EVOLUZIONE DI GENI E GENOMI: Correlazione tra genoma e complessità

Evoluzione di Geni e Genomi

• La relazione tra la dimensione del genoma e la complessità dell'organismo è un argomento complesso e dibattuto in biologia evolutiva e genomica.
• Non c'è una correlazione diretta e lineare tra la dimensione del genoma e la complessità dell'organismo.
• Gli organismi più complessi non necessariamente hanno genomi più grandi.
• I protisti, che sono eucarioti unicellulari, hanno genomi che sono centinaia di volte più grandi rispetto a quelli di qualsiasi mammifero.
• La complessità di un organismo può essere influenzata non solo dalla dimensione del suo genoma, ma anche dal numero e dalla complessità dei geni che contiene.

Complessità Genomica

• I mammiferi e le piante superiori tendono ad avere genomi più grandi rispetto a batteri e archaea.
• Alcuni organismi semplici, come i batteri, possono avere genomi relativamente piccoli ma comunque essere biologicamente complessi a causa della presenza di geni multifunzionali o di pathway metabolici intricati.

Neofunzionalizzazione di Geni

• La neofunzionalizzazione di un gene del canale del sodio è stata fondamentale per l'origine indipendente degli organi elettrici nelle due famiglie di pesci.
• La filogenesi mostra i rappresentanti di 10 famiglie di pesci teleostei distanti tra loro, e i diagrammi a torta mostrano i livelli relativi di espressione nei tessuti muscolari di due geni duplicati del canale del sodio.

Morte di un Gene

• La "morte" dei geni, o la perdita di funzionalità dei geni, è un fenomeno importante nell'evoluzione genomica.
• I geni possono diventare non funzionali a causa di mutazioni che causano la perdita della loro funzione codificante.
• I geni possono anche essere persi da un genoma a causa di eventi di delezione, selezione naturale, o trasferimento genico orizzontale.

Evoluzione delle Regioni Codificanti

• Le regioni codificanti dei genomi subiscono un'evoluzione dinamica che è influenzata da diversi fattori e processi evolutivi.
• Le mappe del destino costituiscono una fondamentale base per l'embriologia sperimentale, fornendo ai ricercatori informazioni su quali porzioni dell'embrione normalmente diventano quali strutture larvali o adulte.

Meccanismi della Modellazione dello Sviluppo

• Le cellule indifferenziate passano attraverso un processo di maturazione che inizia quando vengono impegnate in una specifica linea cellulare.
• In alcuni organismi, il destino cellulare è determinato molto presto dalle specifiche molecole presenti nel citoplasma assegnato a ciascuna cellula durante la divisione dell'uovo fecondato.
• In altri organismi, il destino cellulare rimane plastico o modificabile nell'embrione precoce e diventa progressivamente limitato nel tempo attraverso interazioni cellula-cellula.