DNA antico

definizione con la quale si indica il DNA estratto da resti di organismi morti. In medicina legale essa viene attribuita a tutti quei campioni di DNA utilizzati come prove, mentre nel campo della biologia l'uso di tale definizione è ancora poco praticato: ammettendo infatti che il materiale genetico si possa definire “antico” quando proviene da un individuo la cui specie sia estinta (e tenendo presente, peraltro, che si assiste a un'intensa fase di estinzioni), non si potrebbe definire “antico” un DNA prelevato da un organismo morto da pochissimo tempo. Non vi è quindi ancora perfetto accordo fra gli scienziati sul tempo che deve intercorrere fra la morte di un organismo e l'analisi del suo DNA per poterlo definire “antico”, ma non ci sono dubbi circa l'uso di questa definizione nel caso in cui il materiale genetico venga estratto da resti fossili. Il ramo della biologia che studia il DNA antico è di recente nascita e ha avuto un notevole sviluppo a partire dalla metà degli anni Ottanta del sec. XX grazie alla tecnica della PCR (Polymerase Chain Reaction, reazione a catena della polimerasi) che ha reso possibile ottenere grandi quantità di DNA a partire da poche molecole. Sebbene in teoria questo approccio sia estremamente interessante e significativo, in realtà esistono grossi limiti tecnici legati sia alla più o meno massiccia degradazione del materiale, sia alla presenza di molecole di DNA contaminanti di qualsiasi origine, a volte non facilmente identificabili od eliminabili. La degradazione può avvenire in tempi più o meno lunghi, a seconda delle condizioni in cui viene a trovarsi l'organismo durante la decomposizione: il DNA di insetti e piante racchiusi nell'ambra rimane integro per milioni di anni, mentre in condizioni normali per temperatura e umidità la degradazione comincia subito dopo la morte, e procede in modo più o meno rapido a seconda del luogo in cui giace. In genere le grotte poste in zone fredde rappresentano il posto ideale da cui reperire resti ben conservati. Il DNA estratto da organismi fossili, quindi, può risultare più o meno danneggiato da processi ossidativi avvenuti a causa delle condizioni ambientali o da processi di idrolisi legati alla disidratazione: i risultati ottenuti con la PCR possono essere almeno in parte devianti, e per avere dati esatti bisogna riuscire a sequenziare più alleli per uno stesso gene. La presenza di DNA contaminante, e cioè non appartenente all'organismo oggetto di studio, può essere dovuta sia alla presenza di resti di microrganismi decompositori, provvisti anch'essi di materiale genetico, sia a qualsiasi contatto, successivo alla morte, con altri organismi, vegetali e animali. L'analisi del DNA antico permette di acquisire nuove informazioni o di dare ulteriore conferma di dati ottenuti in precedenza: studi condotti su campioni di DNA prelevati da resti fossili, risalenti tra gli 80 e i 50.000 anni fa, hanno fornito molte indicazioni per il riconoscimento delle specie di appartenenza e sulle loro relazioni con le specie esistenti. L'isolamento di DNA da ossa di Tyrannosaurus Rex e di altri dinosauri non ha permesso, purtroppo, l'acquisizione di informazioni significative perché materiale così antico, di fatto, non è risultato utilizzabile per il sequenziamento. Il DNA più antico estratto da un mammifero appartiene a un esemplare di mammut ritrovato nel permafrost (terreno perennemente gelato) della Siberia, in ottimo stato di conservazione, e risalente a più di 50.000 anni fa; dall'analisi di questo campione è stato possibile confermare l'affinità dei mammut con gli odierni elefanti. Ulteriori e più dettagliate informazioni sul genoma di questi animali estinti si avrà, quasi certamente, da un altro esemplare ritrovato nella stessa zona di recente, praticamente integro. DNA umano antico è stato isolato da ossa di più di 10.000 anni fa ed è stato confrontato con altri campioni, risalenti a più di 30.000 anni fa, prelevati da resti dell'uomo di Neanderthal. Questo ha permesso di stabilire che il secondo si è estinto senza fornire geni alla specie umana attuale, e si può così escludere una diretta discendenza. Altri studi, condotti su DNA proveniente dal bradipo di terra estinto, sul cane marsupiale e sul quagga africano hanno permesso di ricostruirne l'evoluzione e di collegarli con i loro discendenti attuali. Gli insetti e i vegetali imprigionati nell'ambra, una resina che il tempo ha reso completamente solida grazie a processi di fossilizzazione, si presentano generalmente sempre ben conservati e il loro DNA risulta in larga parte integro e non contaminato da materiale esogeno. Le difficoltà risiedono soprattutto nel fatto che per prelevare il materiale d'interesse bisogna aprire l'ambra, con conseguente rottura di un campione raro. Si stanno mettendo a punto delle nuove tecniche per una ricomposizione del materiale aperto o, meglio ancora, per inserire un ago e fare un piccolo prelievo senza danneggiare il campione. La più antica sequenza di DNA ritrovata finora corrisponde al gene per un RNA ribosomale appartenente a un coleottero della famiglia dei Curculionidi con un'età superiore a 120 milioni di anni. È stato possibile sequenziare anche un gene per un altro RNA ribosomale dall'ape senza aculeo, progenitrice dell'ape attuale e risalente a più di 25 milioni di anni fa, del cloroplasto di Hymenaea protera, una pianta estinta ritrovata nella Repubblica Domenicana e collegata filogeneticamente con l'unica specie africana attualmente esistente. Inglobate nell'ambra sono state ritrovate anche spore batteriche, fungine e polline. Il DNA batterico isolato e sequenziato corrisponde anch'esso a un gene per un RNA ribosomale, estremamente simile ai geni presenti nelle specie attuali di Bacillus subtilis. Un'interessante applicazione dello studio del DNA antico è legata alla possibilità di capire quali siano state le cause dell'estinzione di una popolazione e dello sviluppo di epidemie, o avere informazioni sulle sue abitudini alimentari. L'ipotesi di studiare le malattie che in passato colpirono sia animali sia vegetali si basa sulla considerazione che molti agenti patogeni, sostanzialmente quelli virali, durante il loro ciclo infettivo inseriscono il proprio genoma nel DNA dell'ospite, e quindi se ne potrebbe trovare traccia; la seconda, invece, si basa sull'ipotesi che analizzando i resti di DNA presenti nelle feci di animali estinti e confrontandolo con quello estratto da piante fossili si possa risalire a quello di cui si cibavano. Una prospettiva ancor più affascinante è quella di capire come si sia sviluppata la resistenza, da parte di alcuni esseri viventi, nei confronti di agenti patogeni che hanno determinato l'estinzione di altri. La ricerca in questo campo può comunque rappresentare un interessante strumento per la comprensione di quello che è avvenuto nel passato, come la distribuzione della vita sulla terra, le migrazioni, la filogenesi e le estinzioni.