Risolto l’ancestrale e misterioso puzzle di come le cellule sessuali trovano il miglior mix genetico per l’evoluzione

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Ecco come le cellulare sessuali “scelgono” il numero e la posizione degli scambi genetici che portano alla formazione di un nuovo individuo

Il mistero del mix genetico è risolto: ecco come le cellulare sessuali “scelgono” il numero e la posizione degli scambi genetici che portano alla formazione di un nuovo individuo. La ricerca, condotta dal Jones Innes Center (UK) apre le porte a nuove scoperte nel meraviglioso mondo della genetica e dell’evoluzione.

Quando avviene la meiosi, vengono prodotte nuove cellule e i cromosomi si scambiano segmenti di DNA (il processo è noto come crossover): ciò garantisce che ogni nuova cellula abbia un corredo genetico unico e spiega perché, ad eccezione dei gemelli identici, nessun fratello è mai completamente uguale dal punto di vista genetico.

I crossover sono la chiave della diversità genetica e costituiscono davvero la forza trainante dell’evoluzione. La loro frequenza e posizione lungo i cromosomi sono strettamente controllati ma finora nessuno aveva mai dimostrato come questo avvenisse. (Leggi anche:Gli italiani non esistono: ad eccezione dei sardi, siamo un miscuglio di geni)

Il posizionamento incrociato ha importanti implicazioni per l’evoluzione la fertilità e l’allevamento selettivo

spiega Chris Morgan, primo autore del lavoro

Nonostante oltre un secolo di ricerche, il meccanismo cellulare che determina dove e quanti si formano i crossover è rimasto per lo più misterioso, un enigma che ha affascinato e frustrato molti eminenti scienziati.

L’espressione ‘crossing-over’ descrive l’osservazione che quando un crossover si verifica in una posizione su un cromosoma, inibisce la formazione di crossover nelle vicinanze.

Utilizzando una combinazione all’avanguardia di modellazione matematica e microscopia ad ultra-risoluzione 3D-SIM, i ricercatori hanno risolto l’enigma secolare identificando un meccanismo che garantisce l’esattezza dei numeri e delle posizioni dei crossover: non troppi, non troppo pochi e non troppo vicini tra loro.

Il team, in particolare, ha studiato il comportamento delle proteine chiamate HEI10 che svolgono un ruolo fondamentale nella formazione del crossover nella meiosi, rivelando che queste si “raggruppano” lungo i cromosomi, formando inizialmente molti piccoli gruppi, ma poi concentrandosi solo in un piccolo numero di cluster molto più grandi che, una volta raggiunta una massa critica, possono innescare la formazione di crossover.

Le misurazioni sono state poi confrontate con un modello matematico che simula questo clustering, basato sulla diffusione delle molecole HEI10 e su semplici regole per il loro clustering. Il modello matematico era in grado di spiegare e prevedere molte osservazioni sperimentali, inclusa la possibilità di modificare in modo affidabile la frequenza di crossover semplicemente alterando la quantità di HEI10. E i risultati sperimentali si sono trovati in perfetto accordo.

Questo lavoro è un ottimo esempio di ricerca interdisciplinare, in cui erano necessari sia esperimenti all’avanguardia che modelli matematici per sbloccare il cuore del meccanismo – commenta Martin Howard, che ha guidato il lavoro – Un’entusiasmante strada futura sarà quella di valutare se il nostro modello può spiegare con successo lo schema incrociato in altri organismi diversi.

Non solo una curiosità scientifica, però. La strada verso la scoperta di nuove vie per terapie trattamenti genetici è ormai aperta.

Il lavoro è stato pubblicato su Nature.

Fonti di riferimento: Jones Innes Center / Nature

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Roberta De Carolis ha una laurea e un dottorato in Chimica, e ha conseguito un Master in comunicazione scientifica. Giornalista pubblicista, scrive per GreenMe dal 2010.

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