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DIGITALI INTEGRATIVI
Unità 8
Evo-devo: la nuova frontiera
dell’evoluzionismo
Il termine Evo-devo (dall’inglese evolutionary developmental biology, biologia evolutiva dello sviluppo), indica
una nuova disciplina che studia la relazione tra il meccanismo di sviluppo degli organismi e la loro storia evolutiva.
Tutto ebbe inizio negli anni ’80 del secolo scorso, quando
si incominciò a sequenziare il DNA. Si scoprì che tra i genomi di organismi anche molto diversi tra loro predominano
le somiglianze e non le differenze. In altre parole, ciò che
fa di una rana una rana o di un uomo un uomo non è tanto
la presenza di geni specifici, ma dipende soprattutto dal
modo in cui è regolata l’espressione dei geni.
In quegli stessi anni furono individuati i geni omeotici,
che hanno la funzione di coordinare il lavoro dei geni
preposti alla formazione di strutture complesse, come gli
arti o gli occhi. Ne sono un esempio i geni Hox, scoperti
nella Drosophila melanogaster ( A), comunemente detta drosofila o anche moscerino della frutta, che attivano
lo sviluppo delle diverse parti del corpo, decidendo dove
si devono posizionare, nell’embrione, il capo, gli arti, l’addome e così via ( B).
Questi geni sono molto simili in tutti i viventi: un’identica
sequenza di 180 nucleotidi (detta homeobox) è presente
in tutti gli animali. I genetisti spesso usano la metafora
della cassetta degli attrezzi genetica (genetic toolkit):
come un idraulico e un meccanico fanno riparazioni di
tipo diverso, ma utilizzano spesso i medesimi attrezzi
(cacciaviti, pinze, martello ecc.) e se li potrebbero scambiare senza problemi, così allo stesso modo il gene Hox
di un uomo può sostituire senza alcun danno quello corrispondente nella Drosophila melanogaster o in un altro
organismo.
Si è quindi compreso che i geni omeotici sono antichissimi e che il loro funzionamento si basa su meccanismi
che si sono conservati inalterati nel corso dell’evoluzione: un’ulteriore prova dell’origine comune di tutti i
viventi ( C).
Intorno agli anni ’90 del secolo scorso, la fusione dei due
indirizzi di studio, quello dei meccanismi genetici alla base
dell’evoluzione e quello dei meccanismi genetici che controllano lo sviluppo embrionale, ha dato luogo alla nascita
di Evo-devo. Secondo questa nuova disciplina i geni omeotici, per la loro azione di regolazione e coordinamento
dell’espressione genica, giocano un ruolo chiave nei processi evolutivi: le mutazioni che avvengono in essi possono infatti originare rapidamente nuovi fenotipi, perché
riprogrammano lo sviluppo embrionale in nuove direzioni.
A L’influenza dei
geni omeotici nello
sviluppo embrionale
è stata studiata
approfonditamente
nella Drosophila
melanogaster.
B Le mutazioni a carico dei geni regolatori portano ad
anomalie nello sviluppo dell’individuo: il primo moscerino
ha due segmenti toracici e quattro ali, il secondo ha un
paio di zampe al posto delle antenne.
drosophila
embrione topo
(12 g)
topo adulto
(12 g)
embrione di moscerino
(10 ore)
HOX
comosoma antenato
Drosophila comune
Hoxa Hoxb Hoxc Hoxd
cromosomi topo
C I geni della famiglia HOX sono collocati su un unico
cromosoma nella Drosophila melanogaster e su quattro
cromosomi diversi nel topo. Nonostante ciò, i geni sono
disposti nello stesso ordine, che rispecchia quello dei
segmenti corporei da essi controllati. Si può dedurre
che l’organismo ancestrale che ha dato origine sia alla
Drosophila melanogaster sia al topo possedeva già quel
complesso di geni.
