All'origine del genoma dei metazoi: il completamento del genoma di un anemone di mare fornisce nuove indicazioni sull'evoluzione del genoma animale

La rivista Science pubblica il primo draft del progetto genoma dell'anemone di mare Nematostella vectensis. Può il genoma di un anemone migliorare la comprensione dell'evoluzione del genoma animale? I primi dati sembrerebbero indicare di si.

Il numero di organismi viventi di cui è a disposizione il progetto genoma completo va crescendo di giorno in giorno. Particolarmente interessante è a tale proposito il fatto che sempre più genomi eucariotici siano stati completamente sequenziati, permettendo quindi alla comunità scientifica di avere sempre più dati per comprendere l’evoluzione del genoma eucariotico e di quello animale in particolare.
Tra i progetti genoma completati, l’ultimo pubblicato appartiene all’anemone di mare Nematostella vectensis ed i dati ottenuti sono molto promettenti, poiché il genoma di questo anemone presenta sorprendenti ed inaspettate somiglianze con il genoma di organismi generalmente ritenuti di maggiore complessità.
In particolare, il gruppo di ricerca coordinato da Nicholas Putnam e Daniel Rokhsar (U.S Department of Energy Joint Genome Institute, California) ha mostrato che quasi 8.000 dei 18.000 geni presenti nel genoma di Nematostella sono presenti anche in organismi a simmetria bilaterale, andando quindi a costituire una sorta di “genoma ancestrale” comune tra tutti i metazoi.
In modo sorprendente, tuttavia, quasi 1300 di questi geni sono assenti dal genoma del moscerino della frutta Drosophila melanogaster e del nematode Caenorhabditis elegans, indicando che nel corso dell’evoluzione il genoma di questi due organismi ha subito profondi riarrangiamenti. Questo dato non può che essere interessante da un punto di vista evoluzionistico, poiché potrebbe ridimensionare il peso di questi due organismi come “buoni” modelli per comprendere l’evoluzione del genoma dei metazoi.
Un secondo dato sorprendente è legato alla scoperta di un tratto di DNA che contiene nell’anemone gli stessi geni presenti nel nostro genoma, nonostante l’ampio intervallo di tempo che separa questi due modelli da un punto di vista filogenetico. A tale riguardo si conferma, invece, uno scarso livello di conservazione della distribuzione genica sia in Drosophila che in Caenorhabditis suggerendo una minore stabilità genomica in questi due invertebrati.
Infine, il genoma di Nematostella contiene, contrariamente a Drosophila e Caenorhabditis, numerosissimi introni, di cui l’80% presenti nelle stesse posizioni anche nel nostro genoma, confermando che il genoma ancestrale dei metazoi era ricco di introni e che in alcuni modelli molti introni sono stati persi nel corso dell’evoluzione.
Nel complesso, i dati ottenuti suggeriscono quindi che Nematostella può realmente fornirci numerose informazioni relative al genoma ancestrale dei metazoi permettendoci quindi di capire come esso si sia evoluto nel tempo. Infine, un aspetto curioso è il fatto che un piccolo e, forse ai più, sconosciuto anemone possa dirci di più sull’evoluzione del nostro genoma rispetto ai notissimi e studiatissimi moscerini della frutta e nematodi.
Mauro Mandrioli

Putnam NH, Srivastava M, Hellsten U, Dirks B, Chapman J, Salamov A, Terry A, Shapiro H, Lindquist E, Kapitonov VV, Jurka J, Genikhovich G, Grigoriev IV, Lucas SM, Steele RE, Finnerty JR, Technau U, Martindale MQ, Rokhsar DS (2007) Sea anemone genome reveals ancestral eumetazoan gene repertoire and genomic organization. Science 317: 86-94.