Genetica di popolazione

Lo sviluppo tecnologico, nell’ambito della genetica forestale, ha portato all’acquisizione di metodologie di analisi e alla messa a punto di strumenti particolarmente sofisticati. I marcatori molecolari (isoenzimi, tecniche diverse di analisi del DNA), biochimici (terpeni e polifenoli), caratteri ecofiosiologici, morfologici e quantitativi assieme all'impiego di biotecnologie (colture in vitro e trasformazioni genetiche), sono ormai correntemente impiegati da diversi istituti forestali italiani per condurre studi, ricerche e sperimentazioni relativi agli aspetti genetici delle popolazioni, alla caratterizzazione della variabilità intra-specifica e al miglioramento genetico.

Il campo d'indagine della genetica di popolazioni è molto vasto e interdisciplinare e si intreccia con quello di numerose altre scienze: la biologia molecolare, la genetica, l'ecologia, la biologia evolutiva, la sistematica, la storia naturale, il miglioramento genetico, la conservazione delle specie e degli ambienti naturali, la genetica umana, la sociologia, la matematica e la statistica.

Molti ricercatori sono concordi nel dire che questi anni sono davvero straordinari per la genetica di popolazione, poichè la genetica molecolare sta contribuendo ad uno sviluppo davvero esponenziale e la genetica di popolazione finalmente ha a disposizione strumenti e dati mai avuti prima.

La Genetica delle popolazioni è una branca della Genetica che analizza la costituzione genetica delle popolazioni mendeliane in termini qualitativi (varianti alleliche presenti all'interno di una popolazione) e quantitativi (frequenze alleliche e genotipiche). La genetica delle popolazioni valuta le modalità con le quali le caratteristiche genetiche sono tramesse alla progenie (evoluzione temporale) ed il variare delle stesse in relazione al territorio (distribuzione spaziale). La genetica delle popolazioni è rappresentata da una componente teorica che si avvale di metodi matematici, afferenti alla teoria delle probabilità e alla statistica, ed una maggiormente empirica che rileva e quantifica la diversità genetica con scopi conoscitivi della storia naturale delle popolazioni, o del grado di biodiversità per scopi di conservazione (http://it.wikipedia.org/wiki/Genetica_di_popolazione).

L'evoluzione, a livello di base, è definita come i cambiamenti progressivi che subiscono le frequenze alleliche nelle popolazioni.

Spiegare e modellizzare l'evoluzione, anche se definita in un modo semplice come sopra, può sembrare un compito tutto sommato facile. In realtà i fattori molecolari, genetici ed ecologici che entrano in campo sono tali e tanti che rendono il compito molto difficile.

Uno dei principi della genetica di popolazioni è che non ci può essere evoluzione se non c'è variazione genetica. In sostanza l'evoluzione deve avere “materia prima” su cui operare.

Compiti della genetica di popolazioni: misurare la “quantità di variazione genetica” esistente nelle popolazioni naturali; spiegare questa variazione: capirne l'origine capire come viene mantenuta capirne la rilevanza evoluzionistica ed ecologica.

La distribuzione spaziale della variabilità genetica è stata studiata diffusamente in specie forestali, evidenziando diversi possibili scenari (Piovani e Piotti, 2005). Molti studi hanno infatti dimostrato l'esistenza di un'aggregazione di genotipi simili su piccala scala spazial, mentre in alcuni altri è stata riscontrata una debole strutturazione oppure una distribuzione casuale dei genotipi nello spazio. Ognuna di queste possibili situazioni può venire interpretata come il risultato dell'azione di differenti forze evolutive, quali la storia demografica, il livello del flusso genico e la selezione. Intendendo il flusso genico come ogni movimento dei geni nelle popolazioni che determina un cambiamento della distribuzione spaziale dei geni stessi, è chiaro come nelle piante venga principalmente determinato dalla distanza che possono raggiungere polline e semi (la probabilità di dispersione diminuisce esponenzialmente all'aumentare della distanza). Di conseguenza, la quantificazione del flusso genico entro popolazione permette di determinare quale sia la distanza oltre la quale la probabilità di scambio genetico fra due individui diventa troppo bassa. Ciò permette di comprendere quale livello di frammentazione determini isolamento produttivo, provocando una diminuzione della variabilità genetica potenzialmente deleteria per la popolazione.