Pubblicato il: 7 novembre 2019 alle 8:00 am

Nuovi dati sull’evoluzione delle piante e l’origine delle specie Ci sono oltre 500.000 specie di piante nel mondo di oggi che si sono evolute da un antenato comune. I ricercatori presentano i risultati di un progetto unico sull'evoluzione delle piante, utilizzando i dati genetici di 1.147 specie

di Teresa Terracciano.

Roma, 7 Novembre 2019 – La storia e l’evoluzione delle piante può essere fatta risalire a circa un miliardo di anni fa. Le alghe sono state i primi organismi a sfruttare l’energia solare con l’aiuto dei cloroplasti. In altre parole, sono stati i primi organismi vegetali ad eseguire la fotosintesi.

Oggi, ci sono oltre 500.000 specie vegetali, comprese le piante acquatiche e terrestri. Lo scopo del nuovo studio sulla natura era quello di svelare le basi genetiche che permettono questo sviluppo. «Alcune specie hanno cominciato ad emergere ed evolvere diverse centinaia di milioni di anni fa. Tuttavia, oggi abbiamo gli strumenti per vedere cosa è successo a quel tempo» spiega il professor Marcel Quint, fisiologo delle piante, dell’Istituto di scienze agrarie e nutrizionali della Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU).

Quint sta conducendo un progetto con il bioinformatico Professor Ivo Grosse (MLU) nell’ambito della “One Thousand Plant Transcriptomes Initiative”, una rete globale di circa 200 ricercatori. Il team ha raccolto campioni di 1.147 specie di piante terrestri e alghe per analizzare i modelli di espressione genomica di ciascun organismo (trascrittoma*). Utilizzando questi dati, i ricercatori hanno ricostruito lo sviluppo evolutivo delle piante e l’emergere di singole specie. L’attenzione si è concentrata su specie vegetali che, ad oggi, non sono ancora state studiate a questo livello, tra cui numerose alghe, muschi e anche piante da fiori.

Foto di Nature

«Si è trattato di un progetto molto particolare perché non abbiamo analizzato solo singole componenti, ma anche trascrizioni complete di oltre mille piante, fornendo una base molto più ampia per le nostre scoperte» spiega Ivo Grosse. Il progetto condotto dagli scienziati della MLU ha esaminato lo sviluppo e l’espansione di grandi famiglie di geni nelle piante. «Alcune di queste famiglie genetiche si sono duplicate nel corso di milioni di anni. Questo processo potrebbe essere stato un catalizzatore per l’evoluzione delle piante: avere molto più materiale genetico potrebbe mostrare caratteristiche completamente nuove» afferma Marcel Quint. Uno degli obiettivi principali del progetto era quello di identificare una potenziale connessione tra le duplicazioni genetiche e le innovazioni chiave nel regno vegetale, come lo sviluppo di fiori e semi. Quint e Grosse hanno condotto le loro ricerche in collaborazione con scienziati delle università di Marburg, Jena e Colonia e dell’Istituto Max Planck per la biologia evolutiva di Plön. La maggior parte delle analisi è stata condotta da Martin Porsch, dottorando nel laboratorio di Ivo Grosse.

I dati completi per creare un nuovo albero evolutivo per le piante dimostra che una delle precedenti ipotesi sull’evoluzione delle piante era imprecisa: «Eravamo soliti pensare che la maggiore espansione genetica si fosse verificata durante il passaggio alle piante in fiore. Dopo tutto, questo gruppo contiene oggi la maggior parte delle specie vegetali esistenti» dice Martin Porsch.

Tuttavia, i nuovi dati rivelano che le basi genetiche per questa espansione della biodiversità sono state poste molto prima. Il passaggio dalle piante acquatiche a quelle terrestri è stato il punto di partenza per tutti gli ulteriori sviluppi genetici. Questo sviluppo è stata la sfida più grande per le piante, che hanno avuto bisogno di molte innovazioni genetiche.

«Abbiamo trovato un grande aumento della diversità genetica al momento di questa transizione, raggiunto un terreno stabile. Da quel momento in poi, quasi tutto il materiale genetico era disponibile per guidare il progresso evolutivo e generare la biodiversità che vediamo oggi» conclude Ivo Grosse.

Secondo i ricercatori, la grande espansione delle piante da fiore è iniziata solo molti milioni di anni dopo perché, tra l’altro, per lungo tempo non ci sono state condizioni ambientali adeguate. Inoltre, poiché l’evoluzione non è un processo pianificato, alcune potenzialità genetiche si sono manifestate solo molto più tardi, o per niente.

*indica l’espressione dei geni negli RNA messaggeri (mRNA) di un intero organismo o di un particolare organo, tessuto o cellula a un dato stadio dello sviluppo dell’organismo o sotto particolari condizioni ambientali [Treccani].

Fonte per approfondimenti: One Thousand Plant Transcriptomes Initiative. One Thousand Plant Transcriptomes and Phylogenomics of Green Plants. Nature, 2019 DOI: 10.1038/s41586-019-1693-2

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