Comprendere le basi materiali dell’evoluzione adattiva è stato un obiettivo centrale nella biologia risalente ad almeno il tempo di Darwin. Uno obiettivo degli attuali dibattiti è se l’evoluzione adattiva si basa su molte mutazioni con effetti piccoli e approssimativamente uguali, o è guidato da una o alcune mutazioni che causano importanti cambiamenti nei tratti.
I riarrangiamenti cromosomici in cui grandi pezzi di cromosomi vengono invertiti, spostati, eliminati o duplicati, forniscono una possibile fonte per tali “macromutazioni” su larga scala. Tuttavia, caratterizzare i riarrangiamenti cromosomici con metodi di sequenziamento del DNA comunemente provato è stato difficile.
Molti organismi, compresi gli esseri umani, sono diploidi, il che significa che hanno due serie di cromosomi, uno per ciascun genitore. Lo stesso vale per gli insetti a bastone. Ciò rende l’identificazione di riarrangiamenti cromosomici con le specie impegnative quando si assemblano i genomi.
“In passato, abbiamo mediato i dati di ciascun set cromosomico, ma la precisione limitata di questo metodo non racconta l’intera storia”, afferma il biologo evolutivo della Utah State University Zachariah Gompert. “L’uso di approcci più recenti, molecolari e computazionali che generano assemblaggi di genoma a fasi, in cui le due copie di ciascun cromosoma sono assemblate separatamente, ci ha permesso di mostrare direttamente come i riarrangiamenti cromosomici complessi abbiano permesso agli insetti di stick di adattarsi essendo criptici su diverse piante ospiti ed evitare quindi la predazione.”
Nel numero online del 18 aprile 2025 dell’American Association for the Advancement of Science Journal ScienzaGompert e colleghi riferiscono che la divergenza adattiva nel modello di colore criptico è sottolineato da due distinti riarrangiamenti cromosomici complessi, in cui milioni di basi di DNA sono state lanciate all’indietro e spostate da una parte di un cromosoma all’altra, in modo indipendente, in popolazioni di insetti a bastone su diverse montagne. Gli autori che contribuiscono sul documento includono il collaboratore di lunga data di Gompert Patrik Nosil e altri ricercatori del French National Center for Scientific Research (CNRS), insieme agli scienziati dell’Università di Notre Dame, dell’Università del Nevada, Reno e dell’Institute of Cancer Research nel Regno Unito. La ricerca è supportata dalla National Science Foundation e dall’European Research Council.
Gli scienziati hanno studiato Timema Cristinae Insetti con vari motivi di colore, raccolti da due montagne vicino a Santa Barbara, in California. Gli insetti senza ali e alimentazione delle piante sono adattati divergenti a due diverse specie vegetali negli habitat di chaparral costieri. Un modello di insetto a bastone è verde, permettendogli di fondersi con il lilla californiana, mentre l’altro sfoggia una sottile striscia bianca sulla sua schiena rendendola quasi non rilevabile tra le foglie ad ago dell’arbusto camise.
Gompert e colleghi hanno mostrato che questa differenza adattativa nel motivo a colori è quasi completamente spiegata dalla presenza rispetto all’assenza di questi singoli riarrangiamenti cromosomici complessi.
“La nuova tecnologia di assemblaggio genomico graduale utilizzata in questo studio è stata un pezzo fondamentale per aiutarci a esaminare come il modello di colore si è evoluto in questi insetti”, afferma Gompert, professore nel Dipartimento di Biologia USU e nel Centro di Ecologia USU. “I nostri risultati suggeriscono che i riarrangiamenti cromosomici potrebbero essere più diffusi e più complessi di quanto pensassimo in precedenza.”
Dice che queste mutazioni, nonostante siano grandi, sono facili da perdere usando gli approcci di sequenziamento del DNA tradizionali.
“I riarrangiamenti cromosomici possono essere difficili da rilevare e caratterizzare usando approcci standard”, afferma Gompert. “Stiamo essenzialmente esplorando la” materia oscura “del genoma.”
La variazione strutturale, dice, piuttosto che essere rari, può essere regolarmente disponibile per proseguire l’evoluzione.
“Stiamo solo graffiando la superficie”, afferma Gompert. “Ci mancavano gli strumenti per rilevare la variazione strutturale, ma con una tecnologia migliorata ipotizziamo che svolge un ruolo più importante nell’evoluzione di quanto precedentemente riconosciuto”.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com