Che cosa si può imparare dal sequenziamento del DNA delle piante?
doc-2429
Nel 1998 il Gruppo Angiosperm Phylogeny ha pubblicato una filogeny per piante da fioritura basata sull' analisi delle sequenze di DNA della maggior parte delle famiglie di piante da fioritura. Come risultato di questo lavoro, molte domande, come ad esempio quali famiglie rappresentano i primi rami di angiosperme, hanno ora ricevuto risposta. Studiare come le specie vegetali sono correlate tra loro permette ai botanici di comprendere meglio il processo di evoluzione delle piante. Nonostante lo studio di piante modello e l' uso crescente di prove di DNA, c' è in corso di lavoro e discussione tra i tassonomisti su come classificare al meglio le piante in diversi taxa. Gli sviluppi tecnologici come i computer e i microscopi elettronici hanno notevolmente aumentato il livello di dettaglio studiato e la velocità di analisi dei dati.
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doc-2409
Una notevole quantità di nuove conoscenze sulla funzione delle piante deriva dagli studi della genetica molecolare di piante modello come il crescione Thale, Arabidopsis thaliana, una specie ittica della famiglia delle senape (Brassicaceae). Il genoma o le informazioni ereditarie contenute nei geni di questa specie sono codificate da circa 135 milioni di coppie di base di DNA, che formano uno dei più piccoli genomi tra le piante in fiore. Arabidopsis è stata la prima pianta ad avere il suo genoma sequenziato, nel 2000. Il sequenziamento di alcuni altri genomi relativamente piccoli, di riso (Oryza sativa) e Brachypodium distachyon, li ha resi specie modello importanti per comprendere la genetica, la biologia cellulare e molecolare di cereali, erbe e monocoti in generale.
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doc-6294
Nuove tecnologie di sequenziamento, come il sequenziamento parallelo massiccio hanno anche aperto la prospettiva di sequenziamento genomico personale come strumento diagnostico, come pioniere di Manteia Medicina predittiva. Un passo importante verso tale obiettivo è stato il completamento nel 2007 del genoma completo di James D. Watson, uno dei co-scoperti della struttura del DNA.
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doc-6303
È stato riscontrato che la proporzione di DNA non ripetitivo può variare molto da una specie all' altra. Alcuni E. coli come procarioti hanno solo DNA non ripetitivo, gli eucarioti inferiori come C. elegans e la mosca della frutta, possiedono ancora più DNA non ripetitivo rispetto al DNA ripetitivo. Gli eucarioti superiori tendono ad avere DNA più ripetitivo di quelli non ripetitivi. In alcune piante e anfibi, la proporzione di DNA non ripetitivo non supera il 20%, diventando una componente minoritaria.
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doc-6201
Nel 1972, Walter Fiers e il suo team dell' Università di Gand furono i primi a determinare la sequenza di un gene: il gene per la proteina del bacteriofago MS2. Il successivo sviluppo di sequenziamento del DNA terminazione a catena nel 1977 da Frederick Sanger ha migliorato l' efficienza del sequenziamento e trasformato in uno strumento di laboratorio di routine. Una versione automatizzata del metodo Sanger è stata utilizzata nelle prime fasi del Progetto Genoma Umano.
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doc-6299
Negli eucarioti come le piante, i protozoi e gli animali, tuttavia, il "genoma" porta la tipica connotazione di sole informazioni sul DNA cromosomico. Quindi, anche se questi organismi contengono cloroplasti o mitocondri che hanno il proprio DNA, le informazioni genetiche contenute nel DNA all' interno di questi organelli non sono considerate parte del genoma. Infatti, i mitocondri a volte si dice che abbiano il proprio genoma, spesso definito il "genoma mitocondriale". Il DNA trovato all' interno del cloroplasto può essere definito "plastome".
