martedì 1 giugno 2010

PRIMO CASO DI ANIMALI CHE SINTETIZZANO CAROTENE

Secondo i ricercatori dell'università dell'Arizona, gli insetti noti come afidi  sono in grado di sintetizzare da soli degli elementi nutritivi essenziali chiamati carotenoidi.
Fino ad ora gli scienziati pensavano che l'unico modo attraverso il quale gli animali potevano ottenere questi composti era dalla dieta.
I carotenoidi sono molecole di fondamentale importanza per la visione, la pelle, la crescita delle ossa e altre fondamentali funzioni fisiologiche. Il beta-carotene, il pigmento che rende arancione le carote, rappresenta la principale molecola per la "costruzione" della vitamina A.
"Una volta che si inizia quanto siano diffusi i carotenoidi, ti rendi conto che sono dappertutto nella vita," ha detto Moran, professore di ecologia e biologia evolutiva.
"Il colore giallo di tuorli d'uovo, il rosa in gamberetti e salmone, i fenicotteri rosa, pomodori, carote, peperoni, papaveri messicano, calendule ecc..."



Moran e il suo co-autore Tyler Jarvik hanno ipotizzato in che modo gli afidi abbiano acquisito la capacità di sintetizzare i carotenoidi.
"Probabilmente durante il percorso evolutivo degli afidi è avvenuto che un gene fungino sia entrato nel DNA dell'afide e sia stato copiato”, ha spiegato la Moran. “Sebbene il trasferimento genico tra microrganismi sia un fenomeno comune, è la prima volta che si riscontra traccia di un gene fungino nel genoma di un animale."
"Gli animali hanno molti bisogni che riflettono una perdita ancestrale di geni: ecco perché necessitiamo di assumere amminoacidi e vitamine con la dieta”, ha spiegato la Moran. "Finora si riteneva semplicemente che non ci fosse alcuna possibilità di riacquisire queste capacità perdute. Ma nel caso degli afidi sembra che questa ipotesi venga smentita”.

"Probabilmente questo sarà uno straordinario caso raro. Ma finora negli studi di genomica, un caso unico iniziale, che solitamente rivela essere solo un esempio di qualcosa di più diffuso."

.Un caso fortunato in laboratorio più recente sequenziamento del genoma del pisello afide ha fatto la scoperta del possibile, ha detto Moran.
Gli afidi del pisello, noti agli scienziati come Pisum Acyrthosiphon, sono rossi o verdi.Inoltre si riproducono per clonazione - le mamme davano alla luce figlie che sono geneticamente identiche. Così, quando un afide nel ceppo rosso 5A del laboratorio di Moran iniziò a dare alla luce progenie con colore giallo-verde, Moran e i suoi colleghi sapevano che stavano guardando i risultati di una mutazione.
Gli afidi vivono in simbiosi con alcuni batteri che vengono passati di madre in figlia, fornendo agli insetti una parte cruciale del nutrimento. Da studi duranti alcuni decenni, si sapeva inoltre che le tre maggiori specie di batteri simbiotici non producono carotenoidi e non li ottengono dalla dieta.

Moran, che ha studiato il sistema di pisello afide-batteri per decenni, conosceva già le tre specie principali di batteri simbionti non sono in grado di produrre i carotenoidi, ne li ottengono dalla dieta.

 Gli Afidi si nutrono succhiando la linfa dal floema dalle piante, ma la linfa floematica è povera di carotenoide. Inoltre, i carotenoidi ritrovati negli afidi erano diversi da quelli che solitamente si trovano nelle piante.

Alla fine del 2009, dopo il sequenziamento completo del DNA dell'afide del pisello i ricercatori hanno inizato a cercare il gene responsabile della sintesi dei carotenoidi.
Tutti gli organismi utilizzano la stessa via biosintetica per sintetizzare i carotenoidi, "ciò ha reso la ricerca di geni di carotenoidi semplice"

Fortunatamente per Moran, i ricercatori che hanno sequenziato il genoma dell'afide del pisello hanno utilizzato il DNA degli afidi di colore rosso, che hanno una copia extra del gene carotenoide, rendendo più facile la ricerca di quello per il colore rosso.
Quindi, restava da capire se i geni derivassero dal DNA  dell'afide del pisello o dai non comuni batteri simbionti o dalla contaminazione da funghi nel campione.
In laboratorio, Moran e Jarvik hanno notato che eliminando i batteri simbionti da un ceppo di afidi non cambiava il colore della prole, ovvero i batteri simbionti non sono stata l'origine del colore rosso.
Inoltre, tracciando le linee evolutive dei ceppi di afidi rosso, verde e giallo è stato mostrato che i colori avevano uno schema di eredità mendeliana, indicando che il DNA che codifica per il rosso fa parte del DNA dell' afide.

Tale modalità di trasmissione anche in forma con la ricerca di un'altra squadra che ha suggerito entrambi i colori presenti in natura perché gli afidi verdi sono più suscettibili alle vespe parassite, mentre gli afidi rossi sono più suscettibili a predatori come coleotteri donna-uccello.
L'ultimo pezzo del puzzle è stato cercare di capire da dove provenivano i geni. La particolare sequenza di DNA che codifica per il carotenoide nelll'afide differiva da geni batterici di carotenoidi e corrispondevano a quelli di alcuni funghi.
Moran ha detto che un associazione a lungo termine tra afidi e funghi patogeni potrebbe aver reso possibile possibile il trasferimento di un gene.
La scoperta dimostra "l'intreccio tra organismi e il loro genoma nel corso del tempo e la loro fusione in modi diversi".

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