I genomi contengono più delle sequenze di DNA che sostengono direttamente le funzioni di un organismo. Molti includono anche elementi trasponibili, o «geni saltatori», che possono copiarsi e inserirsi in nuove posizioni. La loro attività può aumentare sostanzialmente le dimensioni del genoma, sebbene le ragioni evolutive alla base di questi cambiamenti rimangano poco chiare.
I ricercatori della Ohio State University hanno creato PrinTE per studiare questa storia. Il simulatore parte da un genoma ancestrale ricostruito e modella il modo in cui inserzioni e delezioni potrebbero aver prodotto un genoma moderno. Si basa su uno strumento precedente, TEGenomeSimulator, che forniva un’istantanea dell’attività dei trasposoni in un singolo momento.
Il team ha testato PrinTE utilizzando genomi fungini, concentrandosi sulla suddivisione che include la ruggine del mirto. Questo fungo ha un genoma di circa 1 miliardo di coppie di basi, una dimensione insolitamente grande per i funghi, dovuta in gran parte alle inserzioni di trasposoni. I ricercatori hanno ricostruito un antenato comune teorico e condotto simulazioni per individuare percorsi evolutivi capaci di portare al genoma odierno.
Poiché le simulazioni comprendono milioni di generazioni, PrinTE utilizza l’apprendimento automatico per identificare le traiettorie che si allontanano da risultati plausibili e interromperle. I ricercatori potrebbero aver bisogno di migliaia di simulazioni prima di trovare quella che corrisponde meglio al genoma moderno, consentendo loro di verificare diverse ipotesi sull’attività passata dei trasposoni.
Il caso di studio sulla ruggine del mirto ha indicato che il tasso di inserzione era da quattro a cinque volte superiore a quello di delezione. Questi picchi di attività sono stati seguiti da un calo delle inserzioni, suggerendo che l’ospite abbia infine sviluppato un controllo più efficace sugli elementi trasponibili e abbia iniziato a rimuoverne alcuni.
I risultati riguardano anche il paradosso delle dimensioni del genoma: organismi con dimensioni genomiche significativamente diverse possono tuttavia svolgere funzioni simili. Il genoma del mais, per esempio, risulta contenere elementi trasponibili in una porzione pari ad addirittura l’85% del suo DNA. Questi elementi possono aumentare le dimensioni del genoma attraverso ripetuti eventi di copia e incolla senza necessariamente produrre un organismo corrispondentemente più complesso.
I ricercatori hanno affermato che PrinTE potrebbe fornire un quadro per esaminare le storie evolutive dei trasposoni in altri organismi. Lo strumento, disponibile pubblicamente, è già stato utilizzato per studiare ulteriori sistemi. Il lavoro è stato pubblicato su Nature Communications il 2 novembre 2026, con il titolo «PrinTE: a forward simulation framework for studying the role of transposable elements in genome expansion and contraction».
Fonti: Phys.org.