Provate a guardare la foto di un feto umano e quella di un feto di pecora a poche settimane dal termine della gestazione: sicuramente sarete in grado di dire chi sarà un bambino e chi un agnello. Ma se guardate la fotografia degli stessi mammiferi a uno stadio più precoce dello sviluppo embrionale, allora vi accorgerete che non è così semplice distinguerli. Questa straordinaria somiglianza che animali di specie diverse mostrano durante lo sviluppo embrionale fu notata già due secoli fa, portando ad ipotizzare che lo sviluppo dell’individuo ripercorre nelle diverse fasi embrionali la storia evolutiva di quella specie. Questa teoria fu in seguito accantonata, ma è da sempre rimasta un ambito di grande interesse per gli studiosi della biologia evolutiva dello sviluppo (detta anche Evo-Devo, Evolutionary Developmental Biology). Due articoli apparsi recentemente sulle pagine di Nature hanno riportato sotto le luci della ribalta questa teoria, ma in una luce completamente nuova, dimostrando per la prima volta che, a livello di espressione genica, esiste di fatto un parallelismo tra sviluppo individuale e filogenesi.

 

Ricercatori tedeschi del Max Planck Institute of Molecular Genetics di Dresda e del Max Planck Institute for Evolutionary Biology di Plön hanno studiato separatamente come viene modulata l’espressione genica durante lo sviluppo embrionale. Studiando due modelli animali comunemente usati in laboratorio, il moscerino della frutta (Drosophila melanogaster) e il pesce zebra (Danio rerio), gli scienziati hanno dimostrato che esiste una spiegazione molecolare del cosiddetto stadio filotipico. Con questo termine viene indicato lo stadio – più o meno a metà dello sviluppo embrionale – in corrispondenza del quale non solo gli embrioni di specie diverse si assomigliano, ma tutti acquisiscono la morfologia tipica del philum cui appartengono. Al contrario, prima e dopo questo stadio predominano le differenze specifiche di ogni specie. Questo fenomeno viene spesso descritto con un modello a clessidra, per l’andamento tipico che lo caratterizza.

 

I ricercatori impegnati nello studio sono riusciti a mostrare che lo stadio filotipico si accompagna non solo ad una somiglianza morfologica tra gli embrioni, ma anche ad un parallelismo molecolare in termini di geni espressi. In particolare, gli scienziati del Max Planck Institute for Evolutionary Biology di Plön sono riusciti a dimostrare che i geni più antichi dal punto di vista filogenetico sono proprio quelli che vengono attivati durante lo stadio filotipico. Al contrario, i geni espressi nell’embrione prima e dopo questo stadio sembrano essere geni evolutisi in tempi più recenti e tipici di quella specie. Non solo. Un altro dato di notevole interesse è che gli individui più giovani ed in età fertile sembrano esprimere set di geni con un passato evolutivo più recente. Al contrario, con l’età vengono via via espressi geni con più filogeneticamente più antichi.

 

Questi studi sembrano quindi indirizzare verso la distinzione in due tipi principali di trascrittomi (così viene definito l’insieme di geni espressi in un dato momento): uno caratterizzato da geni più antichi, specifico della fase filotipica, e un secondo caratterizzato da geni più recenti, espressi durante le altre fasi di sviluppo e responsabili delle differenze morfologiche osservate durante lo sviluppo dell’individuo.