Nel 1870, lo scienziato tedesco Ernst Haeckel realizzò il primo “albero della vita” mappando le relazioni evoluzionarie tra piante ed animali. Da allora, l'albero ha subito continue trasformazioni ed espansioni, includendo anche i micro-organismi e i nuovi dati molecolari venuti dalle mappature dei genomi. Ciònonostante, molto lavoro rimane ancora da fare.

Ernst Haeckel

Un gruppo dell'European Molecular Biology Laboratory (EMBL) di Heidelberg ha sviluppato un metodo computazionale che ha prodotto uno degli alberi più accurati mai realizzato. Lo studio, apparso su “Science”, prova a rispondere alle domande sulle origini dei batteri e del progenitore comune universale, la micro-cellulla da cui si è evoluta tutta la vita sulla Terra.

“Le sequenze del DNA di genomi completi ci forniscono una registrazione diretta dell'evoluzione”, dice Peer Bork, coordinatore associato di Biologia Strutturale e Computazionale all'EMBL, che ha partecipato al progetto. “Il grande ammontare di dati che ci siamo trovati a dover fronteggiare (il solo genoma umano contiene informazione equivalente a 200 elenchi telefonici) ha reso molto difficoltose le operazioni di elaborazione necessarie a tracciare una mappa ad alta risoluzione. Il nostro studio mostra come questa sfida può essere affrontata combinando diversi metodi computazionali in un processo automatizzato”.

Il laboratorio di Bork è specializzato in analisi genomiche computeristiche. Dato che tutti gli organismi discendono dallo stesso progenitore, condividono gli stessi geni. Francesca Ciccarelli and Tobias Doerks del gruppo di Bork hanno identificato 31 di questi geni comuni in 191 organismi, dai batteri agli umani, per ricostruire i rapporti di parentela.

“Gli organismi ereditano la maggiorparte dei geni dai propri genitori”, dice la Ciccarelli, “ma nel corso dell'evoluzione una parte minore è ottenuta quando gli organismi scambiano i geni con i loro vicini nel processo chiamato 'trasferimento genetico orizzontale'. Questa classe di geni non dice nulla degli antenati. Per questo, dobbiamo escluderli dalle analisi”.

“Questa procedura ha ridotto drasticamente il 'rumore' nei dati, rendendo possibile identificare dettagli in precedenza sconosciuti dell'evoluzione ancestrale”, dice Tobias Doerks. “Per esempio, ora sappiamo che il primo batterio era di un tipo chiamato 'gram-positivo' (la colorazione di Gram è un esame di laboratorio messo a punto nel 1884 dal medico danese Hans Joachim Christian Gram per evidenziare alcune proprietà fondamentali della membrana esterna dei microrganismi e procedere ad una loro classificazione, ndr) e che ha vissuto ad alte temperature – il che confermerebbe l'ipotesi che la vita sia nata in un ambiente molto caldo”.

“Con questo nuovo albero ad alta risoluzione sarà ora anche possibile classificare materiali genetici provenienti dal mondo microbico, in gran parte ancora inesplorato, estendendo la nostra comprensione della vita sul pianeta”.