Mammiferi, nuova mappa genetica riscrive il nostro albero genealogico

RIVERSIDE, California – Un team di ricerca internazionale ha scoperto per la prima volta una vasta e robusta matrice di DNA rappresentativa per tutte le famiglie di mammiferi. La matrice – frutto di circa cinque anni di scrupolosa ricerca – rappresenta il 99% delle famiglie di mammiferi e copre non solo la storia più antica della diversificazione ma anche le più profonde divergenze tra i mammiferi oggi viventi. In particolare sono stati individuati due momenti cruciali nella storia dell’evoluzione della classe a cui appartiene anche l’uomo, una durante l’esplosione del Cretaceo e l’altra dopo l’estinzione dei dinosauri.

“E’ la prima volta che si raccolgono simili dati riguardanti i mammiferi”, sostiene Mark Springer, professore di biologia alla UC Riverside, che ha coordinato la ricerca insieme a William Murphy, professore associato di genetica alla Texas A&M. “Finora, nessuno era riuscito ad assemblare una matrice come questa, basata su sequenze di DNA di geni differenti, per verificare come le diverse famiglie di mammiferi sono correlate l’una all’altra. Questi dati con le conseguenti sequenze che abbiamo generato, forniscono una base attendibile, un valido trampolino di lancio per i biologi in questo campo. Possiamo adesso far progredire gli studi dalla filogenesi che accomuna tutte le famiglie di mammiferi alle filogenesi specifiche per generi e specie.”

La filogenesi è la storia delle discendenze degli organismi e di come essi cambiano nel tempo. Un enorme albero genealogico, l’Albero della Vita, rappresenta la filogenesi degli organismi e le relazioni genealogiche di tutti gli esseri viventi. Le differenze tra gli animali moderni, infatti, hanno a che fare anche con il tempo che è trascorso da quando le strade tra due diverse specie si sono separate attraverso gli adattamenti all’ambiente naturale.

Gli organismi, come molti testi introduttivi alla biologia mostrano, sono biologicamente classificati secondo un sistema gerarchico caratterizzato da sette principali livelli tassonomici: regno, phylum, classe, ordine, famiglia, genere, specie. Ad esempio, gli uomini sono conosciuti come Homo sapiens. Il loro genere è Homo, la famiglia è Hominidae, l’ordine è quello dei Primati, la classe Mammiferi, il Phyulum è Cordata (cioè animali con la spina dorsale) e il Regno è ovviamente Animalia.

Per datare le divergenze tra le filogenesi delle famiglie di mammiferi, Springer e i suoi colleghi hanno sfruttato un orologio molecolare ‘rilassato’. ‘Questa variante dell’orologio molecolare permette di usare frequenze multiple dell’evoluzione piuttosto che una sola frequenza che governa tutti i rami dell’Albero della Vita. Il gruppo di ricerca ha anche stimato l’età di numerosi fossili di mammiferi per calibrare l’albero.

“Abbiamo bisogno di tarare l’analisi, per esempio sappiamo che gli elefanti e i loro più vicini parenti sono separati da più di 55 milioni di anni – la fine del Paleocene -“, sostiene Springer. “Siamo riusciti a mettere insieme una combinazione di fossili appartenenti a differenti parti dell’albero dei mammiferi e l’abbiamo usata in concomitanza con informazioni molecolari per creare un albero più robusto”.

I risultati di questo studio sono stati pubblicati il 22 Settembre 2011 su Science Express.

Springer ha spiegato che il team cercava spunti per la storia della diversificazione dei mammiferi e ha usato un algoritmo per determinare se la frequenza di diversificazione è stata costante nel tempo o se ci siano stati momenti di accelerazione o rallentamento. I ricercatori hanno rintracciato un incremento nella diversificazione 80-82 milioni di anni fa – periodo che corrisponde alla fine della Rivoluzione del Cretaceo – quando numerosi ordini si divisero.

“Ciò avvenne quando le piante fiorite si diversificarono, creando opportunità per la diversificazione dei piccoli mammiferi,” afferma Springer.

Springer e i suoi colleghi hanno individuato un altro momento decisivo nella storia della diversificazione dei mammiferi, alla fine del Cretaceo – 65,5 milioni di anni fa, quando i dinosauri, altri vertebrati terresti di grosse dimensioni e molti organismi marini si estinsero, liberando un enorme spazio ecologico.

“Tali vuoti ecologici possono riempirsi velocemente”, spiega Springer. “Abbiamo visto che, sebbene differenti ordini come i primati e i roditori si separarono l’uno dall’altro durante il Cretaceo, gli ordini non si diversificarono nelle loro moderne versioni prima della fine del Cretaceo, 65,5 milioni di anni fa. Il vuoto sembra aver facilitato la genesi di differenti ordini di parecchi mammiferi nelle zone di adattamento che occupano oggi. Dopo il Cretaceo, assistiamo a un incremento nella diversificazione, con alcune discendenze che diventano più grandi e specializzate”.

I ricercatori sottolineano che il loro albero del tempo è un ‘work in progress’. Nei prossimi due anni si aspettano di costruire una supermatrice, basata su sequenze di geni che includano la maggior parte delle specie viventi di mammiferi. Il lavoro attuale copre 164 specie.

“La nostra filogenesi, supportata da un considerevole numero di geni, prepara il terreno per i nostri prossimi studi per stabilire come le varie specie siano correlate tra loro”, afferma Springer.

“Ci aiuterà a capire quando queste specie si divisero. Inoltre ci permetterà di verificare l’incremento o il decremento delle frequenze di diversificazione in relazione agli importanti eventi della storia della Terra – come la diversificazione delle piante fiorite e i cambiamenti climatici.”, conclude. I ricercatori ricorrono continuamente alle filogenesi in svariati campi come l’ecologia, la fisiologia e la nuova filogenesi per le famiglie di mammiferi fornirà un supporto più valido e scrupoloso per questi studi.