Nell'uomo e in molte altre specie, entrambi i geni ereditati dalla madre e dal padre influenzano lo sviluppo degli embrioni. Nell'erba epatica Marchantia polymorpha, invece, la madre ha il controllo totale, come hanno scoperto i ricercatori del laboratorio Berger della GMI. In uno studio pubblicato su eLife , i ricercatori dimostrano che la "pianta madre" ha il controllo totale e inattiva completamente i geni paterni nei suoi embrioni per garantire che si sviluppino correttamente.

Gli esseri umani hanno due serie di cromosomi, uno materno e uno paterno, ed entrambi di solito contribuiscono con tratti all'individuo, a seconda dei geni espressi:questo è ciò che ci rende "diploidi". Ma non è così per tutti gli esseri viventi:

Le alghe e i parenti dei muschi, comprese le epatiche, trascorrono la maggior parte del loro ciclo di vita con un solo set di cromosomi. L'epatica ha solo una breve fase diploide quando il materiale genetico di una cellula germinale materna e di una paterna si combinano per dare origine a un embrione, trasportato all'interno del tessuto materno. In questa breve fase come diploide, la pianta deve disporre di un meccanismo in atto per far fronte al raddoppio del suo materiale genetico.

Uno di questi meccanismi è il silenziamento di una copia di un gene, chiamato anche "imprinting genomico parentale". Con l'imprinting genomico, anche un intero cromosoma può essere permanentemente inattivato, come nel caso di uno dei due cromosomi X nelle donne. "L'imprinting genomico parentale è stato identificato solo in specie che hanno innovato i tessuti extraembrionali che convogliano i nutrienti dalla madre all'embrione, come la placenta nei mammiferi e l'endosperma nelle piante da fiore", afferma Frédéric Berger, Senior Group Leader presso il GMI—Gregor Mendel Institute di Biologia vegetale molecolare dell'Accademia austriaca delle scienze.

Un meccanismo di coping genomico guidato dai geni materni

Gli embrioni di epatica crescono anche all'interno dei tessuti materni, ma a differenza dei mammiferi, il loro sviluppo non coinvolge i tessuti extraembrionali. Con questi fattori in mente, il gruppo di ricerca Berger ha deciso di indagare sull'esistenza di meccanismi di imprinting genomico parentale a Marchantia.

"Abbiamo scoperto che Marchantia inattiva completamente i cromosomi paterni nell'embrione, anche prima della fusione del genoma paterno e materno. In questo modo, Marchantia mantiene un'aploidia funzionale anche durante il breve stadio in cui diventa diploidica", afferma il primo autore Sean Montgomery , un recente dottorato di ricerca diplomato al laboratorio Berger presso GMI. Il team ha anche scoperto che il marchio molecolare depositato sulla totalità dei cromosomi paterni viene mantenuto durante tutto lo sviluppo dell'embrione. "Quindi, lo sviluppo dell'embrione dipende esclusivamente dall'espressione dei geni materni. In un certo senso, i geni materni hanno il controllo totale. L'interruzione di questo processo porta all'espressione dei geni paterni e alla morte dell'embrione", spiega Berger.

Graffiare la superficie della diversità della natura

Il meccanismo di silenziamento descritto dal team nell'erba epatica non è di per sé nuovo. Questo silenziamento mirato è mediato dal Polycomb Repressive Complex 2 (PRC2). Tuttavia, questo preciso meccanismo non era ancora stato associato al silenziamento di interi cromosomi.

Poiché gli antenati dell'erba epatica sono considerevolmente più antichi di quelli dei mammiferi o delle piante da fiore, i risultati suggeriscono che i meccanismi di imprinting si siano evoluti molto prima di quanto attualmente noto. Inoltre, Berger e il suo team propongono che questo fenomeno si sia evoluto più volte in varie forme di vita e che molti meccanismi di imprinting rimangano da scoprire. "Con il nostro lavoro, siamo stati in grado di evidenziare un aspetto unico della biologia, una fetta dell'ampia diversità della natura", conclude Montgomery. + Esplora ulteriormente

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