I big data applicati alla botanica svelano la storia evolutiva delle piante

La ricerca dell’Università di Pisa pubblicata sulla rivista “New Phytologist” indaga il numero di cromosomi e la dimensione del genoma dell’antenato di tutte le piante da fiore

Nel corso dell’evoluzione le angiosperme, cioè le piante da fiore, hanno mantenuto pressoché costante il numero di cromosomi e ridotto le dimensioni del proprio genoma, cioè il numero di geni di cui sono provviste. La scoperta arriva da uno studio pubblicato sulla rivista “New Phytologist”, realizzato grazie all’applicazione dei big data alla botanica, un approccio innovativo sperimentato proprio all’Università di Pisa. I ricercatori del dipartimento di Biologia dell’Ateneo pisano hanno infatti elaborato con tecniche probabilistiche e computazionali le informazioni cromosomiche di oltre 10.000 specie, in modo da modellare l’evoluzione del numero cromosomico delle angiosperme per un arco di tempo di 140 milioni di anni.

“Ci muoviamo nel campo della ricerca di base e il nostro obiettivo è di capire che caratteristiche avesse l’antenato di tutte le angiosperme” – spiega Angelino Carta, ricercatore dell’Università di Pisa che ha diretto lo studio.

“Per capirci, – continua Carta – le cellule umane possiedono 46 cromosomi e tendenzialmente anche altri animali sono caratterizzati da uno specifico numero cromosomico, con variabilità abbastanza ridotta. Le piante variano invece moltissimo sia riguardo al numero cromosomico, da 4 a oltre 600 cromosomi nelle piante a fiore, che alle dimensioni dei cromosomi, strettamente connesse alle dimensioni dell’intero genoma”.

I risultati della ricerca, al quale hanno partecipato Gianni Bedini e Lorenzo Peruzzi anche loro del dipartimento di Biologia dell’Università di Pisa, hanno così evidenziato che nella storia evolutiva delle angiosperme prevale nettamente la tendenza a ridurre il numero cromosomico, piuttosto che ad aumentarlo tramite poliploidia (ovvero la duplicazione dell’intero genoma). Anche i risultati sull’evoluzione della dimensione del genoma suggeriscono che le prime duplicazioni dell’intero genoma probabilmente si sono verificate solo dopo circa 30 milioni di anni di evoluzione delle angiosperme.

“L’Università di Pisa ha una lunga tradizione di citogenetica delle piante, che trova oggi coronamento in questo importante risultato – conclude Carta – l’applicazione di metodi innovativi ed avanzati ci ha permesso di comprendere in modo estremamente dettagliato una parte significativa della storia evolutiva delle angiosperme. Ulteriori approfondimenti sull’organizzazione e sull’evoluzione del genoma nelle piante a fiore emergeranno sicuramente nei prossimi anni da ulteriori avanzamenti sul fronte filogenetico, cromosomico e di sequenziamento del genoma, nonché dai progressi nello sviluppo di metodi e modelli macroevolutivi”.

Link all’articolo scientifico:

“New Phytologist” https://doi.org/10.1111/nph.16668 e all’editoriale ad esso dedicato https://doi.org/10.1111/nph.16802

Nell’immagine: la ricostruzione dell’evoluzione delle dimensione del genoma nelle angiosperme