L'RNA ribosomiale: orologio evolutivo

Alcuni geni e alcune proteine possono servire come orologi evolutivi , ossia come misura dei cambiamenti che sono avvenuti nel corso dell'evoluzione. Grazie a molte delle loro caratteristiche, gli RNA ribosomali (rRNA) si sono rilevati eccellenti orologi evolutivi. Si tratta infatti di molecole relativamente grandi, dotate della medesima funzione, presenti in tutti gli organismi e caratterizzati dalla presenza di diverse regioni nucleotidiche ben conservate in tutte le cellule. Esistono tre molecole di RNA ribosomale che nei procarioti hanno le dimensioni di 5S, 16S e 23S. L'RNA 16S è stato molto utilizzato per lo studio della filogenesi dei procarioti, mentre negli eucarioti la molecola sequenziata è l'rRNA 18S, che rappresenta in queste cellule il corrispondente funzionale del 16S. I metodi per ottenere sequenze degli RNA ribosomali e costruire gli alberi filogenetici sono ormai di routine, e questo grazie all'analisi combinate di biologia molecolare e calcolo computerizzato. Il procedimento incomincia con l'impiego della reazione di polimerizzazione a catena (PCR), su di un microrganismo in coltura pura, per amplificare i geni del DNA genomico che codificano l'RNA ribosomale 16S. Successivamente, i prodotti della PCR sono sequenziati con il metodo di Sanger, che consente di generare frammenti di DNA che terminano in corrispondenza di ognuna delle quattro basi e precedentemente marcati con isotopi radioattivi. Una volta eseguito il sequenziamento, i dati sono pronti per essere analizzati al computer. Per il sequenziamento comparativo dell'RNA ribosomale sono disponibili diversi algoritmi per l'analisi della sequenza e per la formazione degli alberi filogenetici. Un algoritmo ampiamente utilizzato è la distanza. Usando questo metodo, le sequenze sono dapprima allineate e poi, è calcolata una distanza evolutiva (ED). Una volta fatto questo, l'ED è modificata in base a un fattore di correzione che tiene conto della possibilità che molteplici cambiamenti possono essere avvenuti ad ogni sito. Infine sono costruiti gli alberi filogenetici in cui la distanza evolutiva che separa due organismi è direttamente proporzionale alla lunghezza totale dei rami che li separano.