Tassonomia molecolare

Se apriamo la finestra della nostra stanza e ci guardiamo intorno, ci troveremo circondati da moltissimi organismi viventi diversi tra loro. Nel corso dei decenni, i biologi hanno sviluppato diversi approcci per classificarli e oggi la tassonomia molecolare è l’approccio più utilizzato.

Su cosa si basa la tassonomia molecolare?

Uno dei presupposti della tassonomia molecolare è che ciò che vediamo intorno a noi (scientificamente definito come fenotipo) è la conseguenza del materiale genetico che abbiamo incorporato nelle nostre cellule (scientificamente definito come genotipo). Nel corso dei millenni, il materiale genetico è cambiato e ha permesso di colonizzare ambienti diversi. Ad esempio, è risaputo che la vita si è originata nell’acqua e che, passo dopo passo, il materiale genetico è cambiato per caso, consentendo agli organismi di uscire dall’acqua. La tassonomia molecolare analizza questi piccoli cambiamenti e mira a trovare la relazione evolutiva tra tutti gli organismi viventi.

Che cosa usa la tassonomia molecolare?

Per individuare le relazioni evolutive tra gli organismi, la tassonomia molecolare utilizza sequenze di proteine e nucleotidi, come il DNA e l’RNA. Tra queste, la sequenza della subunità ribosomiale 16S è ampiamente utilizzata per produrre alberi filogenetici, che sono un modo comune per rappresentare le relazioni tra molti organismi.
Ma come vengono creati gli alberi? La tassonomia molecolare si affida alla bioinformatica per eseguire analisi così complesse: è difficile immaginare un biologo che esamina migliaia di sequenze diverse per ordinarle dalla più simile alla meno simile senza l’ausilio di un computer!

Applicazioni biologiche – virus

Poiché la tassonomia molecolare studia le relazioni tra gli organismi, essa viene utilizzata come strumento valido per studiare l’evoluzione virale. Nel 2018, un team di scienziati ha pubblicato un documento in cui ha presentato un programma chiamato Nextrains, in grado di rilevare e prevedere nuovi ceppi virali in base alla loro sequenza di DNA o RNA. Lo strumento si è rivelato molto utile durante la pandemia del 2020 ed è anche un buon strumento per prevedere l’influenza stagionale.
Nextrains ci dimostra che la tassonomia molecolare non è di per sé un mero esercizio scientifico, ma è anche uno strumento al servizio della scienza per migliorare le nostre vite.

Applicazioni per la comunità- cancro

Infine, la tassonomia molecolare non è legata solo agli organismi. Può essere uno strumento utile anche per studiare il cancro. Infatti, nell’ambito del progetto Cancer Genome Atlas, un gruppo di ricercatori ha utilizzato approcci di tassonomia molecolare per studiare 333 campioni di carcinoma primario, riuscendo a raggrupparli tutti in sette gruppi solo in base alla fusione o alla mutazione di geni specifici.
Anche in questo caso, la tassonomia molecolare ha dimostrato la sua utilità per migliorare la nostra vita e, grazie al rapido sviluppo di strumenti di sequenziamento genico più rapidi ed efficienti, negli anni a venire questo tipo di approccio dimostrerà senza ombra di dubbio i suoi benefici.

Fonti

• Hadfield J, Megill C, Bell SM, Huddleston J, Potter B, Callender C, Sagulenko P, Bedford T, Neher RA. Nextstrain: real-time tracking of pathogen evolution. Bioinformatics. 2018 Dec 1;34(23):4121-4123
• Cancer Genome Atlas Research Network. The Molecular Taxonomy of Primary Prostate Cancer. Cell. 2015 Nov 5;163(4):1011-25