EVOLUZIONE BIOLOGICA E I GRANDI PROBLEMI DELLA BIOLOGIA, XXXIV, 2007 EVOLUZIONE OGGI EVO-DEVO: DALLE MOLECOLE AGLI ORGANISMI Silvia Garagna, Carlo Alberto Redi Laboratorio di Biologia dello Sviluppo - Università degli Studi di Pavia Ernesto Capanna Dipartimento di Biologia Animale e dell’Uomo - Università degli Studi di Roma «La Sapienza» • Sommario Con il sequenziamento dei genomi i ricercatori pensarono di poter individuare le differenze responsabili delle caratteristiche specifiche degli organismi ma ciò che si è scoperto è che i genomi sono estremamente simili tra loro. Si è perciò usciti da una visione gene-centrista affrontando lo studio del DNA regolativo che viene ritenuto in grado di dialogare con l’ambiente esterno per ri-modulare l’espressione fenotipica dei geni. Gli studi di genetica evolutiva hanno messo in evidenza la conservazione di moduli genetici che determinano strutture e proprietà funzionali ritenute evolutivamente indipendenti ( es: la segmentazione del corpo degli artropodi e dei cordati). Cambiamenti funzionali di geni che regolano lo sviluppo generano novità fenotipiche . La maggior parte del genoma umano è costituita da sequenze non codificanti, con funzione regolatrice. E’ probabile che esistano dei “sistemi di ingegneria genetica naturali” basati su sistemi di trasduzione dei segnali extragenomici (ambientali) al genoma, capaci di provocare rimaneggiamenti nella composizione dei genomi stessi. In questo modo i fattori ambientali da un lato contribuiscono alla variazione epigenomica (origine di novità) e dall’altro partecipano ai processi di selezione (teoria dell’evoluzione). EVO-DEVO (biologia evolutiva dello sviluppo) costituisce una nuova disciplina biologica basata sui due approcci sperimentali, la biologia evolutiva e quella dello sviluppo. • Concetti chiave EVO-DEVO è una nuova disciplina biologica basata su due approcci sperimentali, la biologia evolutiva e quella dello sviluppo. Esiste un elevato grado di conservazione di alcune porzioni del genoma (es. geni Hox) Il continuo rimaneggiamento dei sistemi genetici ridondanti (turnover genomico) contribuisce ad originare novità fenotipiche Bisogna indagare sul significato funzionale del DNA regolativo per superare la visione gene-centrica Dalle famiglie di DNA ripetitivo si originano novità fenotipiche attraverso il crossing over ineguale e la trasposizione di sequenze di DNA mobile. Nello sviluppo embrionale si verifica un dialogo genoma- fattori ambientali in grado di spiegare l’origine dei cambiamenti e l’evoluzione del disegno animale. • Parole chiave EVO-DEVO, DNA regolativo, genoma, epigenom, ontogenesi, filogenesi, genomi ridondanti, genomi modulari, DDNA ripetitivo, turnover genomico. Leggibilità ** Livello scolare Triennio scuola media superiore Possibile uso didattico : problematiche connesse allo studio della teoria dell’evoluzione; meccanismi di regolazione e controllo nei sistemi viventi; genetica: superamento della visione gene-centrica Letture proposte Sean B.Carrol Infinite forme bellissime, Codice Edizioni, 2006 Alessandro Minelli EVO-DEVO, sei storie di numeri e animali, Nuova Argos 2004 www.pikaia.eu