La gente dice "Quando i maiali volano" per descrivere l'impossibile. Ma anche se la maggior parte dei mammiferi sono terrestri, la capacità di planare o di volare si è evoluta più e più volte durante l’evoluzione dei mammiferi, in specie che vanno dai pipistrelli agli scoiattoli volanti. Come è successo?

In uno studio pubblicato sulla rivista Nature questa settimana, un team di ricercatori guidato dall'Università di Princeton e dal Baylor College of Medicine spiega le basi genomiche e di sviluppo del patagium, la sottile membrana cutanea che consente ad alcune specie di mammiferi di librarsi nell'aria.

"Non capiamo bene come i nuovi tratti e gli adattamenti abbiano origine da una prospettiva molecolare e genetica. Volevamo indagare come nasce una novità evolutiva", ha detto l'autore co-corrispondente Dr. Ricardo Mallarino, assistente professore di biologia molecolare a Princeton. /P>

Per comprendere meglio l'evoluzione del patagium, il team si è concentrato sui marsupiali. Questo perché la capacità di planare si è sviluppata ripetutamente, utilizzando cambiamenti anatomici simili, in marsupiali strettamente imparentati come il petauro dello zucchero, un minuscolo marsupiale abbastanza piccolo da stare in tasca e popolare come animale domestico esotico.

Il team di Baylor ha condotto il sequenziamento del genoma di 15 specie di marsupiali, determinando le sequenze di DNA sia nelle specie che planano che nei loro parenti che non planano. Il confronto di queste sequenze ha rivelato un'evoluzione accelerata vicino a un gene chiamato Emx2.

"La cosa interessante è che la sequenza del gene stesso non sembra essere il luogo in cui si verificano i cambiamenti più rilevanti. Invece, i cambiamenti chiave sono in brevi sequenze di DNA, chiamate "potenziatori", che si trovano nelle vicinanze del genoma. /P>

"Sono questi potenziatori mutevoli che alterano come e dove nel corpo Emx2 è attivo e che guidano l'evoluzione del volo a vela", ha detto l'autore co-corrispondente Dr. Erez Lieberman Aiden, professore di genetica molecolare e umana e direttore del Center for Genome Architettura al Baylor.

"Comprendere i cambiamenti sottostanti che avvengono a livello genomico per dare origine a questi tratti convergenti è importante perché può dirci se l'evoluzione sta prendendo di mira il percorso di minor resistenza. Si può avere lo stesso risultato ma percorsi diversi per arrivarci", ha detto co-primo autore Jorge Moreno, uno studente laureato nel laboratorio di Mallarino.

Successivamente, i ricercatori hanno voluto testare queste idee. Per fare ciò, hanno utilizzato una delle caratteristiche più singolari dei marsupiali:il loro marsupio. "I cuccioli marsupiali nascono in una fase di sviluppo molto precedente rispetto ai mammiferi tipici", ha affermato la co-autrice Dr. Olga Dudchenko, assistente professore di genetica molecolare e umana alla Baylor e ricercatrice presso il Centro di fisica biologica teorica della Rice University.

"Invece di continuare lo sviluppo nel grembo della madre, si insinuano nel marsupio e rimangono lì finché non sono pronti ad affrontare il mondo in modo indipendente. Il fatto che siano proprio lì nel marsupio rende molto più facile studiare come i singoli geni, come Emx2, influenzano lo sviluppo del marsupiale."

I ricercatori hanno dimostrato che Emx2 dà origine al marsupiale patagium utilizzando un programma genetico che probabilmente esiste in tutti i mammiferi. Ad esempio, Emx2 è attivo nella pelle sui lati sia dei topi che dei petauri dello zucchero, ma nei petauri dello zucchero è espresso per molto più tempo.

Come osserva Dudchenko, anch'egli del Center for Genome Architecture di Baylor, "Modificando questi potenziatori critici di Emx2, una specie dopo l'altra ha attinto a questo programma universale per sviluppare la capacità di planare."

Notizie incoraggianti per i maiali che sperano di raggiungere il cielo.

Ulteriori informazioni: Ricardo Mallarino, Emx2 è alla base dello sviluppo e dell'evoluzione delle membrane di scorrimento marsupiali, Natura (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07305-3. www.nature.com/articles/s41586-024-07305-3

Darío G. Lupiáñez, I genomi dei marsupiali rivelano come si è evoluta una membrana cutanea adatta allo scivolamento, Natura (2024). DOI:10.1038/d41586-024-01021-8, doi.org/10.1038/d41586-024-01021-8

Informazioni sul giornale: Natura

Fornito dal Baylor College of Medicine