Conservation and diversity of non-tandemly distributed rDNAs in the AM fungi revealed by interspecific comparison using an improved R. clarus genome assembly
Questo studio utilizza un assemblaggio genomico migliorato di *Rhizophagus clarus* per rivelare che i funghi micorrizici arbuscolari mantengono copie di rDNA distribuite in modo non tandem con modelli evolutivi eterogenei, in cui la maggior parte delle regioni è più conservata all'interno della specie rispetto che tra le specie, sfidando l'uniformità dell'evoluzione concertata e sottolineando i limiti nell'uso dei marcatori rDNA per l'identificazione delle specie.
Articolo originale sotto licenza CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Questa è una spiegazione generata dall'IA di un preprint non sottoposto a revisione paritaria. Non è un consiglio medico. Non prendere decisioni sulla salute basandoti su questo contenuto. Leggi il disclaimer completo
Immaginate la biblioteca all'interno di ogni cellula vivente. Nel profondo degli scaffali del DNA, c'è una sezione speciale dedicata alle istruzioni per costruire le piccole macchine della cellula, chiamate ribosomi. Queste macchine sono le fabbriche che costruiscono le proteine, i cavalli di battaglia della vita. Per assicurarsi che queste fabbriche siano costruite correttamente, la cellula conserva copie multiple del manuale di istruzioni, noto come DNA ribosomiale (rDNA). Nella maggior parte degli esseri viventi, queste copie sono come una pila di fotocopie identiche incollate insieme in un unico punto specifico: un modello pulito e ripetitivo chiamato "array tandem". Poiché sono così simili, gli scienziati hanno a lungo utilizzato questi manuali come una carta d'identità universale per distinguere le diverse specie di funghi, piante e animali. Se le carte d'identità corrispondono, gli organismi sono solitamente considerati della stessa specie.
Ma cosa succede se la biblioteca non tiene i suoi libri in una pila ordinata? Cosa succederebbe se le copie fossero sparse in tutto l'edificio, nascoste in stanze diverse, e alcune di esse avessero pagine leggermente diverse? Questo è il mistero che circonda un gruppo di funghi chiamati funghi arbuscolari micorrizici (AM). Questi sono partner antichi e invisibili che abbracciano le radici della maggior parte delle piante sulla Terra, aiutandole a mangiare e bere. Per molto tempo, gli scienziati hanno pensato che questi funghi potessero rompere le regole della biblioteca, ma le prove erano sfumate. La grande domanda era: se i loro manuali di istruzioni sono sparsi e disordinati, mantengono comunque le copie identiche tra loro? E se non sono identiche, possiamo ancora fidarci di loro per dirci chi è chi?
In questo studio, un team di ricercatori ha deciso di dare un'occhiata cristallina alla biblioteca di un particolare fungo AM chiamato Rhizophagus clarus. Hanno utilizzato una nuova telecamera super potente (sequenziamento a lettura lunga) per scattare una foto dell'intero genoma, creando una mappa altamente dettagliata. Hanno poi confrontato questa mappa con la mappa già nota di un suo stretto parente, Rhizophagus irregularis.
I ricercatori hanno scoperto che la "biblioteca" di R. clarus è effettivamente disordinata, proprio come quella del suo parente. Invece di una pila ordinata di copie in un unico punto, i manuali di rDNA sono sparsi su diversi cromosomi, come libri nascosti in varie stanze di una villa. Ci sono solo poche copie (circa 11) e non sono allineate una accanto all'altra. Nonostante questa disposizione sparsa, il team ha scoperto qualcosa di sorprendente: le copie all'interno di un singolo fungo sono ancora per lo più identiche tra loro. È come se, anche se i libri si trovassero in stanze diverse, qualcuno corresse costantemente a controllare che il testo su ogni pagina corrisponda perfettamente. Ciò suggerisce che il fungo abbia un modo segreto di mantenere le sue copie uniformi senza bisogno di averle impilate insieme.
Tuttavia, la storia si fa un po' più complicata quando si guardano capitoli specifici del manuale. Mentre il testo principale (la regione 18S) è quasi perfettamente identico all'interno di una specie, una sezione specifica chiamata "regione D4" (parte del gene 26S) è piena di variazioni. Ancora più strano, alcune di queste variazioni sono condivise tra R. clarus e R. irregularis. È come scoprire che due diverse famiglie hanno lo stesso errore di battitura unico nelle loro ricette di famiglia. Queste variazioni non sono errori casuali; sembrano cambiare la forma fisica della macchina finale (il ribosoma), potenzialmente conferendo al fungo diverse abilità o sensibilità.
L'articolo suggerisce che il processo di "correzione delle bozze" in questi funghi non funziona allo stesso modo su ogni parte del manuale. Alcune parti sono mantenute rigorosamente identiche all'interno di una specie, mentre altre sono lasciate variare, e alcune variazioni sono persino condivise tra le specie. Ciò significa che la vecchia idea secondo cui tutti i copi di rDNA sono sempre perfettamente identici è troppo semplice.
Perché questo è importante? Perché gli scienziati usano spesso questi manuali di rDNA come un codice a barre per identificare i funghi in natura. Se i manuali hanno versioni diverse all'interno dello stesso organismo, o se specie diverse condividono lo stesso "errore di battitura", potremmo identificare erroneamente chi è chi. Lo studio avverte che affidarsi solo a questi codici a barre genetici potrebbe essere come cercare di identificare una persona guardando solo una singola, potenzialmente difettosa frase dal suo diario. I ricercatori concludono che, sebbene questi funghi abbiano un modo unico e sparso di organizzare il loro DNA, riescono comunque a mantenere coerenti le loro istruzioni più importanti, ma con abbastanza varietà da rendere la loro storia evolutiva molto più complessa di quanto pensassimo.
Sommerso dagli articoli nel tuo campo?
Ricevi digest giornalieri degli articoli più recenti corrispondenti alle tue parole chiave di ricerca — con riassunti tecnici, nella tua lingua.