Nuovi algoritmi per districare complesse storie evolutive

La filogenetica si serve di un albero per raffigurare i legami evolutivi tra gruppi di specie. Un albero evolutivo non può però rappresentare in modo adeguato tutti i processi genetici che si verificano lungo tutto il corso dell’evoluzione. L’uso di diversi loci genetici, ad esempio, darà interrelazioni di specie in conflitto, a causa di processi come il trasferimento genico orizzontale e la ricombinazione genetica.

Il progetto LIFENET (New algorithmic and mathematical tools to construct a net of life) ha sviluppato algoritmi per costruire reti filogenetiche. Il team ha studiato eventi di ricombinazione genetica in alcuni virus, per giungere a comprendere più a fondo l’evoluzione di virus come l’HIV.

Il gruppo di ricerca ha fissato un algoritmo per quantificare l’ibridazione relativa a un numero arbitrario di alberi, che in precedenza era limitato a due alberi. Inoltre, le analisi di parsimonia relative agli alberi sono state estese alle reti. Le strutture di parsimonia utilizzate in precedenza producono reti con ridotta rilevanza biologica. LIFENET ha quindi proposto una nuova definizione della parsimonia per le reti.

LIFENET ha anche risposto a domande correlate alla complessità computazionale di vari problemi di decisioni, correlati alle reti filogenetiche. Ad esempio, è stato dimostrato che il conteggio del numero di alberi integrati contemporaneamente in una rete filogenetica è un problema difficile a livello computazionale.

I risultati della ricerca sono stati pubblicati in vari giornali sottoposti a valutazione paritaria. Il lavoro ha anche contribuito all’instaurazione di proficue collaborazioni tra ricercatori in Germania, Paesi Bassi, Nuova Zelanda e Stati Uniti.

LIFENET ha consentito di incorporare una molteplicità di eventi genetici in una rete o albero filogenetici. Le interazioni complesse sono un fenomeno comune nel corso dell’evoluzione. La loro integrazione è indispensabile per l’applicazione di una terapia alle malattie.