Pubblicato su Scientific Reports uno studio sui Dipnoi, organismi chiave per lo comprendere l’evoluzione dei tetrapodi e la transizione tra vita acquatica e terrestre

I Dipnoi, più comunemente noti come pesci polmonati, sono gli unici organismi esistenti appartenenti alla classe dei Sarcopterygii oltre al celacanto. La loro posizione filogenetica rispetto al più recente antenato comune di tutti i tetrapodi ed allo stesso tempo la loro notevole somiglianza morfologica con fossili del Devoniano li rende senza ombra di dubbio degli animali unici e di grandissimo interesse per quanto riguarda studi evolutivi. Tuttavia nonostante questa grande rilevanza scientifica, finora non è stato possibile studiare questi organismi in modo approfondito sotto un punto di vista molecolare a causa delle dimensioni del loro genoma, che risulta essere da 10 a oltre 30 volte più grande di quello umano.

In uno studio in collaborazione con l’Università Politecnica delle Marche e con l’Università di Würzburg, il team del Dipartimento di Scienze della Vita guidato dal Prof. Alberto Pallavicini ha analizzato il trascrittoma di Protopterus annectens, un pesce polmonato africano, ovviando così alle difficoltà legate alla complessità genomica di questa specie. Grazie alla disponibilità di campioni da fegato, cervello e gonadi maschili e femminili di questo animale, è stato possibile ottenere una ampia collezione di sequenze di mRNA espresse, permettendo dunque di effettuare una serie di indagini mirate.

Tra i risultati di maggior rilievo di questo studio, pubblicato su Scientific reports, una importante rivista appartenente al gruppo editoriale Nature, vi è la conferma che i pesci polmonati (e non i celacanti) siano i più vicini parenti ai vertebrati adattati ad una vita terrestre. Un altro risultato significativo è che nonostante il basso tasso di evoluzione dei geni codificanti sia compatibile con lo stato di “fossili viventi” dei Dipnoi, l’alta attività e diversificazione degli elementi trasponibili da un lato suggerisce che il loro genoma sia altamente plastico e dall’altro ne spiega almeno in parte le notevoli dimensioni.

Per quanto riguarda lo studio di caratteri legati all’adattamento alla vita terrestre, è stata osservata la presenza dei geni di famiglie coinvolte nello siluppo delle pinne rispetto agli arti dei vertebrati. Inoltre, è stata osservata una specializzazione funzionale dei geni codificanti proteine surfattanti polmonari, che è stata messa in relazione ad un adattamento parziale alla vita terrestre, ed allo stesso tempo sono stati studiati i geni coinvolti nei meccanismi di escrezione in questo organismo che è in grado di eliminare l’azoto amminico sotto forma di ammoniaca o di urea a seconda della disponibilità idrica.

In conclusione questo studio rappresenta un importante passo in avanti nella nostra comprensione dei meccanismi molecolari che hanno portato all’adattamento di organismi acquatci alla vita terrestre ed il trascrittoma di Protopterus annectens si proporrà come una importante risorsa per lo studio comparativo dell’evoluzione dei vertebrati.

Informazioni editoriali

http://www.nature.com/articles/srep21571

The Lungfish Transcriptome: A Glimpse into Molecular Evolution Events at the Transition from Water to Land

Maria Assunta Biscotti, Marco Gerdol, Adriana Canapa, Mariko Forconi, Ettore Olmo, Alberto Pallavicini, Marco Barucca & Manfred Schartl

Scientific Reports 6, Article number: 21571 (2016)

doi:10.1038/srep21571

Published online: 24 February 2016