Sequenziando il genoma delle alghe si ricompone il puzzle evolutivo

Alcuni scienziati finanziati dall’Unione europea hanno sequenziato e analizzato il genoma di una particolare specie di alga bruna, chiamata Ectocarpus siliculosus. I risultati, pubblicati nella rivista Nature, gettano nuova luce sull’evoluzione degli organismi pluricellulari e rivelano come le alghe si siano adattate a vivere nelle difficili condizioni che caratterizzano l’ambiente caratterizzato dalle variazioni delle maree.

L’Unione europea ha finanziato lo studio attraverso il progetto MARINE GENOMICS (“Implementation of high-throughput genomic approaches to investigate the functioning of marine ecosystems and the biology of marine organisms”) che aveva, a sua volta, ricevuto fondi per 10 milioni di euro in riferimento all’area tematica “Sviluppo sostenibile, cambiamento globale ed ecosistemi” del Sesto programma quadro (6° PQ).

L’interesse degli scienziati per le alghe brune nasce da svariate motivazioni. In primo luogo, questa particolari alghe rappresentano uno dei soli cinque gruppi di organismi (gli altri sono animali, piante, funghi e alghe rosse) che presentano forme di vita pluricellulari complesse. In secondo luogo, l’insolito metabolismo di queste alghe consente loro di produrre molecole di notevole interesse per diversi settori industriali. Per esempio, i polisaccaridi delle alghe brune trovano impiego nell’industria farmaceutica, alimentare e tessile. Una recente ricerca ha poi rilevato che una delle molecole prodotte da questa specie ha la proprietà di stimolare i sistemi di difesa naturali delle piante da coltivazione.

La specie E. siliculosus, che può raggiungere un’altezza di 20 cm, appartiene alla stessa famiglia della laminaria e cresce sugli scogli delle regioni caratterizzate da un clima mite. Il suo genoma è costituito da 214 milioni di coppie di base e contiene più di 16.000 geni.

Gli scienziati ritengono che animali, piante, funghi, alghe rosse e alghe brune abbiano sviluppato la propria peculiarità pluricellulare in modo del tutto indipendente. Inoltre, l’analisi del genoma delle alghe brune ha evidenziato come la stessa, per sviluppare la sua pluricellularità metta in atto una serie di “trucchi” a livello molecolare assimilabili a quelli utilizzati da piante e animali.

“Nell’alga bruna abbiamo rilevato numerosi geni legati ai cosiddetti fattori di chinasi, trasporto e trascrizione”, ha commentato Klaus Valentin dell’Istituto Alfred Wegener (Germania), uno degli autori dell’articolo. “Questo tipo di geni si trova solitamente nelle piante che vivono sulla terra ferma e abbiamo il sospetto che rivestano un ruolo importante anche per quanto concerne l’origine degli organismi pluricellulari”.

Gli scienziati intendono inoltre analizzare in che modo i geni della E. siliculosus aiutino la specie a resistere nelle difficili condizioni che caratterizzano l’ambiente costiero. “Le acque poco profonde delle regioni intertidali costituiscono un ambiente favorevole per gli organismi marini, stanziali e fotosintetici perché forniscono sia un valido substrato che l’accesso alla luce”, scrivono i ricercatori. “Tuttavia il bagnasciuga è un ambiente ostile perché richiede la capacità di adattarsi alle variazioni imputabili alle maree per quanto concerne intensità luminosa, temperatura, salinità e moto ondoso”.

Secondo il team che ha effettuato la ricerca “Molte delle caratteristiche del genoma dell’Ectocarpus indicano che quest’alga ha sviluppato meccanismi efficaci che le consentono di sopravvivere in questo ambiente”.

Per esempio, l’alga sembra avere un complesso sistema di fotosintesi che le permette di adattarsi a variazioni di luminosità di notevole portata dovute alla bassa e all’alta marea. Inoltre, stimola la produzione di composti che proteggono dalle radiazioni ultraviolette ed enzimi che promuovono la resistenza allo stress dell’habitat costiero.

“L’avvento del cambiamento climatico ci ha portati ad interessarci alle modalità con cui le alghe brune si sono adattate alla luce UV e all’aumento delle temperature”, ha commentato il dott. Valentin. “Inoltre, dal punto di vista evolutivo l’alga bruna è più antica delle piante terrestri e ha proprietà metaboliche multiple che però non sono ancora state oggetto di studi approfonditi. Una migliore comprensione delle proprietà insite in questi geni potrebbe costituire la base per la messa a punto di prodotti e tecnologie innovativi.

Per maggiori informazioni, visitare:

Nature:
http://www.nature.com/nature

Station Biologique de Roscoff:
http://www.sb-roscoff.fr/

Alfred Wegener Institut:
http://www.awi.de

Progetto MARINE GENOMICS:
http://www.marine-genomics-europe.org/index2.php?rub=c