L'ornitorinco dall'aspetto bizzarro è diventato l'animale da poster per la scienza evoluzionistica. È un ponte vivente tra una lucertola pelosa che era il nostro antenato e il mammifero che siamo oggi. Ma il genoma dell'ornitorinco recentemente pubblicato mostra che questo nativo dell'Australia ha un amalgama di geni che ricordano quelli di uccelli, mammiferi e rettili. La ricerca ha anche evidenziato l'eccezionale importanza di quel continente nella ricerca genetica.
"Essendo tagliato fuori dal mainstream evolutivo per 80 milioni di anni, l'Australia è specializzata in piante e animali molto diversi", afferma Jenny Graves, professore di genomica comparata presso la Australian National University di Canberra. "Il nostro accesso a canguri e diavoli [della Tasmania], draghi, kookaburras e vecchi alberi di gomma offre opportunità per dare un contributo unico alla genomica internazionale".
Milioni di anni fa, quando l'Australia si allontanò dalla supermassa di terra chiamata Gondwana, la sua flora e fauna erano isolate - un isolamento che rende quel paese simile a un enorme laboratorio evolutivo. Oltre l'80% delle specie animali e vegetali australiane è endemico, il che significa che si verificano naturalmente solo in quel continente. Quel gruppo comprende dodici famiglie di piante da fiore, quattro di uccelli e sette di mammiferi, alcuni con nomi di recupero come possum pigmeo a coda lunga e pipistrello insettivoro dal naso a tubo.
Questo patrimonio biologico è stato preservato in un mix di geni trovati nell'ornitorinco, che, insieme all'ecidna (o formichiere spinoso), appartiene a una classe di mammiferi chiamati monotremi, perché hanno una sola apertura per la riproduzione e l'eliminazione dei rifiuti.
Come altri mammiferi, l'ornitorinco ha pellicce, termoregolati e lattati, sebbene non abbia i capezzoli (i giovani intrappolano il latte dall'addome della madre). Ma depone uova come rettili e uccelli e l'ornitorinco maschio porta il veleno (negli speroni nelle zampe posteriori), un'altra caratteristica che si trova in alcuni rettili, mentre il suo sperma e la sua composizione sessuale sono vicini a quelli del pollo.
Graves, co-leader del progetto sul genoma dell'ornitorinco e uno dei 26 australiani su 100 scienziati internazionali che hanno partecipato, ha vinto numerosi premi scientifici ed è stato definito un "tesoro nazionale" per il suo rivoluzionario lavoro sulle specie autoctone. Autorità sulla determinazione del sesso, ha trascorso decenni a ricercare l'ornitorinco e quell'iconico marsupiale, il canguro, e ha suggerito gli studi genomici su entrambi.
Il genoma dell'ornitorinco è ora fatto, inviando ondulazioni di eccitazione attraverso la comunità scientifica. E anche l'enigma del canguro sta per essere risolto, con la pubblicazione del genoma di quell'animale previsto nei prossimi mesi.
I piedi palmati anteriori dell'ornitorinco si estendono per aiutare a nuotare, ma si ripiegano a terra, in modo che gli artigli possano scavare tane nelle rive terrestri delle acque (CORBIS) 
Quando si tuffa, l'ornitorinco chiude gli occhi, le orecchie e le narici e trova il suo cibo attraverso i recettori elettrici nel suo becco che rileva il movimento di piccole prede (Foto per gentile concessione di Nicole Duplaix / Getty Images) 
Il genoma dell'ornitorinco recentemente decodificato mostra che l'ornitorinco ha geni aviari, rettili e di mammiferi (Foto per gentile concessione di Warrawong Wildlife Sanctuary, South Australia, Australia) 
Originario dell'Australia, l'ornitorinco è estremamente timido e raramente si vede tranne la mattina presto e la sera (Foto per gentile concessione di Ian Elton, Healesville Sanctuary, Victoria, Australia) 
Con un becco come un'anatra, una coda come un castoro e piedi palmati, l'ornitorinco ha un aspetto bizzarro, ma è ben attrezzato per il suo stile di vita semi-acquatico (Foto per gentile concessione di Ian Elton, Healesville Sanctuary, Victoria, Australia) Nell'ambito di un progetto parzialmente finanziato dal National Institutes of Health (NIH), gli scienziati australiani hanno recentemente terminato il sequenziamento del DNA del wallaby tammar, un piccolo membro della famiglia dei canguri. Graves, direttrice del ARC Center of Excellence per Kangaroo Genomics, e i suoi colleghi sono in procinto di assemblarlo e utilizzarlo per esplorare la biologia del canguro e individuare importanti geni umani.
