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QUALCOSA IN PIÙ
Scheda
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Evo-devo: la nuova frontiera dell’evoluzionismo
Il termine Evo-Devo sta per biologia evoluti-
va dello sviluppo (evolutionary developmen-
tal biology), una nuova disciplina che studia
la relazione esistente tra l’evoluzione degli
organismi e i loro meccanismi di sviluppo.
Tutto ebbe inizio negli anni ‘80 del secolo
scorso, quando si incominciò a sequenziare
il DNA. Si scoprì che tra i genomi di organi-
smi anche molto diversi predominano le so-
miglianze, 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 spe-
cifici, come si credeva sino a non molti anni
fa, ma il modo in cui è regolata l’espressione
dei geni. In quegli stessi anni furono indivi-
duati 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 nel moscerino della frutta, che
attivano lo sviluppo dei diversi “segmenti”
del corpo decidendo dove, nell’embrione, si
devono posizionare il capo, gli arti, l’addome
e così via (
1
). Questi geni sono molto si-
mili in tutti i viventi: un’identica sequenza di
180 nucleotidi (detta homeobox) è presen-
te in tutti gli animali (
2
). I genetisti spesso
usano la metafora della “cassetta degli at-
trezzi genetica” (genetic toolkit): un idrauli-
co 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;
allo stesso modo, il gene Hox di un uomo
può sostituire senza alcun danno quello
corrispondente nella Drosophila o in un al-
tro 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’evo-
luzione: un’ulteriore prova dell’origine comu-
ne di tutti i viventi.
Intorno agli anni ‘90 la fusione dei due indiriz-
zi di studio, quello dei meccanismi dell’evo-
luzione e quello dei geni che controllano lo
sviluppo embrionale, ha dato luogo alla na-
scita di EVO-DEVO. Secondo questa nuova
disciplina i geni omeotici, per la loro azione
di regolazione e coordinamento dell’espres-
sione genica, giocano un ruolo “chiave”
nei processi evolutivi: le mutazioni che av-
vengono in essi possono infatti originare
rapidamente nuovi fenotipi, poiché ‘ripro-
grammano’ lo sviluppo embrionale in nuove
direzioni. Piccole modificazioni genetiche
danno quindi luogo a sostanziali differenze
morfologiche! Alcuni ricercatori, per esem-
pio, hanno dimostrato che le diverse forme
dei becchi dei fringuelli delle Galápagos si
originarono in conseguenza di cambiamenti
dell’espressione d’un unico gene omeotico,
il
Bmp4
. Sono riusciti persino a manipola-
re nel pollo lo stesso gene Bmp4, così da
portare alla formazione nel pollo di un tipo di
becco specifico di una specie di fringuello!
DROSOPHILA
EMBRIONE TOPO
(12 g)
EMBRIONE DI MOSCERINO
(10 ore)
TOPO ADULTO
(12 g)
Hox
Hoxa Hoxb Hoxc Hoxd
Cromosoma
Drosophila
Antenato
comune
Cromosomi topo
Figura 2
I geni della famiglia Hox sono collocati su un unico cromosoma nella Drosophila 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 sia al topo possedeva già quel complesso di geni.
Figura 1
Le mutazioni a carico dei geni
regolatori determinano anomalie nello sviluppo
dell’individuo, come la presenza di due
segmenti toracici e quattro ali.
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