessimo immaginato nel determinare il destino di un genoma in evoluzione.
Quale passato si nasconde nei geni di una specie? E quali sono queste forze oscure che provocano le mutazioni genetiche? Scopriamo l’arcano
Mutazione genetica: è davvero fatto della casualità?
Indice dei contenuti
Segreti della mutazione genetica. Le aree del genoma considerate “mutabili”, sono da tempo al centro dell’attenzione scientifica, ma il nuovo studio, condotto dai ricercatori dell’Università di Nottingham (Gran Bretagna), va oltre. Suggerisce infatti che anche la storia evolutiva di una specie potrebbe avere un impatto notevole sulla prevedibilità delle mutazioni.
Questo significa che l’evoluzione, potrebbe non essere così casuale come pensavamo? A giudicare dalle parole del biologo evoluzionista James McInerney (Regno Unito), uno degli autori dello studio, sembrerebbe di sì, ma più avanti aggiungeremo ulteriori dettagli intriganti…
«Le implicazioni di questa ricerca sono a dir poco rivoluzionarie».«Lo studio dimostra che l’evoluzione non è così casuale come pensavamo una volta. Abbiamo aperto la porta a una serie di possibilità nella biologia sintetica, nella medicina e nella scienza ambientale».
Ma come si è arrivati alle conclusioni?
Alla scoperta dei segreti genetici con l’intelligenza artificiale
Il biologo Alan Beavan e il suo team hanno sfruttato il potere dell’intelligenza artificiale per scrutare oltre 2mila genomi completi di Escherichia coli, microorganismi che sembrano sfidare le leggi dell’evoluzione.
Questi batteri, “maestri” nell’arte della manipolazione genetica, rubano geni dal loro ambiente e li tessono nel loro genoma attraverso il trasferimento genico orizzontale, un processo nel quale un organismo trasferisce materiale genetico ad un’altra cellula non discendente.
Questo processo non solo li rende resistenti agli antibiotici, ma lo fa senza dover aspettare generazioni intere per la selezione naturale.
Il mistero si addensa quando scopriamo che i geni acquisiti da questo “furto” possono depositarsi in posizioni diverse del genoma batterico.
Ed è qui che entra in scena l’intelligenza artificiale, cui è stata affidata l’analisi dell’intricato puzzle genetico.
I ricercatori hanno esaminato i geni orizzontali in luoghi diversi. Cosa che ha rivelato come l’ambiente di un gene influenzi il suo destino.
Risultato?
La riproduzione di una “storia evolutiva” avrebbe dovuto produrre risultati sempre diversi e imprevedibili, in quanto i percorsi evolutivi dipendono da eventi casuali e imprevedibili.
Ma l’intelligenza artificiale ha sfatato questo mito, svelando modelli sorprendenti di prevedibilità dopo gli eventi di acquisizione genica.
E la trama si infittisce ancora.
Nuovi segreti nascosti nei cromosomi di Escherichia coli
«Abbiamo scoperto che alcune famiglie di geni non sono mai comparse in un genoma, quando una particolare altra famiglia di geni era già presente. In altre occasioni, alcuni geni dipendevano molto dalla presenza di una famiglia di geni diversa». A spiegarlo, la microbiologa Maria Rosa Domingo-Sananes.
Ma cosa significa?
«Alcuni aspetti dell’evoluzione sono deterministici, vale a dire che è probabile che si verifichino ogni volta che “riproduciamo il nastro”», confermano Beavan e il suo team nel loro articolo. «La presenza o l’assenza di un gene è prevedibile solo sulla base di altri geni nel genoma. Ad esempio, un ipotetico gene A può predire la presenza del gene B solo in assenza del gene C».
Tradotto in parole povere: riavvolgere il nastro dell’evoluzione di E. Coli rivela una traiettoria evolutiva sempre diversa, fedele tuttavia alla regola della casualità.
Importanza della scoperta sulla mutazione genetica
A cosa serve questa scoperta?
«Da questo lavoro, possiamo iniziare a esplorare quali geni ‘supportano’ un gene di resistenza agli antibiotici, per esempio», spiega Beavan.
«Pertanto, se stiamo cercando di eliminare la resistenza agli antibiotici, possiamo prendere di mira non solo il gene focale, ma anche i suoi geni di supporto».
Fonte
PNAS, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America