I bambini marsupiali nascono prematuramente e si sviluppano tipicamente nella custodia della madre, il che li rende prontamente disponibili per la ricerca sullo sviluppo iniziale. "I marsupiali", dice Graves, "sono più strettamente correlati all'uomo e ai topi rispetto ai monotremi. I loro genomi sono molto più simili a quelli dei mammiferi della placenta; stesse dimensioni, stesso tipo di distribuzione di sequenze, impronta genomica, cromosomi sessuali monofiletici e almeno una versione di inattivazione del cromosoma X. "
Poiché sia i monotremi che i marsupiali sono lontanamente imparentati con noi (l'ornitorinco si è diviso dal nostro antenato comune 166 milioni di anni e il canguro 146 milioni di anni fa) consentono alcuni chiari confronti genetici. Questo non è il caso dei nostri compagni placentali, come i topi, che ci sono così vicini che è difficile determinare le regioni genetiche importanti che sono rimaste invariate per milioni di anni.
Il canguro è il secondo marsupiale ad essere sequenziato. Il genoma di una specie di opossum sudamericano è stato pubblicato l'anno scorso. Fino ad ora la comunità scientifica ha pubblicato venti sequenze di mammiferi, ma si prevede che tale numero aumenterà notevolmente a seguito dei progressi tecnologici e della cooperazione internazionale. Dopo l'ornitorinco e il canguro, l'echidna potrebbe essere il prossimo nativo australiano (è anche in Nuova Guinea) a subire una decodifica genetica. Il collega della ricerca australiana ARC ARC Frank Grützner dell'Università di Adelaide, che ha anche partecipato al progetto ornitorinco, ha equipaggiato alcune echidna con trasmettitori radio e prelevato il loro DNA per il sequenziamento.
Ma non sono solo i mammiferi a essere sottoposti a controllo genetico. Il laboratorio di Graves sta anche esaminando alligatori, uccelli come l'emu e persino la rana corroboree quasi estinta.
"L'era della genomica è stata davvero eccitante per noi che lavoriamo su strani animali", afferma. "Non potremmo essere più felici."
Strano è sicuramente il termine per l'ornitorinco - una leggenda aborigena sosteneva che fosse la progenie di un'anatra e un topo d'acqua - ma l'evoluzione lo ha ben equipaggiato per il suo stile di vita semi-acquatico. La sua coda piatta funge da timone quando nuota ed è anche un'area di deposito per cibo extra. I suoi piedi anteriori palmati si estendono per aiutare a nuotare, ma sulla terra si piegano all'indietro, permettendo agli artigli di diventare picche per scavare tane nelle rive della terra intorno a fiumi, laghi o torrenti. Quando si tuffa, chiude le sue narici, nonché gli occhi e le orecchie (non ha il lobo dell'orecchio esterno). Ma il suo becco piatto individua il cibo attraverso recettori elettrici unici che rilevano i movimenti effettuati da piccole prede come larve di insetti, gamberi e libellule.
L'ornitorinco è un vero solitario: l'accoppiamento è la sua unica interazione sociale. Lo staff del Warrawong Wildlife Sanctuary in Australia meridionale vicino ad Adelaide, che ha assistito al rituale di accoppiamento, lo descrive come una danza in acqua di dieci minuti, con il maschio che inizialmente tiene la coda della femmina in bocca mentre nuotano e si tuffano nell'acqua. Dopo l'accoppiamento, ogni partner ritorna nella sua tana.
"Penso che l'intero razionale dell'uso di confronti tra animali lontanamente imparentati per parlarci dei nostri genomi a volte sia un po 'perso nel" gee-whiz, che strano "aspetti del genoma ornitorinco", afferma Graves. "La genomica comparativa è una strategia terribilmente potente per esplorare il nostro passato."
Il bizzarro nativo australiano fa una nuotata. (Immagine fissa: JohnCarnemolla / iStock)
