Colossal Biosciences ha presentato GenoMorph, una piattaforma di intelligenza artificiale progettata per individuare le regioni del DNA che regolano lo sviluppo delle caratteristiche anatomiche delle specie animali, con una prima applicazione al programma di ricostruzione genetica del dodo. La società biotecnologica, fondata da Ben Lamm e dal genetista George Church, ha annunciato il 14 ottobre 2026 di aver identificato circa 2.300 elementi regolatori candidati associati alle dimensioni e alla conformazione del becco degli uccelli, utilizzando dati genomici comparativi, analisi dello sviluppo embrionale e modelli tridimensionali della morfologia cranica. L’approccio è stato sviluppato per affrontare uno dei principali problemi della ricerca sulle specie estinte: la disponibilità limitata di materiale genetico integro e l’impossibilità di ricostruire le relazioni tra varianti genomiche e caratteristiche fisiche attraverso ampie popolazioni di riferimento. GenoMorph analizza quindi i meccanismi regolatori presenti nelle specie viventi per individuare sequenze potenzialmente coinvolte nella formazione dei tratti anatomici del dodo, da sottoporre successivamente a verifiche sperimentali.
La piattaforma si concentra in particolare sulle regioni regolatrici del DNA, responsabili di determinare quando, dove e con quale intensità vengano espressi i geni durante lo sviluppo. Per costruire il sistema, i ricercatori di Colossal hanno realizzato un atlante della regolazione genomica degli uccelli, raccogliendo centinaia di campioni biologici provenienti da embrioni di pollo, quaglia, anatra e piccione, distribuiti su sei fasi dello sviluppo e tre regioni della faccia in formazione. Le informazioni sono state integrate con dati genomici e misurazioni ottenute tramite tomografia computerizzata dei crani di oltre 70 specie di uccelli, compreso il piccione delle Nicobare, considerato il parente vivente più vicino del dodo. L’analisi morfologica utilizza 541 punti di riferimento anatomici per descrivere quantitativamente le differenze nella struttura cranica e collegarle alle caratteristiche delle sequenze genetiche. Applicando questi dati al programma sul dodo, GenoMorph ha individuato 653 elementi regolatori candidati associati alle dimensioni del becco e 1.698 collegati al suo spessore e alla sua larghezza. Queste associazioni rappresentano ipotesi da verificare sperimentalmente e non dimostrano ancora che le sequenze individuate siano responsabili delle caratteristiche osservate.
Il sistema utilizza una rete neurale convoluzionale addestrata su dati di accessibilità della cromatina, ottenuti dall’analisi dei tessuti craniofacciali embrionali, per prevedere quali regioni del genoma possano essere attive durante lo sviluppo. Un’analisi sperimentale ha esteso le previsioni a un allineamento genomico comprendente 363 specie di uccelli, ottenendo valori medi dell’area sotto la curva ROC pari a 0,863 nelle predizioni interne alla stessa specie e 0,848 nelle predizioni tra specie differenti. La successiva regressione filogenetica ha esaminato 293.686 regioni di cromatina aperta, individuandone 210 significativamente associate alla lunghezza del becco, con una soglia del tasso di false scoperte inferiore a 0,2. Tra i candidati è emerso il gene CACHD1, la cui espressione risulta più elevata nelle specie con becchi lunghi durante lo sviluppo della regione frontonasale. Un’ulteriore analisi trascrittomica ha identificato 356 geni caratterizzati da dinamiche di espressione differenti tra specie con becchi lunghi e corti. I risultati preliminari sono stati presentati alla Craniofacial Gordon Research Conference e al congresso annuale 2026 della Society for Molecular Biology and Evolution.
Parallelamente allo sviluppo di GenoMorph, Colossal ha migliorato l’assemblaggio del genoma del dodo attraverso un metodo iterativo precedentemente utilizzato nel proprio programma dedicato al lupo terribile. Il DNA antico è generalmente frammentato e danneggiato, mentre le tecniche tradizionali di ricostruzione utilizzano un genoma di riferimento appartenente a una specie vivente, con il rischio di escludere le sequenze che presentano differenze particolarmente elevate. La nuova procedura aggiorna progressivamente il riferimento con le sequenze del dodo già identificate, permettendo di recuperare frammenti inizialmente non allineabili e di riempire gradualmente le lacune dell’assemblaggio. Secondo Colossal, il genoma ricostruito presenta ora una copertura di almeno cinque letture per il 95% delle basi, con una profondità media di sequenziamento pari a 65 volte. La responsabile scientifica Beth Shapiro ha precisato che l’analisi è nelle fasi finali e che ulteriori risultati saranno presentati dopo la revisione scientifica del lavoro. Sono inoltre in corso attività per ottenere una sequenza completa, da telomero a telomero, del genoma del piccione delle Nicobare e per migliorare la ricostruzione genetica del solitario di Rodrigues, un’altra specie estinta imparentata con il dodo.
Le attività sperimentali comprendono anche il potenziamento della colonia texana di piccioni delle Nicobare, che ha raggiunto 36 esemplari grazie alla riproduzione delle coppie già presenti. Dalle uova raccolte sono state ottenute cellule germinali primordiali, destinate durante lo sviluppo a generare spermatozoi e cellule uovo, fondamentali per introdurre modifiche genetiche trasmissibili alle generazioni successive. Colossal ha inoltre ottenuto la schiusa dei primi polli chimerici prodotti utilizzando una nuova piattaforma basata su cellule staminali embrionali aviarie, dimostrando che le cellule coltivate conservano la capacità di integrarsi nei tessuti dell’embrione ospite. Il sistema verrà esteso ai piccioni per osservare gli effetti delle modifiche genetiche su animali chimerici prima di intervenire sulle cellule germinali primordiali. Un’ulteriore tecnologia utilizza nanoparticelle lipidiche per introdurre DNA, RNA e strumenti CRISPR negli embrioni degli uccelli, migliorandone la vitalità rispetto ai metodi tradizionali. Esperimenti condotti su embrioni di piccione domestico e anatra hanno già prodotto modificazioni craniofacciali intervenendo sul regolatore dello sviluppo osseo Runx2. Colossal intende utilizzare queste piattaforme per verificare funzionalmente gli elementi individuati da GenoMorph e selezionare quelli da trasferire nel genoma del piccione delle Nicobare, procedendo attraverso successive fasi di validazione cellulare, embrionale e riproduttiva.
Questo articolo è stato redatto con il supporto di strumenti di intelligenza artificiale (AI)