La superficie terrestre è ricoperta da piante. Costituiscono la maggior parte della biomassa terrestre e presentano un’ampia gamma di diversità, dai muschi agli alberi. Questa sorprendente biodiversità è nata a causa di un fatidico evento evolutivo accaduto solo una volta: la terrestrializzazione delle piante. Ciò descrive il punto in cui un gruppo di alghe, i cui discendenti moderni possono ancora essere studiati in laboratorio, si è evoluto in piante e ha invaso le terre di tutto il mondo. Un gruppo internazionale di ricercatori, guidato da un team dell’Università di Göttingen, ha generato dati sull’espressione genetica su larga scala per studiare le reti molecolari che operano in una delle alghe più vicine alle piante terrestri, un’umile alga unicellulare chiamata Mesotaenium endlicherianum. I loro risultati sono stati pubblicati in Piante naturali.
Utilizzando un ceppo di Mesotaenium endlicherianum che è stato tenuto al sicuro nella Collezione di colture algali dell’Università di Göttingen (SAG) per oltre 25 anni e nell’esclusivo apparato sperimentale lì, i ricercatori hanno esposto Mesotaenium endlicherianum ad una gamma continua di diverse intensità luminose e temperature. Janine Fürst-Jansen, ricercatrice presso l’Università di Göttingen, afferma: “Il nostro studio è iniziato esaminando i limiti della resilienza dell’alga, sia alla luce che alla temperatura. L’abbiamo sottoposta a un ampio intervallo di temperature da 8 °C a 29 °C Siamo rimasti incuriositi quando abbiamo osservato l’interazione tra un’ampia tolleranza alla temperatura e alla luce sulla base della nostra analisi fisiologica approfondita.” Il modo in cui le alghe rispondono non è stato studiato solo a livello morfologico e fisiologico, ma anche leggendo le informazioni di circa 10 miliardi di frammenti di RNA. Lo studio ha utilizzato l’analisi di rete per studiare simultaneamente il comportamento condiviso di quasi 20.000 geni. In questi modelli condivisi sono stati identificati i “geni hub” che svolgono un ruolo centrale nel coordinare l’espressione genica in risposta a vari segnali ambientali. Questo approccio non solo ha offerto preziose informazioni su come l’espressione genetica delle alghe viene regolata in risposta a diverse condizioni ma, combinato con analisi evolutive, anche su come questi meccanismi sono comuni sia alle piante terrestri che alle loro parenti algali.
Il professor Jan de Vries, Università di Göttingen, afferma: “Ciò che rende unico lo studio è che la nostra analisi di rete può indicare interi strumenti di meccanismi genetici che non erano noti per operare in queste alghe. E quando guardiamo questi strumenti genetici , scopriamo che sono condivisi in più di 600 milioni di anni di evoluzione di piante e alghe!” Come spiega Armin Dadras, dottorando presso l’Università di Göttingen: “La nostra analisi ci consente di identificare quali geni collaborano in varie piante e alghe. È come scoprire quali note musicali si armonizzano costantemente in diverse canzoni. Questa intuizione ci aiuta a scoprire risultati a lungo termine modelli evolutivi e rivela come alcune “note” genetiche essenziali siano rimaste coerenti in un’ampia gamma di specie vegetali, proprio come melodie senza tempo che risuonano attraverso diversi generi musicali”.
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