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    Lo scambio di geni tra virus e ospiti accelera l’evoluzione

    Lo studio del trasferimento genico orizzontale potrebbe aprire le porte a nuovi approcci per comprendere i processi di infezione di questi e altri virus e portare allo sviluppo di nuovi farmaci.

    di MIT Technology Review Italia 08-01-22

    Quando si parla di genetica, il pensiero vola comunemente al rapporto tra genitori e figli, alla natura ereditaria del DNA e dei geni che codificano le istruzioni necessarie a produrre i mattoncini fondamentali del nostro corpo, le proteine. Qualcuno può ricordare il contributo del monaco agostiniano Gregor Mendel, ma pochi sanno che questa tipologia di trasferimento genico, dal genitore alla prole, prende il nome di ‘verticale’ e che esiste un trasferimento genico ‘orizzontale’.

    Il trasferimento genico orizzontale è un processo di scambio di materiale genetico tra organismi che non condividono un rapporto di discendenza, ovvero non sono genitori e figli. Scoperto per caso nel 1928 dal batteriologo britannico Fred Griffith , venne studiato a fondo negli anni ’40 da Oswald Awery, del Rockefeller Institute for Medical Research. 

    Condotti principalmente sui batteri e i loro virus, gli studi su questo processo hanno dimostrato che svolge un ruolo importante nel movimento dei geni tra le specie batteriche e si sono dimostrati rivelatori nella ricerca di spiegazioni sul funzionamento del CRISPR, lo straordinario strumento di editing genetico scoperto tra i batteri. . 

    Ora, un nuovo studio condotto presso la University of British Columbia e pubblicato su Nature Microbiology, esamina le interazioni tra virus ed organismi eucarioti, ovvero caratterizzati da cellule dotate di un nucleo ben definito che racchiuso in una membrana contiene la maggior parte del loro materiale genetico. Sono eucarioti gli animali, le piante, i funghi, i protisti e la maggior parte delle alghe.

    Dalla prima analisi completa del trasferimento genico orizzontale tra virus ed organismi ospiti emerge l’effettiva esistenza di uno scambio reciproco di materiale genetico. I virus acquisiscono dall’ospite geni utili ad affinare le proprie capacità infettive, ma anche gli organismi infettati sembrano trovare nei virus geni di varia utilità.

    “Sapevamo da singoli esempi che i geni virali hanno avuto un ruolo nell’evoluzione degli eucarioti. Anche gli esseri umani presentano esempi di geni virali, importanti per il nostro sviluppo e la funzione cerebrale”, ha affermato l’autore principale dello studio, il dottor Nicholas Irwin, dell’Università di Oxford, già dottorato della University of British Columbia. “Volevamo approfondire l’impatto del trasferimento genico orizzontale in virus ed eucarioti lungo tutto l’albero della vita”.

    Per affrontare questo problema, gli autori hanno esaminato il trasferimento genico virale-eucariotico nei genomi di centinaia di specie eucariotiche e migliaia di virus. Hanno così non solo identificato numerosi geni che rivelano tracce di un simile trasferimento, ma anche che questa trasmissione avviene almeno il doppio da eucarioti a virus piuttosto che nella direzione inversa.

    Sarebbero soprattutto i virus che infettano gli eucarioti monocellulari ad acquisire il maggior quantitativo di geni dai propri ospiti e l’analisi delle funzioni dei geni acquisiti permette di prevedere come il virus influenzerà l’ospite durante l’infezione. Dal canto loro, gli organismi eucarioti potranno anche carpire dai virus un numero più limitato di geni, ma questi geni così accuratamente selezionati sembrano avere avuto un impatto importante sulla loro evoluzione biologica.

    “Molti di questi geni di origine virale sembrano aver ripetutamente influenzato la struttura e la forma di diversi organismi, dalle pareti cellulari delle alghe ai tessuti degli animali”, spiega il dott. Irwin. “Questo dato suggerisce che le interazioni ospite-virus potrebbero aver giocato un ruolo importante nell’evoluzione della ricca diversità della vita che vediamo oggi”.

    Il trasferimento genico orizzontale consente ai geni di passare da una specie all’altra, inclusi i virus e i loro ospiti. Se un gene si dimostra utile, può diffondersi nella popolazione e diventare una caratteristica di quella specie. Il meccanismo può portare a un rapido emergere di nuove abilità, in contrasto con i cambiamenti più incrementali che derivano da mutazioni più piccole.

    Sebbene virus come Zika e coronavirus non sembrino partecipare a questi trasferimenti genici, spesso utilizzano meccanismi complessi per manipolare la genetica dei loro ospiti. Lo studio del trasferimento genico orizzontale potrebbe aprire le porte a nuovi approcci per comprendere i processi di infezione di questi e altri virus e portare allo sviluppo di nuovi farmaci.

    “Gli ultimi due anni hanno chiaramente dimostrato il potenziale distruttivo dei virus, ma pensiamo che questo lavoro serva da interessante promemoria del fatto che i virus hanno anche contribuito all’evoluzione della vita sulla Terra“, ha affermato il dott. Irwin.

    (lo)

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