Sequenziato il genoma della dafnia, la sentinella delle acque

La pulce d’acqua, o dafnia, è un minuscolo crostaceo di pochi millimetri di lunghezza che vive nelle acque dolci di tutto il mondo nutrendosi di alghe, e nutrendo, a sua volta, i moltissimi pesci che popolano fiumi e laghi. Verrebbe spontaneo chiedersi perché sequenziare il genoma di un animaletto così insignificante, a malapena visibile a occhio nudo. Beh, tanto per cominciare la pulce d’acqua ha un curriculum scientifico di tutto rispetto. Fu utilizzata da Elie Metchnikoff per i suoi esperimenti sulla risposta immunitaria, esperimenti che valsero allo scienziato russo un Premio Nobel per la Medicina. O ancora, sempre la dafnia consentì a Richard Woltereck di studiare la plasticità fenotipica, cioè quel processo mediante il quale un organismo vivente modifica se stesso in risposta alle condizioni ambientali: le pulci d’acqua sono infatti in grado di proteggersi con spine e creste che spuntano all’occorrenza quando percepiscono attorno a sé composti chimici particolari, i kairomoni, rilasciati da potenziali predatori. Il fatto è che questi animaletti sono utilizzati da decenni nei laboratori di tutto il mondo, un po’ perché sono trasparenti e quindi facilmente studiabili, un po’ perché si possono moltiplicare agevolmente per riproduzione clonale. Forse ora riuscite ad apprezzare meglio l’importanza che riveste per la scienza il sequenziamento del genoma della pulce d’acqua, pubblicato sull’ultimo numero di Science.

Il genoma di Daphnia pulex è abbastanza piccolo (appena 200 milioni di paia di basi), tuttavia possiede un arsenale di geni davvero spaventoso: John Colbourne e colleghi ne hanno contati più di 30mila, un vero e proprio record per il regno animale. La cosa sorprendente è che molti di questi geni (il 36% per l’esattezza) non erano stati mai visti prima d’ora in nessun altro organismo vivente, il che potrebbe spiegare l’incredibile plasticità fenotipica di questo minuscolo crostaceo, e la sua abilità nell’adattarsi alle mutevoli condizioni ambientali. Già perché la pulce d’acqua è considerata come una specie di sentinella in grado di segnalare il livello di inquinamento nei corsi d’acqua, e la decodifica del suo genoma potrebbe consentire in futuro di testare più facilmente i composti chimici, al fine di valutarne la tossicità.

Ma un genoma così particolare come quello della dafnia può fornire risposte che possano valere anche per la biologia umana? Fortunatamente, rispetto ad altri invertebrati, la pulce d’acqua ha molti più geni in comune con l’uomo, e potrebbe quindi fungere da organismo modello ottimale per questi studi: investigando i geni che si accendono e si spengono in questo piccolo crostaceo in risposta a composti chimici tossici o inquinanti, sarà possibile prevedere quali di essi potrebbero essere dannosi per la nostra salute o per l’ambiente. Certo non sarà semplice carpire i segreti della dafnia: pensate che ben 13mila dei suoi geni sono dei doppioni di altri geni presenti nel genoma, eppure i due duplicati si comportano diversamente, accendendosi o spegnendosi in maniera selettiva a seconda degli stress ambientali a cui l’animale è sottoposto.

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Colbourne, J., Pfrender, M., Gilbert, D., Thomas, W., Tucker, A., Oakley, T., Tokishita, S., Aerts, A., Arnold, G., Basu, M., Bauer, D., Caceres, C., Carmel, L., Casola, C., Choi, J., Detter, J., Dong, Q., Dusheyko, S., Eads, B., Frohlich, T., Geiler-Samerotte, K., Gerlach, D., Hatcher, P., Jogdeo, S., Krijgsveld, J., Kriventseva, E., Kultz, D., Laforsch, C., Lindquist, E., Lopez, J., Manak, J., Muller, J., Pangilinan, J., Patwardhan, R., Pitluck, S., Pritham, E., Rechtsteiner, A., Rho, M., Rogozin, I., Sakarya, O., Salamov, A., Schaack, S., Shapiro, H., Shiga, Y., Skalitzky, C., Smith, Z., Souvorov, A., Sung, W., Tang, Z., Tsuchiya, D., Tu, H., Vos, H., Wang, M., Wolf, Y., Yamagata, H., Yamada, T., Ye, Y., Shaw, J., Andrews, J., Crease, T., Tang, H., Lucas, S., Robertson, H., Bork, P., Koonin, E., Zdobnov, E., Grigoriev, I., Lynch, M., & Boore, J. (2011). The Ecoresponsive Genome of Daphnia pulex Science, 331 (6017), 555-561 DOI: 10.1126/science.1197761