Finalmente abbiamo sequenziato tutto il genoma umano. Stavolta per davvero. Quando vent’anni fa gli scienziati annunciarono di aver letto l’intero dna di un individuo, in realtà mancava ancora qualche frammento. Ora, grazie a metodi di sequenziamento di gran lunga migliori, è stato possibile leggerlo da cima a fondo. Gli esseri umani possiedono migliaia di geni, contenuti in lunghe molecole di dna nel nucleo delle cellule. Le informazioni genetiche consistono in quattro molecole chiamate basi (C, G, T e A) che contribuiscono a formare la molecola di dna. Il genoma umano contiene più di tre miliardi di basi. Le prime sequenze complete furono pubblicate con grande clamore nel 2001, una dall’International human genome sequencing consortium e l’altra dall’azienda statunitense Celera Genomics. Siccome il genoma doveva essere letto in piccoli pezzi e poi riassemblato, era impossibile individuare la collocazione di alcuni segmenti molto ripetitivi, un po’ come succede con un
puzzle le cui tessere si somigliano parecchio. Nei tre anni seguenti il consorzio colmò qualche lacuna, e nel 2004 annunciò di aver fatto tutto il possibile. I genetisti hanno continuato a migliorare la precisione delle sequenze esistenti, ma senza aggiungerne di nuove. L’8 per cento circa mancava o era sbagliato.
La nuova versione del genoma è stata creata dal consorzio Telomere-to-Telomere, coordinato da Karen Miga dell’università della California a Santa Cruz e da Adam Phillippy del National human genome research institute del Maryland. Nel 2018 facevano parte della squadra che ha sequenziato frammenti di genoma con più di centomila basi, riuscendo a individuare pezzi mancanti. Miga e Phillippy hanno deciso di leggere il dna della linea cellulare CHM13 estratta da una massa di tessuto chiamata mola idatiforme, una gravidanza non riuscita in cui l’ovulo perde il suo genoma prima di essere fecondato da uno spermatozoo. Le cellule umane hanno due copie di ogni segmento di dna, che spesso presentano notevoli differenze perché una proviene dalla madre e una dal padre. Durante il sequenziamento è difficile distinguere l’errore umano dalle vere differenze. Con la linea cellulare CHM13 il problema non si pone, perché ha solo il dna dello spermatozoo duplicato.
Il dna umano è contenuto nei cromosomi, grandi molecole a forma di x. I segmenti più difficili da leggere si trovano soprattutto nelle parti centrali, chiamate centromeri. Inoltre alcuni cromosomi sono asimmetrici e hanno due bracci più corti degli altri: anche queste parti sono difficili da decifrare. Il primo passo, nel 2020, è stata la pubblicazione dell’intero cromosoma umano X. Ora il team ha pubblicato il genoma umano completo.
La nuova versione ha quasi duecento milioni di basi in più rispetto a quella precedente, e 2.226 segmenti che sono copie quasi identiche di geni conosciuti. Secondo gli autori, 115 di questi nuovi geni codificano proteine. Phillippy sottolinea però che la definizione di gene è ancora problematica. Un tempo erano considerati segmenti di dna che codificano una proteina, ma in realtà molti geni non sono codificanti e hanno altre funzioni. Il nuovo genoma ha 63.494 geni, contro i 60.090 dell’ultimo aggiornamento che risale al 2019. I geni che codificano proteine sono 19.969.
Repetita iuvant
In un altro articolo, Evan Eichler dell’università di Washington a Seattle e il suo
team si sono concentrati sulle duplicazioni segmentali, lunghi tratti di dna copiati a ripetizione. A differenza del “dna spazzatura”, che spesso consiste in ripetizioni apparentemente prive di senso, le duplicazioni segmentali comprendono geni con funzioni riconoscibili. Rappresentano quasi un terzo della nuova sequenza e il 7 per cento del genoma, e le loro sequenze variano più delle altre. Secondo Eichler le duplicazioni segmentali hanno svolto un ruolo cruciale nell’evoluzione umana. “È probabile che i nuovi geni nascano proprio lì”, spiega, “perché una delle copie è libera di variare”. I geni duplicati potrebbero essere stati “fondamentali nello sviluppo di un cervello più grande, che ci distingue dagli altri primati”. ◆ sdf
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Questo articolo è uscito sul numero 1412 di Internazionale, a pagina 109. Compra questo numero | Abbonati
