Serpente striscia, lucertola no. Stessa famiglia, ma nel DNA…

Serpente striscia, lucertola no. Stessa famiglia, ma nel DNA…

LOS ANGELES – Serpenti e lucertole provengono dalla stessa famiglia eppure, mentre le seconde hanno mantenuto le zampe, i serpenti strisciano. Il motivo sarebbe da ricercare nella mutazione del DNA che 100 milioni di anni fa, circa 35 milioni di anni prima di quando i T-rex popolavano la Terra, ha causato la perdita delle zampe.

Gli scienziati hanno cercato di individuare i cambiamenti genetici e in un nuovo studio, hanno descritto un tratto di DNA coinvolto nella formazione degli arti che nei serpenti è mutato e che potrebbe fare luce sull’intricata questione.

Scienziati provenienti da una serie di organizzazioni della California e dall’Università di Basilea in Svizzera hanno introdotto il DNA dei serpenti nei topi e scoperto che i roditori avevano sviluppato arti troncati, suggerendo che nell’evoluzione dei serpenti, un tratto fondamentale del DNA perse la capacità di sviluppare gli arti.

“E’ uno dei molti componenti del DNA, necessario per la produzione degli arti negli esseri umani e, in sostanza, delle zampe di tutti gli altri vertebrati”, afferma Axel Visel, genetista presso il Lawrence Berkeley National Laboratory in California.  “E’ accaduto probabilmente in uno dei diversi passaggi evolutivi verificati nei serpenti e, a differenza della maggior parte dei mammiferi e rettili, non può più strutturare gli arti”.

I serpenti sono stati sottoposti a uno dei più notevoli cambiamenti nell’evoluzione corporea dei vertebrati. Visel e il suo team hanno deciso di osservare i genomi di serpenti come il boa e pitone, che conservano ancora le vestigia delle zampe posteriori sporgenti dal loro corpo affusolato e quelli di vipera e cobra che ne sono privi, al fine di studiare l’origine molecolare dell’adattamento.

All’interno di questi genomi, si sono concentrati in particolare su un gene chiamato Sonic hedgehog (Shh), che è coinvolto in molti processi di sviluppo, tra cui la formazione degli arti. I ricercatori hanno esaminato uno dei regolatori del gene SHH, un tratto del DNA chiamato zona di attività polarizzante (ZSA) presente ma mutata nei serpenti.

Per determinare le conseguenze di queste mutazioni, hanno usato un metodo di modifica del genoma CRISPR, per inserire la ZSA di altri vertebrati nei topi. Hanno scoperto che durante l’inserimento della sequenza proveniente dai mammiferi, i topi hanno sviluppato arti normali, come riportato nella rivista Cell. Anche quando hanno introdotto la ZSA dei pesci, le cui pinne sono strutturalmente molto diverse dagli arti, i topi hanno sviluppato zampe normali.

Quando i ricercatori hanno invece sostituito la ZSA del topo con quella del pitone o del cobra, i topi hanno sviluppato arti anteriori e posteriori gravemente troncati, il che ha fatto ritenere che il tratto di DNA è responsabile del cambiamento dei serpenti.

Per avere la certezza che la ZSA fosse responsabile della perdita degli arti nei serpenti, i ricercatori hanno studiato da vicino la storia evolutiva delle singole variazioni in sequenza. Confrontando i genomi di serpenti e altri vertebrati, hanno identificato un particolare, ossia che la scomparsa si è verificata solo nei serpenti. Evidentemente è scomparso un tratto di ZSA che ha un ruolo chiave nella regolazione del gene Shh sulle zampe degli animali.

Naturalmente, i serpenti non sono gli unici animali vertebrati privi di braccia e gambe. Alcune lucertole, anguille e altri pesci e mammiferi marini hanno “perso” i loro arti nel corso dei millenni, anche se probabilmente attraverso un diverso processo evolutivo.

 “La perdita degli arti si è verificata più volte in modo indipendente nel corso dell’evoluzione animale, ed è lecito ritenere che siano state coinvolte le mutazioni che interessano altri geni”, ha detto il dottor Visel.
“Si tratta di un problema complesso, ma con l’introduzione di nuove tecniche di genome-editing, possiamo finalmente iniziare a collegare le modifiche del DNA sulle alterazioni del corpo in modo più approfondito”.