Nel campo della ricerca agro-zootecnica, la “genetica quantitativa” origina da due domande: come si può quantificare il contributo genetico che si trasmette di generazione in generazione? E come integrare questa quantificazione all’interno del management aziendale? A questi quesiti ha cercato di rispondere Denis Laloe in un seminario organizzato in queste settimane all’Università Cattolica di Piacenza aperti ai dottorandi Agrisystem e ai ricercatori del DIANA e del CREI.
Laloe – ricercatore di fama internazionale specializzato nell’analisi di big data di tipo genetico, zootecnico e ambientale – lavora attualmente all’INRAE (Institut national de la recherche agronomique) di Parigi e collabora con il gruppo guidato dal professor Paolo Ajmone Marsan nell’ambito di un progetto europeo (SCALA MEDI: www.scala-medi.eu) di cui è capofila l’Università Cattolica, con l’obiettivo di migliorare la sostenibilità e la qualità della produzione ovine e avicole sfruttando il potenziale di adattamento delle razze locali del Mediterraneo.
Genotipo e fenotipo
Come ha spiegato Laloe, se oggi abbiamo qualche risposta a queste domande è grazie agli studi pioneristici di alcuni ricercatori. Tra questi spiccano W. Johannsen (1857-1927), botanico e genetista danese, che con i suoi studi sui semi di fagiolo contribuì a chiarire la distinzione tra genotipo e fenotipo, concetti fondamentali per la comprensione dell'ereditarietà. Johanssen, a partire dal 1896, selezionò piante con caratteristiche diverse, come la lunghezza del baccello e la forma dei semi, e le incrociò per determinare come le caratteristiche venivano trasmesse alla progenie. Dalle sue ricerche, osservò che alcune caratteristiche, come la lunghezza del baccello, variavano notevolmente all'interno della stessa progenie, anche se i genitori (individui parentali) erano identici. Ciò lo portò a formulare il concetto di genotipo, che rappresenta l'insieme completo dei geni di un individuo, e di fenotipo, che rappresenta le caratteristiche osservabili di un individuo, determinate dall'interazione del genotipo con l'ambiente.
Successivamente, la relazione tra genotipo, fenotipo e ambiente viene approfondita da R.A. Fisher, statistico e genetista britannico che sviluppò metodi statistici per analizzare i caratteri continui (es. altezza, peso…). I suoi lavori hanno permesso di comprendere meglio la relazione tra genotipo, fenotipo e ambiente, costruendo il modello poligenico secondo cui i caratteri continui sono controllati da un vasto numero di geni con effetto infinitesimale. Sulla base del modello, dunque, il fenotipo di un individuo viene determinato dalla somma degli effetti di tutti i geni che influenzano il carattere in questione. Si assume che ciascun allele abbia un effetto additivo sul fenotipo, indipendentemente dagli altri alleli presenti al medesimo locus. In altre parole, è una stima del contributo medio che i geni dell'individuo daranno al fenotipo della sua progenie, in un incrocio casuale. Il fenotipo di un individuo è inoltre influenzato da fattori ambientali, che possono variare in modo casuale da individuo a individuo. Una delle esigenze dell’epoca era potere quantificare il valore genetico a livello individuale, non più solo a livello di popolazione. Grazie al modello di Fisher, il valore genetico di ciascun individuo poteva dunque essere calcolato. Il valore genetico è un parametro importante per la selezione genetica, perché permette di scegliere gli individui con i migliori valori genetici, al fine di migliorare la caratteristica desiderata nella popolazione.
Genomic revolution
Il seminario si è concluso con la “genomic revolution”, ovvero la selezione genomica. Questo tipo di selezione consente di identificare i migliori individui senza dover prima testare effettivamente il fenotipo, perché si basa sull’informazione contenuta nel genoma dell’individuo.
Il seminario del dottor Denis Dr. Laloe ha fornito una panoramica completa della storia della genetica quantitativa e delle sue applicazioni moderne. Le sue ricerche e la sua esperienza hanno arricchito la conoscenza del pubblico e hanno offerto spunti di riflessione per future ricerche e applicazioni nel campo del breeding animale e vegetale.