Una ricerca rivela il rapido tasso di mutazione dei genomi vegetali
Un recente studio pubblicato nella rivista Science descrive come un team di ricercatori abbia studiato l'intera sequenza del genoma di una pianta per 30 generazioni, allo scopo di capire a quale velocità avvengono le mutazioni genetiche nei vegetali. I risultati chiariscono i meccanismi grazie a cui le piante diventano resistenti agli erbicidi e potrebbero contribuire agli sforzi per sviluppare, per esempio, piante resistenti alla siccità. La ricerca faceva parte del progetto ARELATIVES ('Leveraging the genome sequences of two Arabidopsis relatives for evolutionary and ecological genomics'), finanziato per un importo di 2,2 milioni di euro nell'ambito del progetto Plant Genomics ERA-NET (ERA-PG) finanziato dall'UE. ERA-PG riunisce organismi finanziatori della ricerca nazionale di 17 paesi ed è sostenuto dal Sesto programma quadro (6PQ). "Mentre gli effetti a lungo termine delle mutazioni del genoma sono abbastanza ben compresi, non sappiamo quanto spesso si verifichino queste mutazioni", ha detto il Dr. Detlef Weigel, direttore del Max Planck Institute for Developmental Biology in Germania, che ha guidato la ricerca insieme con i colleghi dell'Indiana University negli Stati Uniti. La comparazione del genoma di specie animali e vegetali è oggi una pratica scientifica diffusa, ma il team di ricerca l'ha perfezionata studiando tutti i cambiamenti genetici di 5 varietà di Arabidopsis thaliana (una pianta con fiori nota come arabide comune) durante 30 generazioni. Lo scopo era identificare le differenze tra il genoma della generazione finale e quello della prima generazione. La ricerca ha scoperto che, nel volgere di alcuni anni, in ciascuna delle 5 varietà di Arabidopsis avevano subito una mutazione 20 basi del DNA (dette anche coppie di basi). "La probabilità che una qualsiasi lettera del genoma cambi in una singola generazione è di circa una su 140 milioni", ha spiegato il Professor Michael Lynch dell'Indiana University. Altrimenti detto, ogni seme di Arabidopsis ha in media una mutazione in ciascuna delle due copie di genoma che eredita dai genitori. Reperire queste infinitesimali alterazioni comportava un lavoro straordinariamente meticoloso per il team, che doveva controllare ciascuna lettera in ciascun genoma per ben 30 volte. Il Dr. Weigel ha spiegato che "scoprire dove era cambiato il genoma è stato possibile solo grazie ai nuovi metodi che ci hanno permesso di vagliare l'intero genoma con alta precisione e in tempi molto brevi". La ricerca ha chiarito al team quanto mutevole sia il genoma. Sebbene il numero di mutazioni nelle piante di Arabidopsis possa sembrare esiguo (in un gruppo di 60 milioni di piante di Arabidopsis ciascuna lettera cambia, in media, una volta), se si considera che le piante producono migliaia di semi in una sola generazione, la rapidità delle mutazioni appare notevole. Ora i risultati della ricerca consentiranno agli scienziati di calcolare meglio quando appare una specie differente. Per esempio, A. thaliana e la sua più prossima parente Arabidopsis lyrata hanno molti tratti differenti, tra cui la durata di vita e il tipo di fiori che producono. Una precedente ricerca aveva suggerito che la specie si fosse separata 5 milioni d'anni fa, ma la nuova ricerca mostra che la separazione è avvenuta piuttosto 20 milioni d'anni fa. I risultati della ricerca comporteranno molti vantaggi, tra cui una migliore comprensione delle ragioni e dei meccanismi con cui le piante sviluppano la resistenza agli erbicidi e del modo in cui i fitotecnici possono reperire le mutazioni di genoma per incrementare i raccolti o rendere le piante più resistenti alla siccità. Il team suggerisce che la mutazione del genoma nell'uomo sia almeno altrettanto veloce che nelle piante. Il Professor Lynch ha detto: "Se applichiamo all'uomo le nostre scoperte, ciascuno di noi si ritroverà con circa 60 nuove mutazioni che non erano presenti nei nostri genitori. Con oltre 6 miliardi di essere umani sulla faccia della Terra, questo significa che in media ciascuna lettera del genoma umano è alterata in dozzine di persone imparentate. Tutto quello che è geneticamente possibile verrà testato in tempi molto brevi".
Paesi
Germania, Stati Uniti