Sapere Scienza

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C’è un piccolo virus alla base del trasferimento di geni tra piante?

4 Gennaio 2019

Sono passati 160 anni da quando Charles Darwin pubblicò la sua epocale teoria dell'evoluzione, di cui quasi tutti hanno almeno sentito parlare. Ben pochi, però, hanno udito il nome di Theodosius Dobzhansky. Nel suo libro "La genetica e l'origine delle specie", del 1937, egli individuò nella genetica, quindi nel continuo modellamento e rimodellamento dell'informazione biologica, la chiave dell'evoluzione e il motore dei processi di speciazione, ossia quelli che portano alla formazione di nuove specie di organismi viventi.

 

Quando un individuo regala i suoi geni

 

Da allora, i biologi evoluzionisti hanno individuato numerosi meccanismi molecolari legati all'evoluzione, tra cui anche il trasferimento genico orizzontale (o laterale). Attraverso questo processo uno o più geni, che a loro volta rappresentano una o più informazioni biologiche, possono passare da un individuo all'altro, anche di specie diverse. L'individuo che lo riceve si ritrova quindi con un'informazione in più e questo potrebbe favorire lo sviluppo di caratteri più efficienti o, addirittura, favorire nuove potenzialità.

 

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Geni batterici in animali e piante

 

Il trasferimento genico orizzontale è ben noto nei batteri, ma molto poco se ne conosce negli eucarioti, quel grande gruppo che comprende, tra gli altri, funghi, piante e animali. Geni di chiara origine batterica sono stati identificati nei genomi di insetti, vermi e piante. Nella maggior parte dei casi osservati, del materiale genetico è stato trasferito agli organismi superiori da batteri, anche se il meccanismo con cui questo è avvenuto non è stato completamente evidenziato. In ogni caso, l'impatto evolutivo è stato decisivo. Ad esempio, un importante studio ha mostrato che l'acquisizione di geni mediante trasferimento genico orizzontale ha aiutato le piante a colonizzare l'ambiente terrestre poco meno di 500 milioni di anni fa.

 

Anche gli organismi superiori si scambiano i geni

 

Recentemente è stato scoperto che non sono solo i batteri a donare una parte della loro informazione genetica a piante e animali, ma che gli organismi superiori possono effettuare tali scambi tra di loro. Un gruppo di ricercatori canadesi ha dimostrato che pesci molto diversi avevano in comune un gene che, invece, era molto simile nelle varie specie; mentre altri lavori hanno messo in evidenzia processi di trasferimento genico orizzontale tra piante. Tuttavia, i meccanismi che permettono agli eucarioti di scambiarsi del materiale genetico sono rimasti oscuri.

 

C'è un virus alla base del meccanismo?

 

A fare luce, in parte, su questi meccanismi ha provveduto una collaborazione tra l'Istituto per la Protezione Sostenibile delle Piante del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-IPSP) di Torino, diretto da Gian Paolo Accotto, e l'Università di Cambridge. Lo studio, pubblicato su Nature Communications, ha dimostrato che a mediare il trasferimento genico orizzontale tra piante di specie diverse potrebbe esserci un virus. "I virus - ha affermato Gian Paolo Accotto - sono considerati potenziali induttori di tale passaggio di materiale genetico da una specie a un'altra poiché entrano in stretto contatto con le cellule dell'organismo ospite in cui si replicano, sono trasmessi in modo efficiente tra ospiti diversi e i loro genomi hanno una forte propensione naturale a ricombinarsi". In questo caso il potenziale corriere di geni è un geminivirus, uno dei virus più piccoli che si conosca. Quando i ricercatori hanno infettato con questo tipo di virus alcune piante di barbabietola, hanno scoperto che si erano formate delle piccole molecole di DNA circolare costituite da una parte del genoma virale e da una piccola porzione di quello della pianta. "Questi DNA ibridi circolari, battezzati minicircles (minicircoli), non erano stati mai osservati in precedenza - ha spiegato Emanuela Noris, ricercatrice del CNR-IPSP e coautrice dell'articolo - Tali tipi di molecole si generano in poche settimane e possono moltiplicarsi anche in piante di altre specie vegetali. I DNA ibridi derivanti dalla barbabietola diventano quindi potenziali candidati per trasportare materiale genetico ad altre specie di piante". Questo specifico geminivirus, infatti, può infettare specie diverse di piante e quindi avrebbe le potenzialità per veicolare frammenti di DNA da una pianta a un'altra.
Se l'organismo di destinazione riuscisse a far propria questa molecola, e se questa molecola potesse esprimere un'informazione biologica, ecco che la pianta di destinazione avrebbe aggiunto un tassello alle sue potenzialità. E avrebbe compiuto un piccolo passo verso la propria evoluzione.

 

Continuiamo a parlare di virus nell'articolo di Mauro Delogu e Claudia Cotti, "Influenza: storia naturale di un virus trasformista", pubblicato nel numero di giugno 2015 di Sapere.

Copertina   marzo-aprile 2019

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