I lepidotteri (farfalle e falene) mostrano una splendida diversità di modelli di colore delle ali e molte specie mostrano varianti di colore delle ali in bianco e nero, o scuro e luminoso, associate alla presenza e all’assenza di melanina. Molte di queste varianti del modello di colore delle ali sono esempi da manuale di selezione naturale ed evoluzione. Esempi iconici includono il rapido aumento della frequenza della forma melanica della falena pepata britannica Biston betulariaguidato dall’ambiente più nebbioso e oscuro causato dalla combustione del carbonio e dall’industrializzazione alla fine del 1800 nel Regno Unito, e dalla radiazione mimetica di Eliconaio farfalle, tra gli altri.
Nonostante i fattori ecologici spesso ben compresi che favoriscono la presenza o l’assenza di melanina nelle ali di questi lepidotteri, la base genetica e di sviluppo dei cambiamenti nella colorazione è rimasta poco chiara.
In che modo le farfalle e le falene dipingono le loro ali di bianco o di nero?
Negli ultimi due decenni, gli scienziati hanno scoperto che la maggior parte delle varianti del colore delle ali melaniche sono controllate da un’unica regione genomica che circonda il gene codificante la proteina ‘corteccia‘. Si presumeva, quindi, che corteccia era il cambio di colore melanico. Un team di ricercatori internazionali provenienti da Singapore, Giappone e Stati Uniti d’America, guidati dalla professoressa Antónia MONTEIRO e dal dottor Shen TIAN del Dipartimento di Scienze Biologiche dell’Università Nazionale di Singapore (NUS), hanno scoperto che corteccia non influisce sulla colorazione melanica. Invece, un microRNA (miRNA) precedentemente ignorato è il vero e proprio cambio di colore.
I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Scienza il 5 dicembre 2024.
Il dottor Tian, l’autore principale di questo lavoro, ha dichiarato: “Molte di prove provenienti da studi precedenti mettono in dubbio se corteccia è stato davvero l’interruttore del colore melanico, che mi ha ispirato a testare la funzione di alcune altre caratteristiche genomiche all’interno di questa regione genomica: i miRNA.” Ha condotto questo lavoro di ricerca come ricercatore PhD/post-dottorato nel laboratorio del Professor Monteiro alla NUS, ed è ora un ricercatore post-dottorato presso la Duke University, USA.
“I MiRNA sono piccole molecole di RNA che non codificano proteine come la maggior parte dei geni, ma svolgono un ruolo essenziale nella regolazione genetica reprimendo l’espressione dei geni bersaglio”, ha aggiunto il dott. Tian.
In questo studio, il dottor Tian e colleghi hanno trovato un miRNA situato accanto corteccia, mir-193. La squadra è stata sconvolta mir-193 utilizzando uno strumento di modifica genetica CRISPR-Cas9 in tre lignaggi di farfalle profondamente divergenti. La completa interruzione di mir-193 eliminati i colori delle ali nere e scure nella farfalla marrone cespuglio strabica africana, Bicicletta anynana, la farfalla bianca del cavolo indiano, Pieris canidiae la comune farfalla mattutina, Papilio polites. Al contrario, sconvolgente corteccia e altri tre geni codificanti proteine della stessa regione genomica B. anynana non ha avuto alcun effetto sui colori delle ali. Ciò lo indicava mir-193non corteccia o qualsiasi altro gene vicino, è il regolatore chiave del colore melanico in questi lepidotteri.
Il team lo ha ulteriormente confermato mir-193 viene elaborato da un lungo RNA non codificante proteine, avorioe funziona reprimendo direttamente più geni della pigmentazione. Dalla sequenza di mir-193 è profondamente conservato non solo nei lepidotteri ma in tutto il regno animale, il team ne ha testato anche il ruolo mir-193 In Drosophila mosche. sorprendentemente, mir-193 si è scoperto anche che controlla la colorazione melanica in queste mosche, suggerendo un ruolo profondamente conservato per mir-193 oltre i lepidotteri.
Il professor Monteiro ha affermato: “Mentre gli studi precedenti si concentravano esclusivamente sul ruolo dell’ corteccia nel generare variazioni di colore melanico, questo lavoro dà una svolta a questa ipotesi di vecchia data e dimostra che un piccolo RNA codificante non proteico è l’interruttore che, essendo espresso o non espresso, determina le diverse variazioni di colore delle ali melaniche in natura .”
“Questo studio dimostra che gli RNA non codificanti proteine, come i miRNA, scarsamente annotati non dovrebbero mai essere ignorati negli studi di associazione genotipo-fenotipo, che altrimenti porterebbero a conclusioni fuorvianti”, ha aggiunto il professor Monteiro.
Il dottor Tian ha affermato: “Il ruolo degli RNA non codificanti nella diversificazione fenotipica è in gran parte poco studiato. Questo studio richiede ulteriori indagini su come gli RNA non codificanti come i miRNA possano contribuire alla diversificazione fenotipica negli organismi”.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
