Orologio molecolare

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L'orologio molecolare è una tecnica utilizzata in evoluzione molecolare per stimare il tempo che è trascorso dalla separazione tra due specie, a partire dallo studio delle differenze esistenti nelle sequenze amminoacidiche di alcune proteine.

Tale tecnica si basa sulla ipotesi che mutazioni casuali, con le quali i geni si evolvono, si verifichino con frequenze pressoché costanti nel tempo. Considerato valido questo assunto, diventa possibile stimare il tempo trascorso dal momento in cui si è verificata la divergenza tra due specie che discendono dallo stesso antenato comune, semplicemente valutando il numero delle differenze presenti in sequenze di DNA correlate o nelle corrispettive proteine.

Cenni storici[modifica | modifica sorgente]

Il concetto di orologio molecolare è stato introdotto nel 1962 da Emile Zuckerkandl e Linus Pauling, i quali notarono che le differenze nella composizione in aminoacidi dell'emoglobina di alcune specie animali erano grossolanamente proporzionali al tempo di divergenza delle specie calcolato sui dati fossili.[1] Essi generalizzarono queste osservazioni asserendo che la frequenza dei cambiamenti evolutivi di una data proteina era approssimativamente costante nel tempo e nelle differenti specie.

Questa teoria, per quanto suggestiva ed innovativa, non si è rilevata del tutto esatta [2]. Si è visto infatti che non tutti i geni mutano con la stessa frequenza ed inoltre le diverse specie possono avere delle differenti frequenze di mutazione: in altre parole l'orologio molecolare non sempre cammina a ritmo costante. Studi successivi hanno chiarito questo concetto dimostrando che proteine diverse si evolvono a ritmo diverso: alcune di esse, come p.es. gli istoni o il collagene hanno un tasso di mutazioni estremamente basso, mentre proteine come l'emoglobina o come le immunoglobuline tendono a evolversi molto più rapidamente [3].

Un ulteriore contributo per lo sviluppo e l'applicazione dell'orologio molecolare lo ha dato il giapponese Motoo Kimura. La sua teoria neutrale dell'evoluzione, sviluppata a cavallo degli anni sessanta e settanta del XX secolo, ha determinato lo sviluppo della cosiddetta ipotesi neutralista, che ipotizza un ruolo di primo piano delle cosiddette "mutazioni neutrali" nei processi evolutivi.[4]

A partire dagli anni ottanta, lo sviluppo delle tecniche di biologia molecolare ha portato al sequenziamento di molti geni di cui erano già note le sequenze proteiche. L'idea dell'orologio molecolare è stata quindi applicata anche al DNA.

Applicazioni[modifica | modifica sorgente]

Con le opportune "calibrazioni" l'orologio molecolare si è rivelato uno strumento efficace, che ha consentito di datare alcuni passaggi chiave dell'evoluzione molecolare.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ Zuckerkandl, E. & Pauling, L.B., Molecular disease, evolution, and genetic heterogeneity in Kasha, M. and Pullman, B (editors) (a cura di), Horizons in Biochemistry, Academic Press, New York, 1962, pp. 189–225.
  2. ^ Morgan G.J., Emile Zuckerkandl, Linus Pauling, and the Molecular Evolutionary Clock, 1959–1965 in Journal of the History of Biology 31: 155–178, 1998.
  3. ^ Wilson A.C., Carlson S.S. & White T.J., Biochemical evolution in Annual Review of Biochemistry 1977; 46: 573-639.
  4. ^ Kimura, M., The Neutral Theory of Molecular Evolution, Cambridge University Press, Cambridge, 1983, ISBN 0-521-23109-4.

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

  • Richard Dawkins, Epilogo del racconto dell'Onicoforo in Il racconto dell'antenato. La grande storia dell'evoluzione, Milano, Mondadori, 2006, pp.408-415, ISBN 88-04-56000-2.

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