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Sequenziamento ultramassivo del gene della microcefalina (MCPH1) in un reperto neandertaliano: il problema dell'introgressione di Neanderthal in Sapiens

Informazioni tesi

  Autore: Anna Maria Pierdomenico
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2008-09
  Università: Università degli Studi di Firenze
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Biologia Cellulare e Molecolare
  Relatore: David Caramelli
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 61

Al centro del dibattito sulla diffusione dell’uomo moderno c’è la questione riguardante eventuali introgressioni di geni da forme umane arcaiche, i Neandertaliani, nel pool genico di Homo sapiens. La microcefalina è stata proposta come target di selezione positiva nella linea evolutiva che porta dai primati ancestrali all’uomo. In uno studio del 2005 Evans et al. ne hanno studiato il locus G37995C, presente sul cromosoma 8, in cui una è stata riscontrata mutazione da G (allele ancestrale) a C (allele derivato). La classe di aplotipi che condivide questa caratteristica ( mutazione C) è stata definita aplogruppo D. L’allele derivato ha origine recente, ma a dispetto di ciò esso ha altissima diffusione (70%), in special modo nelle popolazione europee. Evans et al. hanno ipotizzato che l’aplogruppo D abbia avuto origine circa 1,1 milioni di anni fa in una linea afferente al genere Homo diversa da quello moderno, probabilmente il Neanderthal, e si sia poi integrata nel pool genico di Homo sapiens. La presenza dell’aplogruppo D in Neanderthal sarebbe la prima prova molecolare di introgressione tra le due forme umane e sarebbe in forte contraddizione con i risultati degli studi che suggeriscono che sapiens e neandertal non si siano mai incrociati. Per testare questa ipotesi è stato utilizzato un reperto Neandertaliano precedentemente studiato per altri loci. Da questo reperto è stato possibile ottenere sia DNA mitocondriale (Caramelli et al 2006) sia DNA nucleare (Lalueza Fox 2007). Del genoma mitocondriale sono stati sequenziati sia frammenti diagnostici delle regione ipervariabile I del DNA mitocondriale (HVR1), in cui sono state riscontrate alcune mutazioni che sono tipiche di sequenze mitocondriali neandertaliane, sia il gene della citocromo ossidasi I, che è risultato presentare una C nella posizione 6267 e una A nella posizione 6261, come precedentemente osservato nella specie neandertaliana. Per monitorare le contaminazioni, è stato inoltre amplificato, come controllo positivo, un frammento di 71 bp del promotore del gene della lattasi, che presenta un polimorfismo di sequenza C vs T nella posizione 13910 nel braccio corto del cromosoma 2; gli individui che posseggono la T sono capaci di digerire il latte mentre ,al contrario un presenza dell’allele C non lo permette. Tutte le sequenze hanno mostrato una C nella posizione -13910, testimoniando la presenza dell’allele ancestrale, come atteso per specie come i Neandertaliani che ancora non avevano avuto modo di sviluppare, da un punto di vista evolutivo, questa caratteristica. L’analisi di 76 bp del locus G37995C dell’MCPH1 ha rivelato la presenza dell’allele ancestrale. Per ogni locus sono state eseguite diverse amplificazioni, i cui prodotti sono stati clonati e sequenziati. Alcuni amplificati sono stati sequenziati tramite la metodica Roche/454 Life Science. In aggiunta, per localizzare eventuali contaminazioni, sono stati tipizzati per i loci sopra riportati frammenti sia di genoma nucleare che di genoma mitocondriale, di tutti gli operatori coinvolti nello studio. Tutte le persone che hanno toccato o lavorato col campione neandertaliano possedevano l’allele derivato sia nella posizione -13910 del promotore LTC, sia nella posizione 37995 del gene MCPH1. I risultati ottenuti tramite l’analisi dell’HVR1, dei siti 6267 e 6261 del gene della citocromo ossidasi 1 e del sito 13910 del promotore della lattasi ci permettono di fugare ogni dubbio sull’origine neandertaliana del materiale genetico analizzato. Alla luce dei dati ottenuti risulta improbabile che l’allele C sia il frutto di un’introgressione di geni neandertaliani nel genoma di sapiens, al contrario risulta più plausibile l’ipotesi che esso si sia originato per mutazione nella linea evolutiva umana.

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3 1. Introduzione “Quando si riflette al problema dell'origine delle specie, considerando i mutui rapporti d'affinità degli esseri organizzati, le loro relazioni embrionali, la loro distribuzione geografica, la successione geologica ed altri fatti analoghi, si può conchiudere che ogni specie non è stata creata indipendentemente dalle altre, ma bensì discende, come le varietà, da altre specie. Pure una simile conclusione, anche fondata, non sarebbe soddisfacente fin tanto che non ci fosse dato dimostrare come le specie innumerevoli, che abitano il globo, si siano modificate al punto di acquistare quella perfezione di struttura, quell'adattamento che eccita a buon diritto la nostra ammirazione. I naturalisti si riportano continuamente alle condizioni esterne; come il clima, il nutrimento, ecc., e da esse traggono la sola causa possibile di variazione. Come vedremo, i medesimi non hanno ragione che in un senso molto ristretto. (…) Quindi è di una importanza capitale il cercare di formarsi un concetto chiaro dei mezzi di modificazione e di adattamento impiegati dalla natura. (…) Siccome gli individui d'ogni specie che nascono sono di numero assai maggiore di quelli che possono vivere, e perciò deve rinnovarsi la lotta fra i medesimi per l'esistenza, ne segue che se qualche essere varia anche leggermente, in un modo a lui profittevole, sotto circostanze di vita complesse e spesso variabili, egli avrà maggior probabilità di durata e quindi potrà essere eletto naturalmente. Inoltre, secondo le severe leggi dell'eredità, tale varietà eletta tenderà continuamente a propagare la sua forma nuova e modificata. (…) Io sono pienamente convinto che le specie non sono immutabili; ma che tutte quelle che appartengono a ciò che chiamasi lo stesso genere, sono la posterità diretta di qualche altra specie generalmente estinta: nella stessa maniera che le varietà riconosciute di una specie qualunque discendono in linea retta da questa specie.

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Parole chiave

antropologia molecolare
dna antico
homo sapiens
introgressione
mcph1
microcefalina
neandertal
pirosequenziamento

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