Vol. 2° -  XIX.4.

Evoluzione nelle sequenze del DNA mitocondriale

Negli animali l’mtDNA, o DNA mitocondriale, č composto da circa 15.000 coppie di basi e codifica per 2 rRNA, 22-23 tRNA e 10-12 proteine. Numerosi studi recenti hanno esaminato le variazioni di sequenza a carico del DNA mitocondriale, rivelando che l’evoluzione dell’mtDNA č diversa da quella che si osserva di solito per il DNA nucleare.

Ad esempio, le sequenze nucleotidiche dell’mtDNA animale evolvono con un tasso piů elevato rispetto alle sequenze codificanti dei geni nucleari. Infatti l’mtDNA dei mammiferi va incontro a cambiamenti evolutivi con una velocitŕ da 5 a 10 volte maggiore rispetto a quella tipicamente osservata nel DNA nucleare. L’alto tasso evolutivo osservato nell’mtDNA animale, negli eucarioti non č tuttavia universale. Inoltre, per ragioni sconosciute, nelle piante l’mtDNA sembra evolversi a un tasso anche piů lento del DNA nucleare.

Non sono completamente chiare le ragioni per cui l’mtDNA animale vada incontro a rapido cambiamento evolutivo, che potrebbe verificarsi in quanto mancano i meccanismi di riparazione del DNA, o perché la DNA polimerasi implicata nella replicazione dell’mtDNA č piů soggetta a errori.

Un’altra spiegazione possibile per il tasso evolutivo piů elevato a carico dell’mtDNA animale consisterebbe nel fatto che la pressione selettiva, la quale normalmente elimina molte mutazioni dai geni nucleari, non č cosě intensa nei mitocondri. In altri termini, cambiamenti nelle proteine, nei tRNA e negli rRNA codificati dalle sequenze dell’mtDNA, potrebbero influire meno negativamente sulla fitness dell’individuo che non cambiamenti simili nelle proteine, nei tRNA e negli rRNA codificati dai geni nucleari.

Qualunque sia la causa dell’evoluzione accelerata dell’mtDNA, per il fatto di cambiare rapidamente rende queste sequenze un mezzo ideale per stabilire le relazioni evolutive esistenti tra gruppi di individui strettamente imparentati. Ad esempio, l’analisi delle sequenze di mtDNA č stata usata per tracciare le relazioni tra uomo, scimpanzé, gorilla, orangutan e gibbone, un gruppo le cui precise relazioni evolutive sono controverse.

Il DNA mitocondriale differisce dal DNA nucleare anche perché tutto l’mtDNA viene ereditato in modo clonale dalla madre. I mitocondri sono localizzati nel citoplasma e in pratica solo la cellula uovo contribuisce al citoplasma dello zigote.

Di conseguenza, l’mtDNA non va incontro a meiosi e tutta la progenie dovrebbe essere identica al genotipo materno per quanto riguarda le sequenze di mtDNA. Si puň dire che i discendenti sono dei cloni per quanto concerne i geni dell’mtDNA.

Questo tipo di ereditŕ permette di tracciare delle discendenze matriarcali (discendenti da una singola femmina) e in alcune popolazioni fornisce un mezzo per esaminare la struttura familiare.