Completata la sequenza dei genomi diploidi di sei specie di primati

Sequenziare l’intero genoma umano è stato solo il primo passo. Ora, grazie a progressi tecnici nell’assemblaggio e nella lettura del DNA, i ricercatori hanno ottenuto lo stesso risultato per sei specie di primati. Sono stati prodotti genomi completi, diploidi e accurati a livello cromosomico. Il lavoro, pubblicato su Nature, comprende scimpanzé, bonobo, gorilla, oranghi del Borneo e di Sumatra e siamango, per un totale di 215 cromosomi privi di lacune, sequenziati da telomero a telomero.

Le nuove sequenze sono caratterizzate da una precisione media di circa un errore ogni 2,7 milioni di basi. Questo livello di qualità è stato raggiunto integrando tecnologie di sequenziamento a lettura lunga e ultra lunga (PacBio HiFi e Oxford Nanopore), con una copertura che supera i 90x e 130x rispettivamente. In particolare, l’uso di almeno 30x di letture ultra lunghe ha permesso di attraversare regioni difficilmente assemblabili come centromeri e duplicazioni segmentali. Con tecnologie di sequenziamento a lettura lunga e ultra lunga si intendono metodi avanzati di lettura del DNA che permettono di ottenere frammenti molto lunghi della sequenza genetica in un unico passaggio.

Inoltre, le strategie di assemblaggio sono state personalizzate per ciascun campione. I dati di trio genici (genitori-figlio) sono stati sfruttati per bonobo e gorilla, mentre per le altre specie si è fatto ricorso a dati Hi-C ad alta profondità per ottenere un phasing cromosomico su scala completa. Il software Verkko, nella versione 1.4.1, ha costituito l’ossatura dell’assemblaggio, in quanto ha combinato l’accuratezza delle letture HiFi con la capacità di risolvere le ripetizioni fornita dalle sequenze ONT.

Il risultato è un livello di completezza senza precedenti: più dell’80% dei cromosomi è stato ricostruito interamente almeno in uno dei due aplotipi, con una media di soli sei punti di interruzione per aplotipo, ridotti a meno di due se si escludono le aree di rDNA. La qualità complessiva ha superato il 99,9% per le sequenze non legate a rDNA. Numeri che rendono questi genomi comparabili per accuratezza al riferimento umano T2T-CHM13v1.1.

Questo lavoro apre nuove prospettive per lo studio comparativo dell’evoluzione genomica tra umani e altri primati. Le analisi hanno già evidenziato differenze strutturali in regioni prima inaccessibili, tra cui centromeri, cromosomi acrocentrici e blocchi di eterocromatina subterminale. Sono emerse anche nuove famiglie geniche specifiche per lignaggio, con implicazioni dirette sulla comprensione dell’adattamento e della diversificazione tra specie.

Tutti i genomi ottenuti sono stati annotati dall'NCBI e ora rappresentano le nuove sequenze di riferimento nel database RefSeq. Si possono così sostituire le versioni precedenti basate su letture corte o parziali. Grazie a questa risorsa, la genomica comparata tra umani e grandi scimmie entra in una nuova fase, fondata su dati completi e privi dei limiti tecnici del passato.

Gli studi sul genoma permettono di ricostruire la storia evolutiva della nostra specie con maggiore precisione. Aiutano a individuare varianti genetiche legate a malattie, adattamenti o caratteristiche biologiche e offrono basi solide per la medicina personalizzata e la conservazione delle specie.