L'impatto dei tassi di crescita sulla genetica degli alberi

Gli alberi sono alcune delle cose viventi più antiche del nostro pianeta. Giocano ruoli importanti nei nostri ecosistemi e sono preziosi per molte ragioni economiche. Poiché vivono così a lungo e sono fissi in un posto, molte specie di alberi sono molto adattabili. Possono cambiare la loro forma e funzione a seconda dello stress ambientale che affrontano. Studi recenti suggeriscono che questi cambiamenti possono essere influenzati da come si comportano i loro geni nel tempo.

#Il Ruolo della Genetica negli Alberi

In alberi come l'abete norvegese, gli alberi giovani possono sviluppare una sorta di "memoria" per lo stress. Questo succede quando vengono esposti a certi ormoni. Questa memoria li aiuta a difendersi dagli attacchi di insetti più avanti nella vita. Anche se questa memoria di solito non viene trasmessa alla generazione successiva, gli effetti di questi cambiamenti possono durare a lungo perché gli alberi crescono lentamente.

L'epigenetica si riferisce a cambiamenti nell'espressione genica che non comportano cambiamenti nella sequenza sottostante del DNA. Questo significa che gli alberi possono sperimentare cambiamenti che influenzano come funzionano i loro geni senza alterare il codice genetico effettivo. A volte, questi cambiamenti possono essere permanenti e avvenire in modo casuale mentre l'albero cresce. Un esempio di cambiamento permanente è il guadagno o la perdita di un tipo specifico di marcatore chimico sul DNA chiamato Metilazione della citosina.

#Come Funziona la Metilazione negli Alberi

La metilazione della citosina è cruciale per come gli alberi regolano i loro geni. Quando avvengono cambiamenti in questa metilazione, si chiama "epimutazione". La ricerca mostra che questi cambiamenti casuali possono essere trasmessi attraverso le divisioni cellulari mentre l'albero cresce. Quando le Epimutazioni avvengono in una parte dell'albero chiamata meristema apicale (SAM), hanno la possibilità di essere trasmesse a nuovi rami.

Quando gli alberi crescono, il SAM genera nuove cellule che alla fine diventeranno rami. Ogni volta che si forma un nuovo ramo, proviene da un piccolo numero di cellule precursori. Questo significa che, mentre si formano i rami, certi cambiamenti genetici possono diventare più comuni.

Stime di alcuni studi suggeriscono che queste epimutazioni possono verificarsi molto più frequentemente delle mutazioni genetiche regolari. Ad esempio, in una specie di albero, le epimutazioni fisse avvengono a una velocità molto più alta rispetto alle mutazioni genetiche.

#Fattori che Influenzano le Epimutazioni

Gli scienziati sono interessati a capire cosa causa queste epimutazioni e perché accadono a determinate velocità. L'attività di alcuni enzimi, chiamati metiltransferasi, gioca un ruolo nel mantenere la metilazione del DNA. Se questi enzimi non funzionano correttamente, può portare a cambiamenti nel modo in cui la metilazione viene applicata al DNA.

Ci sono diverse teorie su perché accadono le epimutazioni. Una teoria suggerisce che man mano che gli alberi crescono più velocemente, producono anche più epimutazioni. Questa è conosciuta come l'“ipotesi della Divisione cellulare”. D'altra parte, un'altra teoria propone che la velocità delle epimutazioni possa dipendere di più dall'età dell'albero piuttosto che dalla sua velocità di crescita.

#Testare l'Ipotesti di Crescita

Per indagare su queste teorie, è stato condotto uno studio a lungo termine sugli alberi di faggio europeo. Questo studio ha coinvolto aree dove gli alberi sono stati diradati per permettere tassi di crescita diversi tra gli alberi. Confrontando alberi che crescevano lentamente con quelli che crescevano rapidamente, i ricercatori sono stati in grado di raccogliere dati sui loro tassi di epimutazione.

Dopo aver monitorato gli alberi per molti anni, è emerso che quelli con tassi di crescita più veloci avevano tassi più alti di epimutazioni CG. Questo significa che man mano che gli alberi crescono più velocemente, sembrano accumulare questi cambiamenti genetici più rapidamente.

#Osservare Crescita e Divisione Cellulare

Due alberi specifici sono stati studiati più da vicino per capire come il diradamento abbia influenzato le loro caratteristiche di crescita. Anche se entrambi gli alberi erano simili in altezza, uno dei due aveva un tronco molto più spesso. Questo indicava che l'albero che cresceva più velocemente stava producendo più cellule nel suo xilema, la parte dell’albero responsabile del trasporto dell’acqua.

I ricercatori hanno esaminato il numero di cellule prodotte in ogni anello di crescita annuale. Hanno scoperto che l'albero in crescita più rapida aveva più cellule rispetto a quello in crescita più lenta. Questo suggerisce che una crescita più veloce è collegata a un aumento della divisione cellulare.

#L'Importanza dell'Analisi del DNA

Per comprendere meglio i cambiamenti genetici in corso, gli scienziati hanno utilizzato tecniche avanzate di sequenziamento del DNA per analizzare campioni di foglie di entrambi gli alberi. Hanno cercato di identificare differenze nei modelli di metilazione, concentrandosi in particolare sui siti CG che di solito sono bersagliati per la manutenzione da parte di enzimi specifici.

Le analisi hanno mostrato che l'albero con la crescita più rapida aveva un tasso più alto di epimutazioni CG. Questo ha rafforzato l'idea che una crescita accelerata porti a maggiori probabilità di cambiamenti genetici.

#Comprendere la Metilazione del Corpo Genico

I ricercatori erano particolarmente interessati ai geni metilati del corpo genico (gbM), che sono normalmente stabili e non influenzati da altri percorsi di metilazione. Guardando specificamente a questi geni, i ricercatori miravano a confermare che la crescita più veloce portasse a tassi più elevati di epimutazione.

Concentrandosi su questi geni gbM, hanno trovato una differenza ancora più forte tra i due alberi. I risultati hanno indicato che l'albero che cresceva più rapidamente aveva un tasso significativamente più alto di epimutazioni CG. Questo ha messo in evidenza una chiara relazione tra tasso di crescita e cambiamento genetico.

#Il Contesto Più Ampio dei Cambiamenti Epigenetici

Capire come la crescita degli alberi si relazioni ai cambiamenti epigenetici ha importanti implicazioni per la biologia vegetale. Questi cambiamenti possono portare a variazioni all'interno delle popolazioni di alberi nel tempo. Lo studio ha dimostrato che gli alberi che crescono più velocemente possono trasmettere più variazione epigenetica alle generazioni future, anche se i tratti stessi potrebbero non essere ereditati direttamente.

Studiare come i tassi di crescita e i fattori ambientali influenzano la diversità epigenetica è fondamentale. Queste informazioni potrebbero aiutare negli sforzi di conservazione e nelle strategie di gestione forestale, mentre impariamo di più su come gli alberi si adattano e sopravvivono in condizioni che cambiano.

#Conclusione

In sintesi, lo studio degli alberi di faggio europeo offre informazioni interessanti su come i tassi di crescita possano influenzare i cambiamenti genetici negli alberi. Comprendendo i fattori che contribuiscono a questi cambiamenti, gli scienziati possono avere un quadro più chiaro di come gli alberi interagiscono con i loro ambienti. Questi spunti non solo fanno luce sulla biologia degli alberi, ma aprono anche nuove strade per la ricerca nella gestione forestale e negli sforzi di conservazione.

Continuando a studiare questi organismi longevi, scopriamo sempre di più sulle intricate relazioni tra crescita, genetica e i fattori ambientali che plasmano le nostre foreste.