Evoluzione: può avvenire molto più rapidamente di quanto si pensasse. Due mutazioni in 50 anni

Uno studio su polli: il DNA mitocondriale trasmesso anche dal padre

[29 ottobre 2015]

EVoluzione polli

Biology Letters pubbblica il nuovo studio “Mitogenomic analysis of a 50-generation chicken pedigree reveals a rapid rate of mitochondrial evolution and evidence for paternal mtDNA inheritance” che  ribalta l’ipotesi più diffusa che l’evoluzione sia visibile solo su scale temporali lunghe. Infatti, studiando i singoli polli che facevano parte di un pedigree di lunga durata, un team internazionale di scienziati guidato dal bioarcheologo Greger Larson, del laboratorio di archeologia dell’università di Oxford,  ha scoperto due mutazioni verificatesi in solo 50 anni nei genomi mitocondriali degli uccelli.

All’università di Oxford fanno notare che «Per lungo tempo gli scienziati hanno creduto che il tasso di variazione del genoma mitocondriale m non fosse mai più di circa il 2% per milione di anni. L’identificazione di queste mutazioni dimostra che il tasso di evoluzione in questo pedigree è infatti 15 volte più veloce».

Inoltre, determinando le sequenze genetiche lungo il pedigree, il team ha anche scoperto una singola istanza del DNA mitocondriale che viene tramandata dal padre e sottolinea che «Si tratta di una scoperta sorprendente, che dimostra che il cosiddetto “paternal leakage” non è così raro come si credeva».

Utilizzando un pedigree ben documentato di una popolazione di galline White Plymouth Rock che risale a 50 anni fa, sviluppato al Virginia Tech da Siegel, i ricercatori hanno ricostruito come il DNA mitocondriale sia passato dalle madri alle figlie. Per farlo hanno utilizzato l’analisi del DNA di campioni di sangue di 12 polli della stessa generazione, selezionando  quelli più imparentati alla lontana per linee materne, sapendo che la popolazione di base era iniziato da 7 linee parzialmente consanguinee. Un approccio di accoppiamento selettivo nella popolazione era stato avviato nel 1957, portando a quella che oggi è una differenza di 10 volte superiore nella dimensione in due gruppi di polli, quando sono stati pesati  56 giorni di età.

Larson evidenzia che «Le nostre osservazioni rivelano che l’evoluzione si muove sempre velocemente, ma tendiamo a non vederla, perché noi di solito misuriamo su periodi di tempo più lunghi. Il nostro studio dimostra che l’evoluzione può muoversi molto più rapidamente nel breve termine di quanto avessimo creduto dalle stime basate sui fossili. In precedenza, la stima del  tasso di variazione in un genoma mitocondriale era di circa il 2% per milione di anni. A questo ritmo, noi non avremmo dovuto essere in grado di individuare una singola mutazione in soli 50 anni, ma in realtà ne abbiamo individuate due».

Lo studio pubblicato su Biology Letters  afferma che «ora vi è una considerevole evidenza di una  disparità tra le stime  delle variazioni mitocondriali a lungo termine e a breve termine. Una teoria avanzata in studi recenti è che il DNA  mitocondriale si evolva “non-neutrally”’, che ci sia un processo di selezione di purificazione e che le mutazioni negative vengano rimosse più rapidamente, con la conseguente impressione di un innalzamento a breve termine dei tassi. Ci sono stati pochi studi  sull’evoluzione mitocondriale a breve termine, inclusi sia i tassi di mutazione che il paternal leakage. Ora c’è la prova diretta che non è sempre ereditato dalla madre».

Un’altra autrice dello studio, Michelle Alexander, una bioarcheologa dell’università di York, conclude: «L’unica cosa che tutti sapevano sui mitocondri è che passavano quasi esclusivamente lungo la linea materna, ma abbiamo individuato dei pulcini che hanno ereditato la loro mitocondri dal padre, il che significa che il cosiddetto paternal leakage  può avvenire nelle popolazioni aviarie. Entrambi questi risultati dimostrano la velocità e il dinamismo dell’evoluzione quando viene osservata per periodi di tempo brevi».