Lo studio “Allele-specific methylation of MRP3 drives mating type determination in a marine diatom”, pubblicato su Science Advances da un team internazionale di ricercatori coordinato da Mariella Ferrante della Stazione Zoologica Anton Dohrn (SZN), Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale e National Biodiversity Future Center, ha scoperto per la prima volta in un'alga unicellulare marina un meccanismo epigenetico simile all'imprinting genomico, finora ritenuto una caratteristica esclusiva degli organismi multicellulari più complessi. Alla SZN dicono che si tratta di «Una scoperta destinata ad ampliare le conoscenze sull'evoluzione della riproduzione sessuata negli organismi viventi e che identifica per la prima volta in un organismo unicellulare un meccanismo epigenetico simile all'imprinting genomico, finora ritenuto una caratteristica esclusiva di animali e piante. La ricerca dimostra che la metilazione del DNA – una modificazione chimica del materiale genetico che regola l'attivazione o il silenziamento dei geni senza alterarne la sequenza – è determinante nel controllo dell'identità sessuale della diatomea marina Pseudo-nitzschia multistriata. Si tratta di una microalga appartenente a un gruppo di organismi che produce circa il 20% dell'ossigeno presente nell'atmosfera terrestre, contribuendo in maniera fondamentale al funzionamento degli ecosistemi marini e ai grandi cicli biogeochimici del pianeta».Grazie ad analisi genomiche ed epigenetiche, il team di ricerca . che comprende anche scienziati di European Molecular Biology Laboratory (EMBL) di Heidelberg, uiniversità di Trieste e Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati - SISSA - ha individuato «Specifici profili di metilazione del DNA associati alla determinazione del sesso. Il comportamento osservato ricorda quello dell'imprinting genomico, un sofisticato meccanismo di regolazione epigenetica nel quale viene espressa soltanto una delle due copie di un gene, mentre l'altra rimane silenziata».Alla SZN evidenziano che «Fino a oggi questo tipo di regolazione era stato osservato esclusivamente negli organismi multicellulari più complessi, dove svolge un ruolo cruciale nello sviluppo embrionale, nella crescita e nella riproduzione. La scoperta rappresenta quindi la prima evidenza di un meccanismo assimilabile all'imprinting genomico in un eucariote unicellulare, suggerendo che le basi epigenetiche della determinazione del sesso possano essersi evolute molto prima della comparsa degli organismi multicellulari. Il lavoro apre così una nuova prospettiva sulla storia evolutiva dei sistemi che regolano la riproduzione sessuata, indicando che meccanismi molecolari considerati "moderni" potrebbero avere un'origine molto più antica di quanto ipotizzato finora».La Ferrante aggiunge che «I nostri risultati rivelano un livello di regolazione completamente nuovo nel controllo dell'identità sessuale nelle diatomee. Aver individuato un meccanismo simile all'imprinting genomico in un organismo unicellulare modifica il quadro delle nostre conoscenze sull'evoluzione della regolazione epigenetica e conferma che questi processi hanno origini antiche».Le diatomee sono uno dei gruppi di microalghe marine più abbondanti e sono alla base di numerose reti trofiche oceaniche. La loro attività fotosintetica contribuisce in modo determinante alla produzione di ossigeno e all'assorbimento di anidride carbonica dall'atmosfera, influenzando gli equilibri climatici globali. Quindi, oltre ad avere un grande valore evolutivo, questa scoperta ha importanti ricadute anche sul piano ecologico. La principale autrice dello studio, Antonella Ruggiero (SZN e EMBL), conclude: «Le diatomee sono organismi fondamentali per il funzionamento degli ecosistemi marini e per la salute del pianeta. Comprendere i meccanismi che regolano la loro riproduzione significa capire meglio come si formano, si mantengono e si evolvono le popolazioni naturali negli oceani. Queste conoscenze sono particolarmente importanti in un contesto di cambiamenti climatici, che stanno modificando profondamente gli ecosistemi marini»,