La ricerca è stata pubblicata il 2 febbraio sulla rivista Biologia BMC. Nello studio, i ricercatori hanno scoperto un modello insolito nel modo in cui si sono evoluti alcuni geni, suggerendo che questi cambiamenti hanno svolto un ruolo chiave nello sviluppo iniziale e nell’espansione della vita dei vertebrati.

Come le cellule comunicano durante lo sviluppo

Tutti gli animali fanno affidamento su complesse vie di segnalazione che consentono alle cellule di comunicare tra loro. Questi percorsi guidano processi critici come la formazione dell’embrione e lo sviluppo degli organi. Sono essenziali per una crescita normale e sono anche strettamente legati alla malattia quando si verificano mutazioni, motivo per cui sono obiettivi frequenti nello sviluppo di farmaci.

Al centro di questi percorsi ci sono proteine ​​specializzate che determinano il modo in cui i segnali vengono interpretati all’interno delle cellule. Queste proteine ​​agiscono come punti di controllo, guidando le cellule verso comportamenti e modelli specifici di attività genetica.

Confronto tra schizzi di mare, lamprede e rane

Per comprendere meglio come si sono evoluti questi sistemi, i ricercatori hanno generato nuovi dati genetici da ascidie, una lampreda e una specie di rana. Le ascidie sono invertebrati, il che le rende utili per identificare le differenze tra gli animali senza spina dorsale e quelli che ne sono dotati. Le lamprede rappresentano uno dei primi rami dei vertebrati, aiutando i ricercatori a individuare quando sono comparsi per la prima volta i cambiamenti genetici chiave.

Il team ha scoperto che i geni responsabili della produzione delle proteine ​​di segnalazione si sono evoluti in modo distintivo durante il passaggio dagli invertebrati ai vertebrati.

Un primo sguardo utilizzando il sequenziamento del DNA a molecole lunghe

Lo studio si è basato sul sequenziamento del DNA a molecola lunga, una tecnica che consente di separare e identificare diverse trascrizioni prodotte da un singolo gene. Questo approccio non era mai stato applicato prima ai geni espressi in questi particolari animali.

Di conseguenza, i ricercatori sono stati in grado di mappare per la prima volta l’intera gamma di trascrizioni e proteine ​​generate da questi geni durante lo sviluppo dei vertebrati.

Un’impennata della diversità proteica

A differenza dell’ascidia, sia la lampreda che la rana hanno prodotto molte più versioni di proteine ​​dai singoli geni di segnalazione. Questo aumento è stato di gran lunga maggiore di quello osservato per la maggior parte degli altri tipi di geni.

La portata di questo cambiamento è apparsa chiaramente. Poiché queste vie di segnalazione influenzano il modo in cui le cellule diventano tessuti e organi diversi, i ricercatori ritengono che l’espansione della diversità proteica abbia probabilmente contribuito alla maggiore complessità osservata nei vertebrati (animali con spina dorsale) rispetto agli invertebrati.

Perché questi risultati sono importanti

L’autore principale, il professor David Ferrier della School of Biology, ha dichiarato: « È stato molto sorprendente per noi vedere come questa piccola selezione di geni molto particolari si distingue nel modo in cui si comportano rispetto a qualsiasi altro tipo di gene che abbiamo esaminato. Sarà emozionante determinare come queste diverse forme proteiche funzionano in modi distinti per generare la diversità dei tipi di cellule che ora vediamo nei vertebrati ».

Oltre a offrire informazioni su come si sono evoluti i vertebrati, queste variazioni proteiche potrebbero rivelarsi preziose anche per la ricerca futura. Comprendere come funzionano questi percorsi e come possono essere modificati potrebbe aiutare gli scienziati a sviluppare nuovi approcci per la gestione delle malattie.