L’ALBERO EVOLUTIVO DEGLI
ORGANISMI VIVENTI
GLI ORGANISMI VIVENTI SONO
CARATTERIZZATI DA UNA ENORME
DIVERSITA’
Finora sono state descritte circa
1.700.000 specie diverse di piante,
animali, invertebrati, microrganismi.
Molte di più ne esistono in natura,
circa 13 milioni di specie
Per esempio, il numero stimato di
specie di funghi è di 1.500.000 e ne
sono state descritte finora solo
72.000, cioè solo il 4.8%
E’ necessario quindi
CLASSIFICARE LA
BIODIVERSITA’
cioè
organizzare l’informazione sugli
Organismi Viventi
CLASSIFICARE
significa anche
RAGGRUPPARE INSIEME COSE
SIMILI
Ciò implica una definizione di
SIMILARITA’
Definizioni diverse possono
portare a classificazioni diverse
dello stesso organismo
Dipende dalle proprietà su cui
vogliamo basare la classificazione.
Per ordinare i libri in una biblioteca:
posso classificarli per soggetto, per
lingua in cui sono scritti, per data di
pubblicazione, per colore, forma, per
autore
Alla metà del 1700 Linneo confermò
questo tipo di classificazione,
distribuendo gli Organismi Viventi in
due Regni:
Piante e Animali
Per circa 200 anni è stata accettata
questa divisione, che però poneva
problemi riguardo alla classificazione
dei procarioti, dei microrganismi e
dei funghi
Whittaker 1969
5 REGNI
Woese 1990
3 REGNI
3 REGNI
Stanier 1970
ARCHAEA
Metanogeni
Estremofili
BACTERIA
PROTISTI
Batteri
Protozoi
Alghe
Funghi
PIANTE
ANIMALI
ALCUNI SISTEMI DI CLASSIFICAZIONE DEI VIVENTI
TRADIZIONALE
PIANTE
Batteri
Alghe
Funghi
Piante
ANIMALI
Protozoi
Animali
MONERA
Batteri
Alghe azz.
PROTISTI
Protozoi
Alghe unic.
PIANTE
Alghe plur.
Piante
FUNGHI
ANIMALI
EUCARYA
Ciliati
Flagellati
Piante
Funghi
Animali
Dopo la scoperta della struttura del DNA
sono stati messi a punto molti sistemi per
comparare l’organizzazione degli
Organismi Viventi a livello molecolare e
trovare le loro relazioni attraverso lo
studio del GENOMA
Sia RNA che DNA possono funzionare da cronometri evolutivi,
in quanto la distanza evolutiva tra due specie può essere
misurata dalle differenze nella sequenza dei loro nucleotidi.
Questo perché il numero di differenze nella sequenza di un
gene è proporzionale al numero di mutazioni avvenute nel DNA.
E’ nata così la FILOGENESI MOLECOLARE
Un sistema che studia le variazioni di geni specifici altamente
conservati.
Allineando sequenze geniche ottenute da varie specie di
Organismi Viventi se ne può misurare la similarità
attraverso la conta dei cambiamenti:
Essere Umano
GTGCCAGCAGCCGCGGTAATTCCAGCTCCAATAGCGTATATTAAAGTTGCTGCAGT
Lievito
GTGCCAGCAGCCGCGGTAATTCCAGCTCCAATAGCGTATATTAAAGTTGTTGCAGT
Mais
GTGCCAGCAGCCGCGGTAATTCCAGCTCCAATAGCGTATATTTAAGTTGTTGCAGT
E. coli
GTGCCAGCAGCCGCGGTAATACGGAGGGTGCAAGCGTTAATCGGAATTACTGGGCG
PER DETERMINARE LE RELAZIONI EVOLUTIVE TRA SPECIE E’
ESSENZIALE SCEGLIERE IL GIUSTO GENE DA SEQUENZIARE
SCELTA DEL GENE
Deve essere presente in TUTTI gli Organismi Viventi, quindi essere
un gene che presiede a funzioni cellulari centrali ed universali.
Deve essere un gene omologo dal punto di vista funzionale.
La sua sequenza deve essere conservata adeguatamente. Non
essere cioè troppo variabile e troppo poco variabile.
Il gene deve essere grande da poter contenere un registro di
informazioni storiche. Per esempio il tRNA è presente in tutte le
specie, fondamentale per il funzionamento della cellula, ma è
troppo piccolo, è costituito da 75 nucleotidi e non fornisce
informazioni utili.
Per poter mettere in relazione tutti
gli Organismi Viventi bisogna quindi
cercare un gene conservato
attraverso i miliardi di anni di
divergenza evolutiva
In questa “GARA” i geni candidati che
sono risultati vincitori sono i geni che
codificano per l’ RNA ribosomale, che
sono molecole antiche, estremamente
conservate, funzionalmente costanti
RIBOSOMI
I ribosomi sono degli organelli presenti nelle cellule di
tutti gli organismi, procarioti ed eucarioti, formati da un
complesso di proteine e RNA, dove vengono sintetizzate
le proteine.
Ci sono tre molecole di RNA ribosomale, che nei
procarioti hanno la grandezza di 5S, 16S e 23S. Le
frazioni più grandi, 16S e 23S, rispettivamente di 1542 e
2904 nucleotidi, contengono diverse regioni di sequenze
altamente conservate, adatte per ottenere un
allineamento di esse, ma anche variabilità sufficiente in
altre regioni della molecola, da utilizzare come eccellenti
cronometri filogenetici.
gg
La molecola 16S è abbastanza grande da
contenere le informazioni sufficienti per
un confronto genetico ed abbastanza
piccola da permettere il suo
sequenziamento, è stata utilizzata per
costruire alberi filogenetici dei procarioti
e degli eucarioti (usando la frazione 18S
negli eucarioti).
Il database delle sequenze di rRNA
consta di più di 10.000 sequenze ed è
accessibile a tutti attraverso la rete
(http://rdpwww.life.uiuc.edu).
