Nel tentativo di comprendere le basi molecolari di adattamento nei vertebrati, i ricercatori hanno sequenziato i genomi e trascrittomi (RNA dei tessuti) di cinque specie di pesci ciclidi africani.
Un gruppo di ricerca del Broad Institute di Harvard ha scoperto una serie di funzioni nei genomi dei ciclidi che hanno permesso a questi pesci di prosperare in nuovi habitat e nicchie ecologiche all'interno dei Grandi Laghi dell'Africa orientale, oltre ad aiutare a spiegare i meccanismi genomici complessi che danno origine a incredibili diversità tra i ciclidi.
Le conclusioni a cui si è pervenuti studiando questi "mutanti naturali" gettano nuova luce sul processo molecolare di evoluzione in tutte le specie di vertebrati, uomo compreso.
Questo studio, altamente complesso e articolato è stato portato avanti in collaborazione dal Swiss Federal Institute for Aquatic Sciences, dal Georgia Institute of Technology e da settanta ricercatori del International cichlid research community.
In pratica si è rivelato uno spettro di metodi che la natura usa per permettere agli organismi di adattarsi ad ambienti diversi.
Questi meccanismi sono probabilmente anche al lavoro negli esseri umani e altri vertebrati, e concentrandosi sulle notevole biodiversità dei ciclidi, si è stati in grado di studiare questo processo su vasta scala per la prima volta.
I ciclidi africani sono forse il gruppo più fenotipicamente diversificato tra tutti gli organismi del pianeta, con oltre 2.000 specie conosciute. Alcuni laghi ospitano centinaia di specie distinte che si sono evolute da un comune specie ancestrale che ha lasciato il fiume Nilo e colonizzato particolari laghi.
I ciclidi sono un esempio estremizzato di radiazione adattativa, il processo attraverso il quale diverse specie si sono "irradiare" da una specie ancestrale attraverso l'adattamento.
I ricercatori hanno voluto esaminare il genoma dei ciclidi come sistema modello e determinare ciò che ha permesso a questi pesci di diversificarsi sostanzialmente in un tempo relativamente breve.
I ricercatori hanno sequenziato i genomi e i trascrittomi di cinque linee distinte di ciclidi africani.
Le specie in sequenza comprendono: 1) la tilapia del Nilo, che rappresenta il lignaggio ancestrale 2) una specie che abita un fiume vicino lago Tanganica 3) una specie del lago Tanganica colonizzato 10-20.000.000 di anni fa 4) una specie dei ciclidi del lago Malawi colonizzato 5 milioni di anni 5) una specie dal lago Victoria, dove il riferimento temporale è solo da 15.000 a 100.000 anni fa.
Dopo aver analizzato i dati, i ricercatori hanno trovato un numero sorprendente di modifiche genomiche in gioco.
Rispetto alla stirpe ancestrale, l'oriente genomico dei ciclidi africani possiedono: un eccesso di duplicazioni geniche; alterazioni, elementi regolatori non proteici codificanti del genoma che hanno permesso una evoluzione accelerata di elementi e la regolazione con nuovi microRNA.
In pratica non ci si trova solo davanti ad un grande cambiamento nel genoma di questi pesci, ma di un insieme di diversi meccanismi molecolari utilizzati per raggiungere questo incredibile adattamento e speciazione.
Alcuni di questi cambiamenti sembrano essersre stati accumulati dalla specie ancestrale prima che iniziasse a colonizzare i laghi, in pratica come una sorta di preparazione servita a permettergli di irradiarsi in seguito in centinaia di nuove specie.
Durante questo periodo i ciclidi hanno accumulato quello che poi sarebbe sfociato in mutazioni attraverso variazioni genetiche e colonizzando nuove nicche ambientali all'interno dei laghi, attraverso un serbatoio di mutazioni e fenotipi risultanti, che ha permesso l'adattamento rapido.
Il lavoro che ora resta da fare è analizzare appieno le mutazioni che causano ciascuno dei fenotipi diversi nei ciclidi e può comportare il sequenziamento di molte altre specie di ciclidi.
Questo sforzo potrebbe spiegare forme o tratti simili evolutisi in parallelo in diversi laghi, convergenti sulla stessa morfologia attraverso linee distinte.
L'utilizzo di questi "mutanti naturali" come sistema modello può far luce sulla biologia umana e le malattie.
Imparando come popolazioni naturali di ciclidi hanno saputo adattarsi ed evolversi sotto pressioni selettive, si potrà comprendere come tali pressioni colpiscono gli esseri umani in termini di salute e malattia, facendo fare un grosso passo avanti nella ricerca sulla salute e la qualità della vita.