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doc-9588
Nei mammiferi intelligenti, come i primati, il cerebrale è più grande rispetto al resto del cervello. L' intelligenza stessa non è facile da definire, ma le indicazioni di intelligenza includono la capacità di imparare, abbinata alla flessibilità comportamentale. I ratti, per esempio, sono considerati altamente intelligenti, in quanto possono imparare ed eseguire nuovi compiti, una capacità che può essere importante quando per la prima volta colonizzare un habitat fresco. In alcuni mammiferi, la raccolta di cibo sembra essere legata all' intelligenza: un cervo che si nutre di piante ha un cervello più piccolo di un gatto, che deve pensare di superare la preda.
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doc-2412
L' epigenetica è lo studio di alterazioni ereditabili mitoticamente e/o meioticamente nella funzione genica che non possono essere spiegate da cambiamenti nella sequenza del DNA sottostante, ma fanno sì che i geni dell' organismo si comportino (o "si esprimano") in modo diverso. Un esempio di cambiamento epigenetico è la marcatura dei geni da metilazione del DNA che determina se essi saranno espressi o meno. L' espressione genica può anche essere controllata dalle proteine repressori che si attaccano alle regioni silenziatrici del DNA e impediscono l' espressione di tale regione del codice DNA. I segni epigenetici possono essere aggiunti o rimossi dal DNA durante le fasi programmate di sviluppo della pianta e sono responsabili, ad esempio, delle differenze tra antere, petali e foglie normali, nonostante abbiano tutti lo stesso codice genetico sottostante. I cambiamenti epigenetici possono essere temporanei o rimanere attraverso divisioni cellulari successive per il resto della vita della cellula. Alcuni cambiamenti epigenetici si sono dimostrati ereditabili, mentre altri vengono resettati nelle cellule germinali.
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doc-6293
Lo sviluppo di nuove tecnologie ha reso il sequenziamento molto più facile e meno costoso e il numero di sequenze genomiche complete sta crescendo rapidamente. Il National Institutes of Health degli Stati Uniti gestisce una delle numerose banche dati complete di informazioni genomiche. Tra le migliaia di progetti completati di sequenziamento genoma includono quelli per il riso, un topo, la pianta Arabidopsis thaliana, il pesce puffer, e i batteri E. coli. Nel dicembre 2013, gli scienziati hanno sequenziato per la prima volta l' intero genoma di un Neanderthal, una specie umana estinta. Il genoma è stato estratto dall' osso dei piedi di un Neanderthal di 130.000 anni ritrovato in una grotta siberiana.
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doc-2392
La morfologia moderna riconosce un continuum tra le principali categorie morfologiche di radice, fusto (caulomo), foglia (filloma) e tricoma. Inoltre, sottolinea le dinamiche strutturali. La moderna sistematica mira a riflettere e scoprire le relazioni filogenetiche tra le piante. La moderna filogenetica molecolare ignora ampiamente i caratteri morfologici, basandosi su sequenze di DNA come dati. L' analisi molecolare delle sequenze di DNA della maggior parte delle famiglie di piante da fiore ha permesso all' Angiosperm Phylogeny Group di pubblicare nel 1998 una filogenia di piante da fiore, rispondendo a molte delle domande sulle relazioni tra famiglie e specie di angiospermi. La possibilità teorica di un metodo pratico per l' identificazione delle specie vegetali e delle varietà commerciali mediante la codifica a barre del DNA è oggetto di ricerche attualmente in corso.
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doc-6241
Sebbene il numero di coppie di basi di DNA nel genoma umano sia noto fin dagli anni' 60, il numero stimato di geni è cambiato nel corso del tempo in quanto le definizioni di geni e i metodi per rilevarli sono stati perfezionati. Le prime previsioni teoriche del numero di geni umani erano pari a 2.000.000 di geni. Le prime misure sperimentali hanno indicato che ci sono 50.000-100.000 geni trascritti (tag di sequenza espressi). Successivamente, il sequenziamento nel Progetto Genoma Umano ha indicato che molte di queste trascrizioni erano varianti alternative degli stessi geni, e il numero totale di geni codifica proteina è stato rivisto fino a ~ 20.000 con 13 geni codificati sul genoma mitocondriale. Del genoma umano, solo l' 1-2% consiste di geni codificanti per le proteine, mentre il resto è costituito da DNA "non codificante" come introni, retrotrasposoni e RNA non codificanti.
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